SITOMATTOMIIN KERROKSIIN KÄYTETTÄVÄN MURSKEEN LAADUN PARANTAMINEN. IIPi' P I .4,.._ $ III $ 3$ 1 3$-

Transkriptio

1 SITOMATTOMIIN KERROKSIIN KÄYTETTÄVÄN MURSKEEN LAADUN PARANTAMINEN --- IIPi' 1 P I ? ' '0 II I '0 l0.,..ifl n INS.4,.._ $ III $ 3$ 1 3$ Jorma Lähetkangas

2 5 23

3 TYÖNTUTKIMUSTIEDOTE nro 40 SITOMATTOMIIN KERROKSI IN KÄYTETTÄVAN MURSKEEN LAADUN PARANTAMINEN TVH

4 ISBN TVH:n monistamo 1985

5 51 SL LV S 1. JOHDANTO 1 2. ONGELMAT MURSKEEN LAADUSSA Rakeisuusvirheet Murskautumattomuus 2 3. MURSKEEN LAADUN PARANTAMINEN Raaka-aineen suhteitus ja sy5tt Asetukset ja seulat 2-vaihemurskauksessa Hiekan poisto murskauksen yhteydess Kolmivaihemurskaus Hienomurskairnen kyttinen 5 4. MURSKAUSTVN OHJAUS JA VALVONTA 5 5. LAATUVAATIMUKSET 6 6. YHTEENVETO 6

6 1 1. JOHDANTO Ajoittain ilmenee tapauksia, jolloin suhteellisen uusi pllyste rikkoutuu sitomattornien rakennekerrosten riittmtt6mn kantavuuden takia. Melko yleist on rny6s, että vaadittavien kantavuusarvojen saavuttaminen rakennusaikana on vaikeaa. Ers vaikuttava osatekij tss suhteessa on rakennekerroksiin kytettvn kivianeksen laatuvirheet. Tmn vuoksi rakentanistalouden toimistolta on tiedusteltu mainittujen materiaalien laadun parantamiseen soveltuvia menete1mi ja niiden vaikutusta materiaalikustannuksiin. 2. ONGELMAT MURSKEEN LAADUSSA 2.1 Rakeisuusvirheet Yleisin virhe kantavan kerroksen murskeissa on jakeiden 0,5-1 ja 1-2 mm liiallinen Thn liittyy lisksi yleens jakeiden 2-4 ja 4-8 mm puute, jolloin rakeisuuskyrn syntyy "hiekkapussi" ja murskeen kantavuusominaisuudet jvt aihaisiksi. Hiekkapussi syntyy, kun raaka-aine ei ole soraa, vaan sis1t 1hinn hiekkaa ja kivi. Jakeiden 2-4 ja 4-8 mm puute aiheuttaa kyrn "roikkuinisen". Roikkuminen syntyy joko raaka-aineen raekoosturnuksen tai hienoaineksen poiston seurauksena. Louheen ja kivien murskeessa pyrkii hienoainespitoisuus nousemaan liian suureksi. Oman ongelmansa muodostaa laadun vaihtelu, mik nkyy koetulosten hajontana. Mikli tuote vlivarasoidaan ennen kytt6, ei tll ole vaikutusta lopulliseen rakenteen laatuun. Murskeen homogenisointi onnistuu hyvin, kun vlivarasto tehdn veten murske ohuina kerroksina ristiin. Sen sijaan ajettaessa kantavan kerroksen murske suoraan tielle, tulee rakenteeseen hyvinkin suuria paikallisia kantavuuseroja.

7 Yleisesti voidaan rakeisuudesta todeta, että tavallisimmin ainakin keskiarvokyrt pysyvät vaaditulla ohjealueella, mutta kyrn muoto ei noudata rajakyrien suuntaa vaan on enemmn tai. vhemmn epjatkuva. 2.2 Murskautumattomuus Täysin murskautuneiden rakeiden mrn tulisi kantavan kerroksen murskeessa olla yli 20 o. Pienikivist soraa murskattaessa thn ei aina pst, mik huonontaa jonkin verran murskeen kantavuusominaisuuksia. Murskautuneisuuden vaikutus kantavuuteen on kuitenkin selvsti vhisempi kuin rakeisuuden. 3. MURSKEEN LAADUN PARANTAMINEN 3.1 Raaka-ainen suhteitus ja sy6tt6 Lht6kohta laadukkaalle lopputulokselle on raaka-aineen tasalaatuisuus ja sopivuus rnurskaukseen. Ottorintauksen materiaali on useimmiten vaihtelevaa sis1ten hiekkaisia ja kivisi kohtia. T1laisessa tapauksessa sy6tt5koneen kuljettajan suorittaiia silmmrinen suhteitus on laadun kannalta ensisijaisen trkel Kokenut py6rkuormaajan kuljettaja osaa ottaa vaihtelevastakin rintauksesta tasalaatuisen murskaukseen kelvollisen raaka-aineen. Liiallisen hiekan sivuunkantninen on tss vaiheessa helpompaa ja halvempaa kuin sen poistaminen seulomalla murskeesta. Tn tulee erityisesti kysymykseen rintauksissa, joissa esiintyy puhtaita hiekkajuonteita. Liskustannuksia sy6tt6vaiheessa tehtvst suhteituksesta ei juuri aiheudu. Jos suhteituksen lisäksi joudutaan siirtmn jotakin ainesosaa sivuun, aiheutuu siit luonnollisesti kustannuksia. Kapasiteetiltaan oikein mitoitettu sy6tt5kone ei ehdi tehd materiaalin lajittelua, joten siihen tarvitaan liskone. Se nostaa murskeen hintaa n. 1,50 mk/m3, jos KUP:n vuokra on 160 mk/h ja murskaamon 1(3 kapasiteetti on 800 m3itd/tv.

8 Joissakin tapauksisa voi olla kannattavaa ajaa raaka-aineesta puuttuvaa jaetta kauempaakin murskauspaikalle ja sekoittaa sit sopivassa suhteessa rintauksesta saatavaan materiaaliin. Toimenpide nostaa murskeen yksikkihintaa tapauskohtaisesti. Jos esimerkiksi jaetta x...x tuodaan 10 km:n etisyydelt ja sitä listn luonnonraaka-aineeseen 20 %, nousevat kustannukset n. 3 mk/m3i.td. Sy6tt6siilossa tulee aina olla raaka-ainetta, niin ett laitos voi jatkuvasti kyd tydell teholla. Jos murskaukseen tulee katkoja, aiheuttaa se valmiiseen tuotteeseen pienehk6j hienon ja karkean lajitteen peskkeit. Nm nkyvt rakenteessa eptasalaadun silmkkein varsinkin ajettaessa murske suoraan kytt5kohteeseen. 3.2 Asetukset ja seulat 2-vaihemurskauksessa Jlkimurskaimen asetus mrytyy y1eens tehtvn lajitteen perusteella. Esimurskaimen asetuksella tasataan esi- ja jlkimurskaimen kuormitus. Asetuksilla voidaan vaikuttaa jonkin verran rakeisuusjakautumaan, mutta vaikutuksen suuruus on korkeintaan muutamia prosenttiyksikk6j. Hyvst raaka-aineesta saadaan 2-vaihemurskauksella laadultaan kelvollista mursketta ilman erityisiä liskustannuksia. Teht'ess kantavan kerroksen mursketta 2-vaihemurskauksena, kytetn yleensä yhtä seulatasoa, jolla valmis tavara erotetaan rnateriaalivirrasta ennen sen joutumista jlkimurskaimeen. Seulan silmkoko mrytyy tuotteen max. raekoon perusteella. Joissakin tapauksissa on tarpeen list jlkimurskaimeen menevän materiaalin Tn aikaansaadaan varustamalla osa seulatasoa tuotteen max. raekokoa pienempisilmisell verkolla. Niin silmkoko kuin pinta-alasuhteetkin tytyy alustavasti arvioida rakeisuuden perusteella ja tsment, kun saadaan nytteet tuotteesta. Asetuksen st6 laatuvaatimusten perusteella sek sinns jo valmiin tavaran kierrttminen jlkimurskairnessa pienentvt kapasiteettia ja nostavat yksikk5hintaa arviolta 5-10 % siit, mit murske maksaisi murskattaessa laitoksen teknisten ominaisuuksien mukaisella teholla.

9 4 3.3 Hiekan poisto murskauksen yhteydessä Hyvt murskaukseen kelpaavat luonnonsoraesiintymt kyvt yh harvinaisemmiksi ja melko yleisesti joudutaan murskaamaan materiaalia, jossa on liikaa hiekkaa. Hiekan poistoon voidaan kytt trysy5ttimen vlppkiskojen alapuolelle asetettu8 hiekanerotuslaitteistoa. Laitteiston etuna on sen kuuluminen kiinten osana esimurskausyksikk66n. Varjopuolena on kalteva ja pieni seulapinta-ala, jonka teho ei aina riitl Lisäksi siin kytettvn verkon silmkoon tulee olla melko suuri, jolloin lopputuotteessa tarvittavia ainesosia seuloutuu pois. Hiekanerottimessa pitäisi seulana kytt pitkulaisilla silmill varustettua terslankaverkkoa, jonka pienempi lankavli. on mandollisimman pieni. Tll nk. hiekanleikkurilla tullaan toimeen, jos poistettavan materiaalin mr ei ole kovin suuri. Kun poistetulle jakeelle on hy6tykytt3 esim. hiekoitushiekkana, ei toimenpide nosta ptuotteen kustannuksia. Mikäli hytykytt6 ei ole, kohdistuvat ksittelykustannukset ptuotteelle. Ylimrisen hiekan k- sittelykustannukset ovat n. 4-5 mk/m3itd, joten vaikutus ptuotteen hintaan on suuruusluokkaa 0,5 mk/m3itd. Kun poistettavaa hiekkaa on suhteellisen paljon, tehdn seulonta siten, että trysy6ttimen v1pll erotettu 0..,60 materiaali viedn kuljettimella erilliselle seulalle. Tll seulotaan liika hiekka pois ja karkea aines palautetaan pkuljettimelle ja rnurskausprosessiin. Seulalaitoksen tulisi olla 2.-tasainen, ylempi verkko # mm ja alempi # 4-8 mm tilanteesta riippuen. Tarvittavasta laitteistosta aiheutuvat kustannukset ovat suuruusluokkaa 100 mk/h, mist aiheutuu n. 1,0-1,5 mk/m3 liskustannus. Lisksi poistetun hiekan ksittelyst tulee jonkin verran kustannuksia. Mikli hiekalle ei ole kytt6, rasittavat kustannukset ptuotetta n. 0,5-1,00 mk/m3itd.

10 3.4 Kolrnivaihemurskaus Kolmivaihemurskaus tulee soran murskauksessa harvoin kysymykseen ja sen pasiailinen kytt6alue onkin louheen murskauksissa. Kolmivaihemurskaus lis koko laitoksen kapasiteettia, joten sen kustannuksia lisv vaikutus jnee 10 % suuruusluokkaan. Valmiuksia kolmivaihemurskaukseen ei TVL:n omilla laitoksilla ole. 3.5 Hienomurskaimen kyttrninen Murskattaessa kantavan kerroksen materiaalia huonolaatuisesta raaka- aineesta, muodostuu lopulliseen tuotteen kyrn k6yh alue raesuuruuksien 2-8 mm kohdalle. Kyrn muotoa voidaan parantaa lis m1l prosessiin hienomurskain, jonka kautta osa murskattavista kivist ohjataan. Hienomurskaimen kytt "sivuvirrassa" on tutkittava tapauskohtaisesti lhtien raaka-aineen rakeisuudesta. Kustannuksia jrjestelyst aiheutuu arviolta n. 2 mk! m3itd. 4. MURSKAUTYN OHJAUS.JA VALVONTA Murskaustyön johtajan tai valvojan on jatkuvasti huolehdittava raakaaineen sy6t6n oikeaoppisuudesta. Hiekka ei muutu kivimurskeeksi. vaikka se murskaamon läpi kuljetetaankin. Raaka-aineen sy5tt6vaiheessa tapahtuvaa suhteitusta ja lajittelua ei missn vaiheessa saa laiminlyöd. Laadunvalvonnan eräs ongelma on seulottavan nytteen pieni edustavuus. Ohjeiden mukaan riitt5 jopa yksi näyte 500 m3itd tuote-er kohti. T1l5in nytteen edustavuus on suuruusluokkaa 1 : , minkä merkitsevyys on varsin pieni. Nytteenottoa pitisi tihent ja nytteen kokoa kasvattaa edustavuuden parantaniseksi. Tss yhteydess pitisi myös tuumia nykyisen standardiseulasarjan koon kasvattamista, sill pienikokoinen seulasarja saattaa muodostaa esteen laadunvalvontanytteiden edustavuuden 1isrniselle.

11 Laadunvalvontanytteist saatavan tiedon perusteella ei murskausprosessin ohjaus onnistu. Tulosten valmistuessa tilanne on auttamatta ohi ja mandollista virheellist tuotetta on varastossa huomattavan paljon. Tuotannon laatuohjausta varten pitisikin kehitt kokonaan oma jrjestelmns, jolla tydennettisiin "toteavaa" laadunvalvontaa. Laatuohjaus saattaisi perustua esimerkiksi tihesti otettaviin nytteisiin, joista seivitettisiin vaikkapa lpisyprosentit kyseisell murskauspaikaila kriittisiksi osoittautuneiden 2-4 raekoon kohdalta. Urakoitsijoiden tekemn murskauksen valvonta- ja laatukysymyksiin vaikuttaa my6s nykyinen arvonalennusjrjestelm. Arvonalennukset laatuvirheistä muodostuvat kytnn5ss niin pieniksi, ett urakoitsijan kannattaa kiinnitt huomio tuotantokapasiteettiin laadun asemasta. Mr on mennyt laadun edelle. Arvonalennuksen asemasta pitisi harkita urakkahinnan sitomista kantavuusarvoon. Kantavuusarvoon perustuva hinnoittelu tapahtuisi esimerkiksi tuote-erittin, jolloin tuote-er olisi laadunvaivontanytteiden vlin suuruinen. 5. LAATUVAATIMUKSET Laatuvaatimukset on asetettava murskauspaikkakohtaisesti kytettviss olevien raaka-ainetietojen perusteella. Jos saliittuina poikke3nina kytetn nykyisifl arvoja pstn murskauspaikkakohtaiseen ohjealueeseen, joka ei ole liian helppo tai saavuttamattoman vaikeaa. Tm edellyttnee nykyistä tarkemman tiedon hankkimista raaka-aineesta jo suunnitteluvaiheessa. Laatuvaatimukseksi tulee asettaa kyseisest raakaaineesta kohtuudella saavutettavissa oleva E-moduli. 6. YHTEENVETO Sitomattoman kantavan kerroksen rakentamiessa on tapahtunut eponnistumisia, jotka ainakin osaksi ovat aiheutuneet huonolaatuisesta materiaalista. Materiaalin laatuvirheist on merkittvint osaa nytellyt raekoostumus, johon voidaan vaikuttaa materiaalin jalostusvaiheessa.

12 7 Kantavan kerroksen materiaalia murskattaessa on lht5kohtana raakaaineen tasalaatuisuus ja sopivuus murskaukseen. Tasalaatuisuus tulee hoitaa materiaalin syöttövaiheessa ja ammattitaitoinen kokenut syöttökoneen kuljettaja on tss vaiheessa avainasemassa. Hyvn laatuun p- seminen ei ole kustannuskysymys, mikli rintauksesta löytyy tarvittavat ainesosat. Sopimattomien tai liiallisten aineosien sivuun laitosta voi tulla hieman liskustannuksia. Puuttuvan jakeen lisinen raaka-aineeseen on helppo tapa parantaa laatua. Siitä aiheutuvat kustannukset ovat kokonaisuutta ajatellen vhisil Syyst tai toisesta menete1m ei ole juuri käytetty. Yleisimmn rakeisuusvirheen - liian hiekan - poistaminen ei my6skn muodosta teknist ongelmaa. Huonolaatuisissa ottopaikoissa tulisi vain varautua erillisen hiekanpoistoyksikön kyttö6n ja 0,5-1,0 mk/m3itd liskustannukseen. Murskainten asetusten ja seulojen järjestely ovat toimenpiteit, joilla laatu voidaan hienost ilman mainittavampia liskustannuksia. Tarvitaan ammattitaitoa ja tietoa tuotteesta stöjen ja seulojen saamiseksi laadun kannalta kohdalleen. Kolmivaihemurskaus ja "sivuvirtana" tapahtuva hienomurskaus ovat kytt6- kelpoisia menetelmifl pyrittess hyvlaatuiseen murskeeseen. Toinienpiteist aiheutuva liskustannus on suuruusluokkaa 2 mk/m3itd. Murskausprosessin ja laadun ohjaus- ja va1vontamenetelmi pitisi kehitt nykyisestä. Toimenpiteiden tavoitteena tulisi olla tiedon hankkiminen prosessin ohjausta ja tuotteen lopullista kytt8 varten. Kyt6ss olevat menetelmät ovat jlkeenjneit. Asettamalla laatuvaatimukset raaka-ainekohtaisiksi ja maksuperusteet arvonalennuksen asemasta laaturiippuvaisiksi motivoidaan murskausurakoitsijoita nykyistä paremmin laadun huomioon ottarniseen.

13 Tarkasteltaessa kantavan kerroksen murskeen laatu- ja kustannuskysymyksi, kannattaa muistaa, ett rakenteen yksikk6kustannuksesta n. 40 % muodostuu materiaalin jalostuksesta. Kun lisksi otetaan huomioon, ett sitomattoman kerroksen vuosikustannus mk/m2/v on huomattavasti pienempi kuin sidotun kerroksen kustannus, kannattaa rnurskeen laatuun sijoittaa rahaa ja huomiota merkittvsti nykyist enemmn. Kuopiossa Jorma Lhetkangas JLs/AM

14 RAKENIAMIST#LOUDLN TOIMISTON TYIINTUTKIMUST ILOOTTEET v v. I'77 v v v v v v Asfalttipaallysteen Ab 25/120 tiivistäminen omalle moottorivoimalla kuikevalla täryvaissijyräilä (TVH ) 2. Työmaatukikohdan yllapito (TVH ) 3. Roudan rikkominen pudotusjärkäleellä (TVH ) 4. Jättisakkien käyttö CaCl 2 -suolan käsittelyssä (TVH ) 5a. Soratien kulutuskerrostutkimus 1 (TVH ) 5b. Selvitys mjreenimurskeen käyttökelpoisuudesta soratien kulutuskerrosmateriaalina (TVH ) 6. Tienpitoainsen ottopaikkojen hoito- ja kunijstus (TVH ) 7. Hoylaystarve (TVH ) 8. SaLpenketeen tiivistyskokeilu kumlpybrävetoisella täryvalsaijyrällä (TVH ) 9. Vesakonraivaimien vertailu 10. Vertaileia työntutkimus eri tiehöylistä lumipolanteen höyläyksessa 11. TOBI -alikulkukäytävät, työmenetelmäkuvaus ra<entamisesta (TVH ) 12. Neli- ja ka<sipyörävatoisen traktorikuormaajan vertailututkimus 13. Vertaileva tutkimus tiehöylistä savisorakulutuskerro<sefl muokkau<sessa 14. Vertaileva tutkimus kunnossapidon kuormauskoneiden kapasiteeteista v P.urausnopeudet v Routavaurio- ja pehmmikkökohtien vahvistustöidn työmenetelmät ja kustannuset (TVH ) v Vertailu kalsiumkloridin ja jätelipeän käytöstä pölynsidnnassa eri kuljetusetäisyyksiliä (TVH ) 18. Seulontavaunu löyrynkehittimien vertailu 20a. Soratien kulutuskerrostutkimus lia (TVH ) 20b. Soratien kulutuskerrostutkimus lib (TVH ) 21. Työmaatukikohtien perustamiskustannu<set (TVH ) 22a. Tielanojen vertailututkimus 1 (TVH ) 22b. Tielanojen vertailututkimus II (TVH ) 23. Työmaatukikohdan paikan valinta (TVH ) 24. Tutkimus kuorma-autojen sivuauran käytöstä 25. Pengerluiskan tasauksen meneteirnävertailu 26. Tiehöylien vertailututkirnus 27. Tutkimus sirottelulaitteiden toimvuudesta 28. Vertailo\'a tutkimjs hiiysoran revinnän meneteirnista (TVH ) 29. TH -talvihummasterien vertailututkimus (TVH ) 30. Lanaus-höyläys vertailu (TVH ) 31. KA -vinoetuauran lummnohjaussiipien vertai.lututkimus 32. Tutkimus VAMM\S -lumisiiven heitto-ominaisjuksista 33. Lurniaurojen vertailututkimus 34. Suoran, teroitetun harnmasterän ja koveran talvihammasteran vertailu 35. Tutkimus tien jakavan ja sitornattoman kantavan kerroksen levitysmenetelmistä (TVH ) 36. Tiemestaripiirin tukikohtatilojen kayttö 37. Tiehöylän renkaiden pitokykytutkimus 38. Vammas-tiehöylän suparkelluntataitteen toiminta polanteen hoyläyksessä 39. Irneytyssepellyksen taloudellisuusvertailu (TVH ) 40. Sitornattomiin kerroksiin käytettävän murskeen laadun parantaminen LISTIET03A: TVH/Rakentarflistalouden toimisto, puh. (90) ISri O