LIVI TUTKIMUSSEMINAARI

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "LIVI TUTKIMUSSEMINAARI"

Esa Veikko Manninen
6 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 Aalto University School of Engineering Taustaa tutkimuksiin Prof. Terhi Pellinen Georakentamisen tutkimusryhmä

2 Tutkimustiimi Jatko-opiskelija Michalina Makowska Jatko-opiskelija Pablo Olmos Martinez Maisteri-opiskelija Olli-Ville Laukkanen Kandidaatti-opiskelija Héctor Vicente Agost DI Antti Kuosmanen Lab. mestari Heli Nikiforow Lab. mestari Petri Peltonen Prof. Pekka Eskelinen, Aalto-yliopiston Sähkötekniikan korkeakoulun, Elektroniikan laitos 2

3 Sisältö Lämpökameratutkimukset Asfalttimassan lajittuminen ja epähomogeenisuus Päällysteen tiiveyden todentaminen Tyhjätilamittausten virhelähteet Hajonta, poikkeama ja tarkkuus Vuoden 2009 tyhjätilamittausten analysointia Maatutkan kalibroinnista 3

4 Päällysteen lajittuminen (segregation) Lämpötilalajittuminen (thermal segregation) Fysikaalinen lajittuminen (physical segregation) Kiviaineksen lajittuminen massassa (aggregate segregation in the mix) Sideaineen valuminen (binder drain-down) tai pintaan nousu 4

5 Mitä on lajittuminen? Homogeeninen massa Lajittunut massa on alun pitäen hyvin sekoitettua homogeenista massaa, jossa sopimattoman käsittelyn takia hienot ja karkeat kiviainesrakeet ovat erottuneet toisistaan. Massan sideainepitoisuuden ja rakeisuuden välillä on siten lineaarinen yhteys. Hieno kiviaines Karkea kiviaines Lajittunut massa Epähomogeeninen massa on huonosti sekoitettua massa, jolloin sideainepitoisuuden ja rakeisuuden välillä ei ole lineaarista yhteyttä. Sjöblom, S: Skador hos vägbeläggningar av asfaltbetong, SBEF Nr 33, Huvudbilaga III. Stockholm,

6 % Passing, Y Sideainepitoisuuden ja rakeisuuden vaihtelu lineaarinen korrelaatio Aggregate Gradation Y K Y2 4 Y 80% Y mm B% K% 6

7 Sideainepitoisuuden ja rakeisuuden vaihtelu Lajittumista vai epähomogeenisuutta? Homogeeninen massa Hieno kiviaines Karkea kiviaines Lajittunut massa 7

8 Epähomogeenista massaa? Tarvitaanko prosessin säätöä? Pellinen (1985): Asfalttimassan epähomogeenisuuden ja lajittumisen vaikutuksesta asfalttipäällysteen. 8

9 SH-laite (Sjöblom-Hillgren, Stockholm 1979) 9

10 Massan lajittumisherkkyys Pellinen (1985): Asfalttimassan epähomogeenisuuden ja lajittumisen vaikutuksesta asfalttipäällysteen. PANK-normit 2011 Sideaine: OA 0,4-0,5% Kiviaines OA 2-7% 10

11 Lajittumisen estäminen: asfalttiasema Pyrittävä mahdollisimman pieneen pudotuskorkeuteen Kuormalajittuminen alkaa täältä! 11

12 Lajittumisen estäminen: Levitystyö Kierukoiden aiheuttama lajittuminen (korkeus maasta ja kiinnitystapa) Kuormalajittumista vähennetään kun levittäjän kaukaloa EI ajeta tyhjäksi ja laitoja nostetaan niin vähän kuin mahdollista 12

13 Lajittumisen estäminen: Levitystyö Kierukoiden aiheuttama lajittuminen (korkeus maasta ja kiinnitystapa) Kuormalajittumista vähennetään kun levittäjän kaukaloa EI ajeta tyhjäksi ja laitoja nostetaan niin vähän kuin mahdollista 13

14 Lajittuman todentaminen 14

15 Lajittuman todentaminen 15

16 Lajittuman todentaminen Thermal conductivity property of material to conduct heat determines the speed of heating /heat loss Granite Bitumen 3,5 W/mK 0,2 W/mK (insulator) 16

17 Material Transfer Vehicle (MTV) tai Shuttle Buggy 17

18 Material Transfer Vehicle (MTV) tai Shuttle Buggy 18

19 Lajittuman suuruus tieltä mitattuna maks-min ,9 5,4 2,6 Vaihto2 5,0 34,5 4,8 Vaihto1 5,6 37,3 3,6 Keski3 5,9 38,8 2,3 Keski2 5,9 39,9 2,5 Keski1 5,8 39,9 2,2 maks-min Bitumi % 0,3 5,8 5,7 5,5 5,5 5,8 K-arvo % 1, ,2 37,4 37,6 39,1 Tyhjätila % 1,2 2,9 2,6 2,8 3,8 3,3 Pellinen (1985): Asfalttimassan epähomogeenisuuden ja lajittumisen vaikutuksesta asfalttipäällysteen, tiedot koottu lähteestä Wågberg L-G, Separation i asfaltmassor,vti Meddelande nr 160, Lindköping

20 Lajittuman suuruus tieltä mitattuna Tyhjätila (%) Pellinen (1985): Asfalttimassan epähomogeenisuuden ja lajittumisen vaikutuksesta asfalttipäällysteen, tiedot koottu lähteestä Wågberg L-G, Separation i asfaltmassor,vti Meddelande nr 160, Lindköping

21 Lajittuman suuruus tieltä mitattuna Bitumipitoisuus (%) Pellinen (1985): Asfalttimassan epähomogeenisuuden ja lajittumisen vaikutuksesta asfalttipäällysteen, tiedot koottu lähteestä Wågberg L-G, Separation i asfaltmassor,vti Meddelande nr 160, Lindköping

22 Lajittuman suuruus tieltä mitattuna Rakeisuus, K-arvo (%) Pellinen (1985): Asfalttimassan epähomogeenisuuden ja lajittumisen vaikutuksesta asfalttipäällysteen, tiedot koottu lähteestä Wågberg L-G, Separation i asfaltmassor,vti Meddelande nr 160, Lindköping

23 Päällystevauriot Tapaus Kehä II Vaurioituneilla alueilla poranäytteet hajosivat ja/tai kerrokset erottuivat toisistaan. Joillain alueilla kaikki kerrokset olivat irti ja liima tuntui puuttuvan välistä 23

24 Suuri tyhjätila, ohut päällyste: vesi pääsi rakenteisiin X-ray CT Scan (KTH) 24

25 Alhainen mekaaninen lujuus 25

26 Lvityspäässä Super single tire damage? SEGREGATION? 26

27 Sisältö Lämpökameratutkimukset Asfalttimassan lajittuminen ja epähomogeenisuus Päällysteen tiiveyden todentaminen Tyhjätilamittausten virhelähteet Hajonta, poikkeama ja tarkkuus Vuoden 2009 tyhjätilamittausten analysointia Maatutkan kalibroinnista 27

28 Tyhjätila laskettu suure, EI MITATTU Tyhjätila p m p = päällysteen tiheys m = massan tiheys m V 28

29 Päällysteen tiheys Ainetta rikkovat menetelmät Poranäytteet Ulkomitat Ilma-vesipunnitus SSD menetelmä Ainetta rikkomattomat menetelmät radiometriset (esim. Troxler) Maatutka GPR Näytteenotto Satunnainen diskreetti tilastolliset menetelmät Jatkuva mittaus 29

30 ASTM E456: Standard Terminology for Relating to Quality and Statistics and ASTM E177. Precision (hajonta tai sisäinen tarkkuus) The closeness of agreement between independent test results obtained under stipulated conditions. Bias (poikkeama) The difference between the expectation of the test results and an accepted reference value. Accuracy (ulkoinen tarkkuus) The closeness of agreement between a test result and an accepted reference value. The term accuracy, when applied to a set of test results, involves a combination of a random component and of a common systematic error or bias component. 30

accurate, internally inaccurate Internally accurate,

31 Precision, bias and accuracy (hajonta tai sisäinen tarkkuus, poikkeama, ulkoinen tarkkuus) Externally accurate, internally inaccurate Internally accurate, externally biased Systematic error in testing and/or sampling and/or production 31

32 Tyhjätila sallittu hajonta (precision limits) Tyhjätila p m xҧ തy ESIMERKKI: p = 2,403, kh 0,0124 (ASTM D ) m = 2,485 kh 0,008 (ASTM D2041) Sallittu hajonta x / y y 2 2 x x y y x / y x 2 2 ( 2.485) (0.0124) (2.485) (2.403) / y (100) 0.59% 2 2 (0.008) 2 ASTM D 4460 standard: Calculating Precision Limits Where Values are Calculated from Other Test Methods 32

33 Tilastollinen arvostelu ohjearvot ja toleranssit Sallittu hajonta Target Air Voids Tolerance 5% Bonus Range Total Variation x / y y 2 2 x x y y Penalty Range Penalty Range SGC Pill Air Voids Content (%) 33

34 Sallittu tuotannon vaihtelu Total 2 Te 2 P Disincentive (Penalty) Range Target Range Incentive Range Variation Total Variation Production Variation Testing Variation Do Not Specify or Provide Additional Incentives Testing Variation Production Variation 34

35 Alustava tutkimus tyhjätiloista laadunvalvontatietojen perusteella Quality control data Quality control data fit Literature (Hyyppä,2000) Average and standard deviation of air voids Laadunvalvonta dataa 29 urakasta Häme, Turku ja Uusimaa v Standard deviation of air voids Hyyppä. H: Asfalttipäällysteiden koostumuksen tasalaatuisuus, väitöskirja, Average of air voids (%) Tutkittiin päällysteitä vuosilta VTT:n tietokannan avulla 35

36 Poranäytteet metrit normit 1979 kaistanäytteitä oli Se CV s n s % 100 x Porapalat Porapalat GPR Huom. ka 3,0 3,0 3,0 Kh 1,15 1,15 0,6 n m välein ka mm välein Se 0,332 0,022 0,011 CV% 38,3 20,

37 Kalibrointi PANK metrit 2856 y = 272,93e 1,3012 k Er 300x300 mm k 1 to k 9 =? Roimela, P. Päällystetutkatutkimukset Tiehallinnon selvityksiä 4/1998. Rovaniemi,

38 Tilastolliset poikkeamat metrit a Avg. b P a X b P a b P Z b a a X b P P 1904 Z X 1428 ESIMERKKI: Porapalat: ka 3,0 kh =1,15 GPR: ka 3,0 kh = 0,6 5 3,0 Z 1,73 1,15 5 3,0 Z 3,3 0,6 Ylityksiä ~4% Ei ylityksiä

Tilastolliset poikkeamat metrit 2856 300x300 mm 2380 1904 k 1 1428

39 Tilastolliset poikkeamat metrit x300 mm k Tyhjätila p m Yksittäisen näytteen sallittu poikkeama X? Z X

40 Vuoden 2009 tyhjätilamittausten tulokset Häme Turku Uusimaa length (m) total amount of penalties ( ) amount per meter ( /m) 6,5 0,6 0 Häme: m 2 ( t) Turku: m 2 ( t) Uusimaa: m 2 (tonnimäärää ei löytynyt) kaikki kohteen REM urakoita 40

41 Dielektrisyyden mallinnus metrit m x300 mm 952 ε AC 476 = 1 G mb G mm + G mbp b G b ε b 1 + G mb 1 P b G se ε s 1 to 9 =? 0 41

42 Dielektrisyyden mallinnus metrit m x300 mm 952 ε AC 476 = 1 G mb G mm + G mbp b G b ε b 1 + G mb 1 P b G se ε s 1 to 9 =? 0 42

Samankaltaiset tiedostot

Tiiveyden mittauksen ja arvioinnin kehittäminen Yhteenveto tutkimuksista ja jatkosuunnitelmat

Tiiveyden mittauksen ja arvioinnin kehittäminen Yhteenveto 2013-15 tutkimuksista ja jatkosuunnitelmat Terhi Pellinen, Pekka Eskelinen, Eeva Huuskonen-Snicker, Ari Hartikainen, Jussi Eskelinen Tulosseminaari,