KUITUTUHKA- JA ASFALTTIMURSKERAKENTEET Kohde: PT plv , Kuhmoinen, Keski-Suomen tiepiiri

Transkriptio

1 S14 - Vähäliikenteisten teiden taloudellinen ylläpito Tuotantotekniikat ja koerakentaminen KUITUTUHKA- JA ASFALTTIMURSKERAKENTEET Kohde: PT plv , Kuhmoinen, Keski-Suomen tiepiiri LOPPURAPORTTI Täydennetään vuoden 2006 seurantamittausten jälkeen Pentti Lahtinen, Marjo Ronkainen

2 SISÄLLYSLUETTELO 1. LÄHTÖKOHDAT JA TAVOITTEET YLEISTÄ KUITUTUHKARAKENTEISTA RAKENTEET JA MATERIAALIT KOHTEEN KUVAUS... 7 Lähtötietoja...7 Kantavuusmittaukset KUITUTUHKAN SEKOITUS KUITUTUHKARAKENTEIDEN TEKO LAADUNVALVONTA KUITUTUHKAN OSALTA ASFALTTIMURSKERAKENTEET VERTAILURAKENTEET YMPÄRISTÖTUTKIMUKSET JA -SEURANTA RAKENTEIDEN SEURANTA KUSTANNUKSET YHTEENVETO KOERAKENTAMISESTA (KUITUTUHKA) PROJEKTIN JATKO JA TULOKSET AIKAISEMMAT KOEKOHTEET (KUITUTUHKA) Luopioinen, Rajalantie (1996) Nokia, Ruskeepäänkatu (1997) Jämsä, soratie (1998) Inkoo (2000) Ristiina, soratie (2002) Luopioinen, Auraanpohjantie / Life Kukkia Circlet (2002) KOKEMUKSET ASFALTTIMURSKERAKENTEISTA Kehä III, Vantaan kirkonkylä ja Helsingin Suutarila ( ) LIITTEET: 1. TIIVISTELMÄ JOHTOPÄÄTÖKSISTÄ (1 s.) 2. YMPÄRISTÖNÄYTTEIDEN LÄHTÖPITOISUUDET (1 s.)

3 1 1. LÄHTÖKOHDAT JA TAVOITTEET Tämän projektin tavoitteena oli tutkia vähäliikenteisten teiden kunnostuksessa käytettävien perinteisten murskerakenteiden korvaamista sivutuotteita tai ylijäämämassoja hyödyntävillä kuitutuhkatai asfalttimurskeratkaisuilla. Projektissa rakennettiin Kuhmoisissa olevalle epätasaisesti routivalle tielle erilaisia koerakenteita, joilla pyritään saamaan tietoa uudenlaisten ratkaisujen rakentamistekniikoista ja -kustannuksista, käytön aikaisesta laadusta sekä yleinen arvio ratkaisujen käyttökelpoisuudesta. Tämän koehankkeen hankevastaavana on toiminut TkT Pentti Lahtinen Ramboll Finland Oy:stä ja projektipäällikkönä DI Marjo Ronkainen. Rambollilta työhön ovat osallistuneet myös ins. Tero Jokinen (laboratorio- ja laadunvalvontatyöt) sekä DI Elina Ahlqvist (raportin kokoaminen). Kohde toteutettiin Keski-Suomen tiepiirin alueella ja tiepiirin yhdyshenkilönä toimi projektipäällikkö Kari Kuntsi. Rakentamisesta vastasi Skanska Tekra Oy, jonka yhdyshenkilöinä toimivat työpäällikkö Juha Junttila ja työmaavastaava Timo Koski. Kuitusaven ja lentotuhkan materiaalitoimittajana oli Finncao Oy ja sen yhdyshenkilönä Technical Manager Ari-Pekka Heikkilä. Tämän kohteen seurantatutkimukset kootaan v seurantaraporttiin. Tämä ja muita S14-tutkimusohjelmassa julkaistuja raportteja löytyy osoitteesta 2. YLEISTÄ KUITUTUHKARAKENTEISTA Kunnostuksessa käytettävänä materiaalina oli ns. kuitutuhka (kuitusavi-lentotuhka-sementti -seos), jota käytettiin koeosuuksilla tien jakavassa rakennekerroksessa. Kuitutuhkan materiaaliominaisuuksia ovat tavallista kiviainesta pienempi lämmönjohtavuus ja joustavuus, jotka tekevät kuitutuhkasta erityisesti epätasaista routanousua tasaavan rakennekerroksen. Kuitusavet ovat sellu- ja paperiteollisuuden prosesseista sivutuotteina muodostuvia kuitu- ja täyteainepitoisia lietteitä. Lentotuhka on energiateollisuuden polttoprosessissa muodostuvaa ja suodattimilla talteen otettua tuhkaa. Kuitutuhkarakenteita on kokeiltu Suomessa vuodesta 1996 alkaen. Taulukkoon 1 on koottu kuuden Rambollilla (ent. Viatek Oy) suunnitellun koekohteen yhteenvedot. Taulukossa on arvioitu kohteiden rakentamisen sekä seurantatulosten perusteella kuitutuhkarakenteiden ominaisuuksia ja käytettävyyttä. Tarkemmat tiedot kohteista löytyvät kappaleesta 15. Kukkia Circlet -projektissa tutkittiin kuitutuhkan lämmöneristävää vaikutusta rakenteisiin asennettujen lämpötila-anturoiden avulla. Kuvasta 1 voi nähdä, miten kuitutuhkarakennekerros vaikutti roudan tunkeutumiseen ja sulamisnopeuteen. Kuitutuhkan eristävyysominaisuus sekä pienensi routasyvyyttä että hidasti roudan sulamista erityisesti pinnasta käsin.

4 2 Taulukko 1. Koonti aikaisemmin kuitutuhkalla toteutetuista tiekohteista ja niiden toimivuuden analysointi. (++= erittäin hyvin, -- = erittäin huonosti,?=seurantatietoja ei ole vielä riittävästi) MENETELMÄ Tasaisuus, pinnan laatu Kantavuus Routivuus Kuivatus, veden vaikutusriippuvuus Pintalujuus, mekaanisen rasituksen kesto Vaurioituminen Ylläpidettävyys Rakentamisen onnistuminen Riskit Kokemus (toimii / ei toimi) Päällystetty katu (2 kpl) Luopioinen, 1996 Päällystetty katu (2 kpl) Nokia, 1997 (kuitu-murske) Soratie (3 kpl), Jämsä, 1998 PAB Inkoo, 2000 Soratie Ristiina, 2002 Soratie Luopioinen, (+) + +(+) (+) + +/ /+ +/ /0 0/+ + sami 0 0/+ 0/+ +/ /- 0/- 0/- 1) 0/ /+ +/- työläs, laatu ok +/0 +??????? + 0? 1) Sekoitus epähomogeeninen ja rakennusajankohta liian myöhäinen (kylmä) Routasyvyys [cm] kuitutuhka vertailu 140 Kuva 1. Kukkia Circlet. Routasyvyys kuitutuhka- ja vertailuosuuksilla talvella Kuitutuhkarakenne 200 mm, kulutuskerros 100 mm.

5 3 3. RAKENTEET JA MATERIAALIT Kuhmoisten koekohteelle on suunniteltu 5 erilaista koerakenneosuutta, joiden toimivuutta ja vaikutuksia vertaillaan sekä keskenään että perinteiseen murskerakenneratkaisuun. Asfalttimurske- ja murskekerrokset kulutuskerroksena ovat yksivuotinen kokeilu, jotka jäävät varsinaisen päällysteen alle kantavaksi kerrokseksi v tehtävän PAB-päällystyksen jälkeen. Kuitutuhkaosuuksilla rakennettiin vallit tien reunalle ennen koerakentamista ja näin tehtyyn uraan levitettiin ja tiivistettiin aumasekoittimella sekoitettu kuitutuhka. Tiivistetyn kerroksen päälle levittiin ja tiivistettiin murske, joka tulee toimimaan joko väliaikaisena kulutuskerroksena tai välikerroksena kuumana tai kylmänä tiivistetyn asfalttimurskeen alla. Rakentaminen kuitutuhkan osalta tapahtui Asfalttimurskerakenteet tehtiin levittämällä ja tiivistämällä kylmä tai kuumennettu materiaali vanhalle tierakenteelle levitetyn murskeen päälle marraskuussa viikolla 46. Kuumentimen rikkoutumisen vuoksi kuumana tiivistettyä rakennetta pystyttiin tekemään vain tien vasemmalle kaistalle. Asfalttimurskestabiloinnissa on suunniteltu levittää 150 mm murskekerroksen päälle 50 mm asfalttimursketta, jonka jälkeen kerrokset sekoitettaisiin jyrsimellä ja tiivistetäisiin. Stabilointiosuudelle on levitetty asfalttimurske viikolla 46, mutta jyrsintää ei ole vielä tehty. Asfalttimurskerakenteet ja -stabilointi tulevat toimimaan noin vuoden ajan väliaikaisena kulutuskerroksena ennen koko tieosuuden päällystämistä. Rakenteiden periaatekuvat löytyvät kuvista 2-5 ja sijainnit taulukosta 2. Taulukko 2. Rakenteiden sijainti. Kuhmoinen, pt PLV RAKENNE toteutunut PITUUS HUOM! (suunnitteilla) [m] A Asfalttimurskestabilointi ( ) (500) tekeillä bitumipit. 4,3 % B Asfalttimurske, kylmänä tiivistetty bitumipit. 3,3 % C Asfalttimurske -vasen kaista kuumana tiivistetty bitumipit. 4,3 % B -oikea kaista kylmänä tiivistetty D Kuitutuhkakerros, väliaikainen kulutuskerros asfalttimurskeesta bitumipit. 4,3 % -vasen kaista kuumana tiivistetty -oikea kaista kylmänä tiivistetty E Kuitutuhkakerros, väliaikainen kulutuskerros murskeesta F Vertailurakenteet PLV välillä olevat, koerakenteiden ulkopuolella olevat tieosuudet. Tarkat paaluvälit kirjataan seurantaraporttiin.

6 4 Päällyste PAB v mm E=1500 MN/m 2 Asfalttimurskestab., jyrsintäsyvyys 200 mm (1. v. kulutuskrs) 150 mm E arvio =350 MN/m 2 Vanha tierakenne E arvio =55 MN/m 2 E=105 MN/m 2 E=95 MN/m 2 E=55 MN/m 2 Kuva 2. Rakenne A. Asfalttimurskestabilointi vanhaan rakenteeseen. Päällyste PAB v mm E=1500 MN/m 2 Asfalttimurske (1. v. kulutuskrs) 200 mm E arvio =350 MN/m 2 Murske 100 mm E= 200 MN/m 2 Vanha tierakenne E arvio =65 MN/m 2 E=170 MN/m 2 E=155 MN/m 2 E=85MN/m 2 Kuva 3. Rakenne B. Asfalttimurske kantavassa kerroksessa, kylmänä tiivistetty. Rakenne C. Asfalttimurske kantavassa kerroksessa, kuumana tiivistetty. Päällyste PAB v mm E=1500 MN/m 2 Asfalttimurske (1. v. kulutuskrs) 150 mm E arvio =350 MN/m 2 Murske 50 mm E=200 MN/m 2 Kuitutuhka 250 mm E arvio = 150 MN/m 2 Vanha tierakenne E arvio =65 MN/m 2 E=170 MN/m 2 E=155 MN/m 2 E=105MN/m 2 E=95 MN/m 2 E=65 MN/m 2 Kuva 4. Rakenne D. Kuitutuhkakerros (n. 250 mm). Päällysteenä on kuumana/kylmänä tiivistetty asfalttimurske, jota testataan 1 vuoden ajan kulutuskerroksena. Päällyste PAB v mm E=1500 MN/m 2 Murske ( 1. v. kulutuskrs) 150 mm E=200 MN/m 2 Kuitutuhka 250 mm E arvio =150 MN/m 2 Vanha tierakenne E arvio = 65 MN/m 2 E=145 MN/m 2 E=130MN/m 2 E=105MN/m 2 E=65 MN/m 2 Kuva 5. Rakenne E. Kuitutuhkakerros (n. 250 mm). Päällysteenä on murskekerros, jota testataan 1 vuoden ajan kulutuskerroksena.

7 5 Rakenteissa käytetyn kuitutuhkan resepti oli: (lentotuhka + kuitusavi; 6:4) + 4 % YSe + lisävesi. Sementin määrä on laskettu kuitusavituhka-seoksen märkämassasta. Sekoitukset tehtiin aumoissa, joissa määrät olivat 90 t lentotuhkaa, 60 t kuitusavea, 6 t yleissementtiä ja 20 t lisävettä. Resepti perustuu Ramboll Finland Oy:n laboratoriossa v vastaavanlaisilla materiaaleilla tehtyihin tutkimuksiin. 600 S14/Kuitutuhka Jämsänkosken LT+KS 6:4 +YSe v Puristuslujuus [kpa] ,5 % Yse 5 % Yse 6,5 % Yse 28 d lujuus 90 d lujuus Lujuus vesiupotuksen jälkeen Lujuus jäädytysten jälkeen Lujuus routakokeen jälkeen Kuva 6. Kuitutuhkaseoksille v tehtyjen laboratoriokokeiden tuloksia. Huom! Seoksissa käytetty kuitusavi on eri tehtaalta kuin koerakentamisessa käytetty kuitusavi. Kuitutuhkalle tehtyjen routakokeiden tuloksiin ei ole syytä käyttää tavanomaisia raja-arvoja, koska arvot perustuvat kiviaineksen routivuusominaisuuksiin. Tavallisesti käytetty routivan materiaalin segregaatiopotentiaalin raja-arvo on 0,72 mm 2 /Kh, kun kuitutuhkalla kriittinen raja-arvo voi olla jopa 1,0 mm 2 /Kh. Tämä tieto perustuu Rambollin laboratoriossa v tehtyihin tutkimuksiin ja aiheesta lisää löytyy Tiehallinnon raportista 70/2001 [Pentti Lahtinen: Fly Ash Mixtures as Flexible Structural Materials for Low-Volume Roads. Väitöskirja.]. Taulukko 3. Routakokeiden tulokset, v tehdyt laboratoriotutkimukset. Huom! Seoksissa käytetty kuitusavi on eri tehtaalta kuin koerakentamisessa käytetty kuitusavi. Seos Tiiveysaste Segregaatiopotentiaali Jämsänkosken LT+KS 6:4 +YSe 5 % (mm 2 /Kh)* D 91, tiivein 0,7 D 90 0,8 D 84, löyhin 0,8

8 6 Koerakentamisessa käytetty kuitusavi oli UPM-Kymmenen Kaipolan tuotantolaitokselta paperinvalmistuksen sivutuotteena syntynyttä kuitulietettä. Kuitusavi tuotiin sekoituspaikalle eli Kuhmoisten kunnan ylijäämämaiden läjitysalueelle kosteana noin viikkoa aikaisemmin ja se varastoitiin sekoitinaseman vieressä kasalla peittämättömänä. Tuhka oli UPM-Kymmenen Jämsänkosken laitoksen energiantuotannossa sivutuotteena muodostuvaa lentotuhkaa. Se kostutettiin tehtaalla siilosta purettaessa keskimäärin 19 % vesipitoisuuteen ja varastoitiin kosteana noin viikon ajan kasalla sekoitusalueella. Yleissementin tilasi Skanska Tekra Oy ja se kuljetettiin ja varastoitiin suursäkeissä. Asfalttimurske kuljetettiin työmaalle murskattuna Tiehallinnon varastokasoilta Hautavehmaalta. Taulukko 4. Materiaalimenekit Käytetyt määrät Ominaisuudet [t] Kuitusavi 808 Vesipit.= %, ka 117 % Lentotuhka 1211 Kostutettu, vesipit.= %, ka 19 % Yleissementti n. 80 Kuivaa Asfalttimurske 2904 (arvio) Bitumipitoisuudet: 4,3 % (sora-alue 1) ja 3,3 % (sora-alue 2) Huom! Vesipitoisuus = veden massa/kuivamassa Kuva 7. Sekoitusaumaan siirrettyä kuitusavea ja lentotuhkaa.

9 7 4. KOHTEEN KUVAUS Ruolahden paikallistie pt on rengasmainen tieyhteys välillä vt 24-Ruolahti-Pihlajakoski-vt 24 Kuhmoisten kirkonkylän pohjoispuolella. Tie on mutkainen ja mäkinen ja paikoitellen huonokuntoinen. Sorapintaisen tien leveys on ollut 6-6,5 metriä. Keskimääräinen vuorokausiliikennemäärä vuonna 2003 oli tarkasteluosuudella 255 ajoneuvoa, josta raskaita ajoneuvoja oli 15 (6 %). Kelirikko-ongelmat ovat olleet jokakeväinen haitta paikallisliikenteelle ja puutavarakuljetuksille. Tien kantavuus on ollut kohtuullinen. Tien pölyäminen on aiheuttanut haittaa asutukselle sekä tiellä liikkuville ja sen lähialueilla oleskeleville. Koerakennuskohde sijaitsee pt paaluvälillä Koeosuudet on valittu huomioiden tien suunnitteluun sopivat näkökohdat (mm. tasausviivan nousu). Kuitutuhkarakentaminen tehtiin (5 pv). Asfalttimurskerakenteet stabilointijyrsintää lukuun ottamatta tehtiin marraskuussa Kohteen kantavuusluokka on ÖS4 ja koko tieosuus tullaan suunnitelmien mukaan päällystämään kesällä Tien linjaus ja tsv-korkeus muuttuvat kunnostuksen seurauksena, mutta pääosin tullaan noudattaa olemassa olevaa linjausta. Tiehankkeen toteuttamiseksi on tehty tai tullaan tekemään myös laskuojien perkaus- ja kaivutöitä sekä uomien kaivua. Kuva 8. Pt mutkittelee peltojen keskellä (pl 8060). Kuva 9. Koeosuuden sijainti, pt Lähtötietoja Kantavuusmittaukset Lähtötilanteen kantavuus on mitattu (kuva 10). Kuitutuhkarakenteet rakennettiin plv (kuitutuhka+murskekerros) ja plv (kuitutuhka+kuumana/kylmänä tiivistetty asfalttimurske). Asfalttimurskerakenteet tulivat plv ja ja stabiloinnin suunniteltu plv on

10 8 Kuva Kairaus- 10. ja Pt koekuoppatutkimukset kantavuus keväällä Ruolahden paikallistiellä on otettu kairaamalla näytteitä, joista on määritelty maalaji, kantavuusluokka, routivuus ja vesipitoisuus. Tierungon yläosa on ollut tutkimusten mukaan pääosin routivaa sora- tai hiekkamoreenia ja paikoin syvemmältä on löytynyt savea. Tulokset ovat alla olevassa taulukossa. Taulukko 5. Pt 16981, kairaustulokset tielinjalta Paalu Syvyys Maalaji Kantav.lk Routivuus Vesipit. [%] [m] 80/oik. 0,3-1,1 hksrmr E (F) Rva 9,5 320/oik. 0,1-1,8 SrMr E (F) Rva 4,7 480/oik. 0,15-1,8 hksr B Rton 6,5 800/oik. 0,15-1,8 hksrmr E (F) Rva 8,7 1400/oik. 0,05-0,8 hksrmr E (F) Rva 5,2 2260/oik. 0,55-2 lisa F (G,E) Rva 37,1 2440/oik. 0,4-1,5 hksrmr E (F) Rva 11,8 2780/oik. 0,05-0,85 hksrmr E (F) Rva 6,1 3400/oik. 0,3-2 hksrmr E (F) Rva 12,0 3680/oik. 0,55-1,6 hksrmr E (F) Rva 31,6 4580/oik. 0,3-1,5 hksrmr E (F) Rva 7,9 4940/oik. 0,2-0,8 hksrmr E (F) Rva 10,2 5240/vas. 0-1,8 hksrmr E (F) Rva 8,9 5740/oik. 0,8-2,5 lisa F (G,E) Rva 29,3 6180/oik. 0-1 srhkmr E (F) Rva 13,0 8020/oik. 0,05-0,8 srhkmr E (F) Rva 3,7 8500/vas. 0,35-0,8 hksrmr E (F) Rva 3,3 8580/vas. 0,3-1,1 sasimr F (G,E) Rva 16,1 9040/oik. 0,6-2,3 Sr B Rton 1,5 9275/oik. 0,05-0,9 HkMr E (F) Rva 5,4 9480/oik. 0,6-2 lasa F (G,E) Rva 23,5 9740/oik. 0,35-1,1 sihk E (F) Rva 8, /oik. 0,2-2 lisa F (G,E) Rva 24,4

11 9 5. KUITUTUHKAN SEKOITUS Kuitutuhkarakenteisiin tulevan massan sekoitus tehtiin Hyvinkään Tieluiska Oy:n aumasekoittimella (Allu AS 38H), jonka sekoitusrummun pituus oli 6,3 m ja läpimitta 2,2 m. Aluksi aumat tehtiin siten, että alimmaksi tuli lentotuhka, sen päälle lisättiin yleissementti suursäkeistä ja ylimmäksi kuitusavi. Aumaan painettiin kuormaajan kauhalla ura, johon lisättiin vesi säiliöautosta. Myöhemmin aumoja tehtiin siten, että edellisenä päivänä siirrettiin aumaan valmiiksi lentotuhka ja osa kuitusavesta, ja sekoituspäivänä lisättiin vesi, sementti sekä loput kuitusavesta. Ensimmäisen sekoitusauman koko oli n. 124 t ja tekoaika noin 3 h 45 min. Myöhemmin aumojen koko oli n. 186 t ja niitä saatiin päivän aikana tehtyä neljä, kun aumoja tehtiin osittain valmiiksi jo edellisen työpäivän aikana. Aumasekoitin sekoitti kutakin aumaa 4 kertaa, jolloin sekoitusajaksi tuli noin 25 min. Yhden sekoitetun auman lastaukseen meni aikaa noin 50 minuuttia ja siitä tuli valmista rakennetta noin 58 metriä. Kuormien keskikoko oli noin 11 t seosta eli kuormasta tuli selvästi kevyempi kuin mitä kiviainesta lastattaessa. Sekoituspaikan ja työmaan välinen matka oli ensimmäisellä kohteella pari kilometriä ja toisella kohteella nelisen kilometriä. Sekoitus sujui kaikkiaan hyvin, mutta veden lisääminen hidasti työtä merkittävästi. Kuva 11. Sekoituspaikka; sementin lisäystä aumaan suursäkistä; kuitusavea sementin päälle pölyämistä vähentämään sekä veden lisäystä säiliöautosta.

12 10 Kuva 12. Kuitutuhkan sekoittamista aumasekoittimella ja lastausta työmaalle vietäväksi. Taulukko 6. Tietoja sekoituksista. Auma LT KS YSe Lisävesi [%] Vesipit. Kommentit [t] [t] [t] 1) To/1. (8.9.) [m 3 ] *auman tekoaika 1,5 h *auman pituus 16 m *veden lisäys+sekoitus 2h 15min *tuhka pölyää pahasti 1. sekoituskerralla *tavara tiellä ok To/ ) *auman teko+vesi+sekoitus 3h 20min *auman pituus 36 m *auma yläpäästä kuivempi, alapäässä w=85 % Pe/ (9.9.) Pe/ Pe/ Pe/ *sekoitus 4 krt 25 min *vesi lisätty auman päälle kuoppiin ei virtausta toiseen päähän *1.kuormaus klo 8.30 *2.kuormaus klo *kuormausaika n. 55 min (4 ka ajossa) *pe yhteensä 4 sekoitusta *valmisteltu 2 aumaa ma-aamuksi Ma/1. (12.9.) *seos kuivan tuntuista *seos höyrysi sekoitettaessa Ma/ ) Tavoite aluksi 70 %, laskettiin ensimmäisten sekoitusten jälkeen 60 %. 2) 87 % mitattu rakenteesta seuraavana päivänä

13 11 Laadunvalvonta sekoitustyön osalta Ennen sekoituksen aloittamista Rambollin laadunvalvoja tutki kasalla olevien kuitusaven ja lentotuhkan vesipitoisuudet, jotta voitiin laskea aumoihin lisättävän veden määrä. Ensimmäisten sekoitusten aikana säädettiin vesipitoisuus sopivaksi proctorilla tehtyjen tiivistyskokeilujen ja työmaalta tulleiden kommenttien perusteella. Sekoitettujen aumojen vesipitoisuuksia tutkittiin niistä otettujen kokoomanäytteiden avulla. Silmämääräisesti katsottuna sekoitus onnistui hyvin ja massa vaikutti tasalaatuiselta. Huomioita sekoitustyössä Aluksi vesi lisättiin auman päälle painettuun uraan. Lisäys oli hidasta ja vesi pyrki valumaan auman alapäähän sekä pois aumasta. Myöhemmin vettä lisättiin aumaan painettuihin kuoppiin ja aumaa sekoitettiin välillä. Sementin lisääminen suursäkeistä on melko hidasta ja työlästä eikä kovin tarkka menetelmä. Tuhka pölysi selvästi ensimmäisellä sekoituskerralla, mutta ei enää sen jälkeen Aumoja tulee tehdä mahdollisimman pitkälle valmiiksi edellisenä päivänä, jotta valmista kuitutuhkaseosta olisi käytettävissä heti aamusta alkaen. Vesi pitäisi pystyä lisäämään nopeammin sekoituspaikalla tai vaihtoehtoisesti lisäys olisi tehtävä tehtaalla. 6. KUITUTUHKARAKENTEIDEN TEKO Työn kulku Kuitutuhkakerrokset tehtiin ja paaluvälille ja 13.9 (ip.) paaluvälille Jälkimmäistä osuutta jouduttiin lyhentämään suunnitellusta, koska kuitutuhkaa oli mennyt rakenteisiin arvioitua enemmän ja siksi materiaalit loppuivat sekoituspaikalta. Ennen kuitutuhkan levitystä rakennettiin noin cm korkuiset vallit tien sivulle. Kuitutuhka tuotiin sekoituspaikalta neljällä kuorma-autolla ja se levitettiin kaista kerrallaan tiepohjalle tiehöylällä. Tiivistys tehtiin valssijyrällä, jolla ajettiin ensimmäinen ylityskerta ilman täryä ja loput vähintään 5 tiivistystä täryn kanssa. Kuitutuhkan päälle levitettiin murske samana tai rakentamista seuraavana päivänä ja se tiivistettiin. Murskeen tiivistys vaikuttaa jonkin verran myös kuitutuhkan tiivistymiseen, mutta sementin sitoutumisen vuoksi kuitutuhkan pääasiallinen tiivistys tapahtuu kerroksen rakentamispäivän aikana. Kulutuskerrokset Rakenteessa E levitettiin kuitutuhkakerroksien päälle kulutuskerrokseksi mursketta. Rakenteessa D mursketta levitettiin välikerrokseksi kuitutuhkan päälle odottamaan kulutuskerrokseksi tulevaa tiivistettyä asfalttimursketta. Suunnitelmista poiketen asfalttimurske on tiivistetty kuumana vasemmalla kaistalla ja kylmänä oikealla kaistalla, sillä kuumennin rikkoontui projektin aikana. Asfalttimurske- ja murskekerrokset kulutuskerroksena ovat yksivuotinen kokeilu, jonka jälkeen ne jäävät vuonna 2006 varsinaisen PAB-päällysteen alle kantavaksi kerrokseksi.

14 12 Rakentamisaikaisia huomioita: Tiivistystyössä on kiinnitettävä erityistä huomioita tien reunaosien tiivistämiseen. Kuitutuhkan levitys olisi hyvä tehdä jollakin levittimellä, sillä tiehöylää käytettäessä kuitutuhkaa pursui ojiin ja materiaalin tasaiseen levittämiseen meni aikaa. Kuitutuhkan levityksessä mukaan sekoittui jonkin verran kiviainesta, joka vaikuttaa mittauksissa saataviin tiheystuloksiin silti rakenteen toimivuutta huonontamatta. Kuitutuhkan päällä kulki koko ajan raskasta liikennettä, joten kerros joutui koville eikä saanut lujittua rauhassa. Kuitutuhka tarttui jonkin verran jyrän valssiin Ainakin ensimmäisinä päivinä käytetty murske oli karkeaa (# mm) ja siten murskekerrosta tasattaessa kuitutuhkan pinta mahdollisesti rikkoontui. Rakentamisen aikana havaittuja ongelmakohtia tiessä: -plv : pohja pehmeä, antoi periksi vielä kuitutuhkakerroksen lävitsekin (8.9.). -plv : osittain vajaa kerros alkoi pettää päivän lopuksi, jouduttu tuomaan muutama kuorma mursketta, jotta autot pääsisivät lävitse (9.9.). Seuravana päivänä mitattu pl 1025 vesipitoisuus 87 %. Korkea vesipitoisuus johtui sekoitusauman toiseen päähän veden lisäyksessä valuneesta vedestä. -plv : edelleen pehmeätä, tuotu lisää mursketta päälle (14.9.) Kuva 13. Reunavallit tien sivussa; kuitutuhkan tuontia; kuitutuhkan levitystä tiehöylällä ja murskeen levitystä tiivistetyn kuitutuhkan päälle.

15 13 7. LAADUNVALVONTA KUITUTUHKAN OSALTA Kerrospaksuudet Kerrospaksuutta seurattiin tien molemmin puolin laitetuista korkomerkeistä. Tiheydet ja vesipitoisuudet Rakenteiden tiheyksiä ja vesipitoisuuksia seurattiin Troxlerilla, jonka tulokset varmistettiin rinnalla tehdyillä vesivolymetrimittauksilla ja uunikuivatuksilla. Mittauksista vastasi Rambollin laadunvalvoja. Tiivistyskoe eli jyräysmäärän vaikutusta tiiveyden kehittymiseen tutkittiin koetiivistyksellä paaluilla 1071 ja 1075, joissa mitattiin sekä Troxlerilla että osittain volymetrillä 10 cm paksuudelta kuivairtotiheys ja vesipitoisuus. Tiheydet vaihtelivat välillä kg/m 3 eikä jyräysmäärillä ollut suoraa vaikutusta tiheyksiin (esim. 8 jyräyskerran jälkeen tiheys oli pienempi kuin 6 kerran jälkeen). Tulosten perusteella valittiin käytettäväksi tiivistystyömääräksi vähintään 6 ylityskertaa Taulukko 7. Troxler-mittausten sekä vesivolymetrimittausten ja uunikuivatuksien vertailu. Kuivairtotiheys [kg/m 3 ] Vesipitoisuus [%] Mittauspiste Troxler Volymetri Erotus Tr-Volym. Troxler uuni Erotus Tr-Uuni 1075 R/oik ,1 47, R/oik ,2 46,9-10, R/oik ,3 56,3-17, vas ,0 61,4-6,4 900 KL ,6 58,0-6,4 900 KL ,4 58,6-7,2 900 (pinta) ,0 73,8-18,8 Keskiarvo ,1 Troxler antoi keskimäärin noin 11 % todellista pienempiä vesipitoisuusarvoja ja noin 120 kg/m 3 todellista suurempia kuivairtotiheyden arvoja. Jos troxleria käytetään kuitutuhkarakentamisen laadunvalvonnassa, on silloin tehtävä riittävän monta rinnakkaismääritystä korjaustermien määrittämiseksi.

16 14 Koekappaleet stabilointiosuudelta Rakentamisen aikana otettiin tien eri kohdilta tiivistämätöntä massaa ja tiivistettiin siitä koekappaleita. Maksimitiheyden vaihtelun arviointia varten tiivistettiin Proctor-kokeen mukaisella tiivistystyömäärällä (5x25 iskua) yksi koekappale/tutkimuspiste. Seurantaa varten tiivistettiin samasta pisteestä 1-2 koekappaletta vakiotyömäärällä (5x10 iskua), jolla arvioitiin saavutettavan työmaalla saavutettava tiheys. Tavoitetiiveyttä vastaava työmäärä valittiin etukäteen laboratoriossa tehtyjen kokeiden perusteella. Koekappaleita säilytettiin huoneenlämpötilassa ja koestettiin 28 vuorokauden ikäisinä. Lujuustulokset näkyvät taulukosta 8. Taulukko 8. Työmaalla tehdyt seurantakoekappaleet, tiivistystyömäärä 5x25 iskua Paalu / kaista Aika Lujuus Kuivairtotih. Vesipitoisuus Huom! [kpa] 28 vrk [kg/m 3 ] [%] 1. auma, kesken Sovellettu pr-koe auma, valmis PL 1075/oik PL 1000/vas PL 900/oik / / PL 820/vas / / PL 690/vas / / PL 2180/vas. 560/600 Vesipitoisuudet olivat mittausten mukaan hyvin hallinnassa lukuun ottamatta 8.9. sekoitetun auman päästä tehtyä osuutta (plv n ). Koekappaleiden lujuudet olivat kpa. Ennakkokokeissa käytettiin eri kuitusavilaatua ja siksi niistä saatuja tuloksia ei voi verrata työmaalla saatuihin tuloksiin. Seurantakoekappaleiden lujuudet ovat olleet tyydyttäviä ja tulosten perusteella on oletettavaa, että rakenne tulee toimimaan jokseenkin suunnitellusti. Työmaalla tehtyjen proctortiivistyskokeiden perusteella arvioitu maksimikuivairtotiheys oli noin 970 kg/m 3 ja optimivesipitoisuus noin % (kuva 14). Sekoituksissa tavoitevesipitoisuutena käytettiin kuitenkin 60 %, koska kevyemmällä (=työmaalla käytettävällä) tiivistystyöllä paras tiivistystulos saavutetaan optimivesipitoisuutta selvästi korkeammalla tuloksella. Rakentamista ennen tehdyissä laboratoriokokeissa iskumäärän vaikutusta optimivesipitoisuuteen tutkittiin Kaipolan materiaaleista sekoitetulla kuitutuhka-seoksella (kuva 15).

17 15 Pt 16981, työmaalla tehtyjen proctortiivistysten tulokset 1000 Kuivairtotiheys [kg/m3] Vesipitoisuus [%] Kuva 14. Työn aikana tehtyjen proctortiivistysten tulokset. Näytteet kappaleita varten on otettu eri paaluilta tai aumoista ja tiivistyksessä käytetty työmäärä oli 25 iskua/kerros. S14 / Kuhmoinen (Kaipolan LT + Kaipolan KS; 60:40) + YSe 4% Ennen rakentamista tehtyjen tiivistyskokeiden tuloksia iskua/kerros Kuivairtotiheys [ kg/m3 ] iskua/kerros w [ % ] Kuva 15. Ennen rakentamista laboratoriossa tehtyjen proctortiivistysten kuivairtotiheyksiä, 25 ja 10 iskua/kerros. Huom! Eri materiaalit kuin kuvassa 14.

18 16 8. ASFALTTIMURSKERAKENTEET Rakentaminen Raportin kirjoittamisen aikaan on asfalttimurskerakenteet saatu juuri valmiiksi. Jyrsinstabiloinnissa sekoitettava asfalttimurskekerros on jo ajettu, mutta jyrsinsekoitus on vielä tekemättä. Tarkemmat kommentit asfalttimurskerakentamisesta ja stabiloinnista tulevat löytymään v seurantaraportista. Rakenteiden periaatekuvat löytyvät kuvista 2-4 ja sijainnit taulukosta 2. Asfalttimurskerakenteet tehtiin viikolla 46 levittämällä massa asfaltinlevittimellä ja tiivistämällä asfalttimurske suoraan levityksen jälkeen tai kuumentamalla massa ennen tiivistämistä. Kuumenninta käytettiin vasemmalla kaistalla plv ja (kuitutuhkaosuus), oikea kaista jäi kuumentamatta laitteiston rikkoutumisen vuoksi. Stabilointia varten on levitetty plv murskekerroksen päälle asfalttimursketta, mutta varsinaista stabilointia ei ole vielä tehty. Käytettäväksi sopivaa asfalttimursketta oli Hautavehmaan sora-alueilla 1 ja 2. Alueilla olevista kasoista otettiin näytteet ja niistä määritettiin bitumipitoisuudet TTY:n Rakennusgeologian laboratoriossa. Näytteiden bitumipitoisuudet olivat 4,3 % (alue 1) ja 3,3 % (alue 2). Tulosten perusteella päätettiin käyttää alueen 1 eli bitumipitoisempaa asfalttimursketta stabilointiin ja kuumana tiivistettävään rakenteeseen. Kylmänä tiivistettävään rakenteeseen päätettiin käyttää alueen 2 eli öljysoramaisempaa asfalttimursketta. Osa kuumana tiivistettävää rakennetta jouduttiin muuttamaan kylmänä tiivistetyksi ja näin ollen osassa kylmänä tiivistettyä on käytetty bitumipitoisempaa mursketta. Laadunvalvonta Asfalttimurskerakenteiden tiheydet ja vesipitoisuudet tutkittiin rakentamisen jälkeen Troxlerilla. Kerrokset olivat mitatuilta kohdilta mm paksuja. Taulukko 9. Asfalttimurskerakenteiden tiiveydet ja vesipitoisuudet 100 mm syvyydestä. PL kaista Märkätih. [kg/m3] Kuivatih. [kg/m3] Vesipit. [%] PL kaista Märkätih. [kg/m3] Kuivatih. [kg/m3] Vesipit. [%] Kuumennus KYLMÄNÄ TIIVISTETTY, BITUMIPIT. 3,3 % KUITUTUHKAN PÄÄLLE, BITUMIPIT. 4,3 % 1110 KL , KL ,8 ei O ,3 O , V , KL ,1 kyllä V ,2 V , KL , KL ,6 ei O ,5 O , KL , KL ,3 kyllä V ,4 V , KL ,1 KUUMANA/KYLMÄNÄ TIIVISTETTY, BITUMIPIT. 4,3 % O , KL ,6 ei 1350 KL ,9 O ,7 - - V , KL ,1 kyllä V , KL ,8 ei O , KL ,6 kyllä V , KL ,8 ei O , KL ,4 kyllä V ,6 - -

19 17 9. VERTAILURAKENTEET Vertailurakenteina tullaan käyttämään koekohteena olevan paikallistien plv olevia, kuitutuhka- ja asfalttimurskerakenteiden ulkopuolelle jääviä osuuksia, jotka kunnostetaan perinteisin menetelmin. Toteutuneet paaluvälit ja tarkempi kuvaus vertailurakenteista tulevat löytymään v seurantaraportista. Vertailurakenteet tehdään ensin sorapintaisiksi ja päällystetään muun tien ohella vuonna YMPÄRISTÖTUTKIMUKSET JA -SEURANTA Kuitutuhkassa käytetyn kuitusaven ympäristökelpoisuus on tutkittu kokonaispitoisuustestein Envitop Oy:n toimesta. Tutkittujen alkuaineiden kokonaispitoisuudet olivat kuparia lukuun ottamatta pienempiä kuin SAMASE-ohjearvot ja kuparin osaltakin ohjearvon ylitys oli lievä. Tutkimusten perusteella kuitusavi soveltuu tutkittujen kokonaispitoisuuksien perusteella rajoituksetta maarakennuskäyttöön. Rakentamisessa käytetystä kuitusavesta ja lentotuhkasta on lisäksi määritetty pitoisuudet Nitonalkuaineanalysaattorilla (tulokset liitteenä). Kuhmoisten kunnan ympäristölautakunnan vaatimuksesta koekohteella on tehty tai tullaan tekemään seuraavanlaista ympäristöseurantaa: Kuitutuhkaosuuden (pl 678) ja asfalttimurskestabiloinnin (pl 6440) välittömään läheisyyteen asennettiin pohjavesiputket ja niistä otettiin näytteet rakentamisen aloittamisen yhteydessä. Vesinäytteiden analyysitulokset löytyvät liitteestä 2. Seurantanäytteet tullaan ottamaan v Koeosuudelta on otettu ja tutkittu maaperänäytteiden lähtötilanteen pitoisuudet (ns. 0- näytteet). Koeosuudelta tullaan ottamaan näytteet tierakenteen sivulta v Ympäristönäytteiden tulokset tullaan kokoamaan v tehtävään seurantaraporttiin. Aikaisempien tutkimusten perusteella ei kuitutuhkalla oleteta olevan negatiivisia ympäristövaikutuksia ja rakenteiden oletetaan olevan ympäristön kannalta turvallisia. 11. RAKENTEIDEN SEURANTA Noin vuoden kuluttua rakentamisesta, mutta ennen päällystämistä tullaan kuitutuhkasta ottamaan poranäytteet. Samalla pohjavesiputkista ja maaperästä otetaan näytteet analyyseja varten. Kohde pyritään saamaan mukaan tiepiirin seurantaohjelmaan, jolloin siitä olisi myöhemmin saatavissa mm. urasyvyys- ja kantavuustietoja. 12. KUSTANNUKSET Kuitutuhka- ja asfalttirakenteiden kustannukset täydennetään v seurantaraporttiin.

20 YHTEENVETO KOERAKENTAMISESTA (KUITUTUHKA) Yleistä Kuitutuhkassa käytettävät kuituliete ja lentotuhka ovat teollisuuden sivutuotteita, joiden hyödyntäminen sekä pienentää kaatopaikkakuormitusta että vähentää uusiutumattomien kiviainesten käyttöä. Kuitutuhkasta tierakenteissa on kokemusta jo vuodesta 1996 eli lähes kymmenen vuoden ajalta. Koekohteilta saadut tulokset ovat osoittaneet rakenteiden toimineen suunnitellusti ja niiden perusteella kuitutuhkan käyttöä voi suositella alempiasteisille tiekohteille, jossa pääasialliset ongelmat aiheutuvat epätasaisesta ruotimisesta. Kuitutuhkarakenne pienentää routanousua ja myös tasaa sitä jossain määrin, mikä tekee siitä hyvän materiaalin myös kestopäällystetyille teille. Kuitutuhkan reseptointityössä on hyödynnetty vuosien varrella eri projekteista saatuja koerakentamis- ja pitkäaikaiskestävyystuloksia. Kuitutuhkarakentaminen on erilaista kuin murskerakentaminen, mutta materiaalien varastointi, sekoittaminen ja tiivistäminen voidaan tehdä tavanomaisella kalustolla ja tavanomaisia työtekniikoita soveltamalla. Kuitutuhkarakentamisen yleistymisen vaatimuksena olisi rakentamisen erityispiirteisiin perehtynyt työmaahenkilöstö, jotta rakentamiskapasiteetti ja laatu saataisiin korkeiksi heti alusta alkaen. Kuitutuhkan toimintatapa poikkeaa perinteisistä mineraalisista rakennemateriaaleista, sillä kuitutuhkarakenteella ei pyritä pelkästään kantavuusarvojen parantamiseen vaan muodonmuutoskestävään, yhtenäiseen ja erottavaan kerrosrakenteeseen. Kuitutuhkatien laadun paraneminen ei ole luotettavasti määritettävissä pelkästään kantavuutta mittaamalla vaan arvioinnissa tulisi mieluummin käyttää esimerkiksi PVI- eli päällystevaurioinventoinnin ja runkokelirikkoarvioinnin tuloksia. Murskeen vaihtoehtona käytettävien sivutuotteiden saatavuus ja kuljetusmatkat vaikuttavat merkittävästi siihen, onko niiden käyttö taloudellisesti järkevää. Lisäksi kustannuksia syntyy kuitutuhkan sekoittamisesta, kuljetuksesta koekohteelle ja murskerakennetta pidemmästä rakentamisajasta. Kustannuksia vertailtaessa on kuitenkin otettava huomioon, että kuitutuhkaa käytettäessä lopputulos on todennäköisesti toimivampi ja pitkäikäisempi kuin perinteisellä murskerakenteella eli pelkkien rakentamiskustannusten vertaaminen ei ole oikea vertailukriteeri. Kuhmoisten koekohteen rakenteiden lopullista toimivuustarkastelua sekä tulosten luotettavaa arviointia ei voida vielä tässä vaiheessa tehdä, kun koekohteen rakentaminen on osin vielä kesken. Tulosten analysointia voitaneen tehdä aikaisintaan loppuraportoinnin yhteydessä Ratkaisut vaikuttavat kuitenkin alustavan arvioinnin perusteella käyttökelpoisilta mahdollisuudelta oikean tyyppisiin kohteisiin kohdistettuna. Materiaalit Kuitutuhkarakentaminen tulisi suunnitella ja toteuttaa siten, että tuhkan varastointiaika olisi mahdollisimman lyhyt. Tuhkan ominaisuudet muuttuvat selkeästi, mikäli sitä joudutaan välivarastoimaan kostutettuna esimerkiksi talven yli. Kuitutuhkarakenteet eivät sovellu tiekohteille, jossa rakentamisaikataulu voi venyä/muuttua huomattavasti muusta tierakentamistoiminnasta johtuen. Kuitutuhkarakentamista varten on tehtävä riittävät laboratoriokokeet, joilla varmistutaan käytettävien seoksien soveltuvuudesta rakentamiseen ja samalla optimoidaan tarvittavan sideaineen laatua ja määrää. Laboratoriokokeita varten on varattava aikaa vähintään 3 kk. Rakentamisessa käytettävän kuitulietteen olisi oltava tuoretta, jotta sekoitukseen ei jäisi laatua huonontavia paakkuja. Kuitulietettä voi kuljettaa ja varastoida peittämättä.

21 19 Lentotuhkan ominaisuudet huononevat kostutuksen ja pitkän varastointiajan seurauksena. Lentotuhkan kostutus olisi tehtävä tasaisesti, jotta sekoitettavasta kuitutuhkasta tulisi mahdollisimman tasalaatuista. Tuhka on varastoitava mahdollisimman lyhyen aikaa kasalla ja se olisi hyvä peittää kuivumisen/kastumisen välttämiseksi. Varastointipaikan tulee olla ojitettu tai läpäisevästä maalajista tehty, etteivät sadevedet pääse imeytymään kasaan alhaalta päin. Sekoitus Aumoja on tehtävä edellisenä päivänä mahdollisimman pitkälle, jotta rakentaminen saadaan ajallaan käyntiin. Parhaaksi sekoitustavaksi osoittautui se, että edellisenä päivänä sekoitusaumaan siirrettiin lentotuhka ja osa kuitulietteestä, ja loput komponentit siirrettiin aumaan sekoituspäivänä. Sementin päälle laitettiin loput kuitulietteestä pölyämistä estämään. Veden lisäys aumaan painettuun uraan aiheutti veden virtaamista auman suunnassa ja siksi päädyttiin lisääminen tekemään auman päälle painettuihin kuoppiin. Tämä osoittautui paremmaksi keinoksi, koska vesi pysyi kuopissa paremmin ja siten auman vesipitoisuudet olivat tasaisempia eri kohdilta mitattuna. Veden lisäys oli hidasta ja siksi se pitäisi saada lisättyä suuremmalla kapasiteetilla ja useampaan kohtaan aumassa samanaikaisesti. Mikäli kuitusaven vesipitoisuus on alun perin riittävä, ei vedenlisäystä tarvita. Aumasekoituksen kapasiteetti on suuri ja sillä saadaan lyhyessä ajassa homogeenista seosta. Sekoittamisen pullonkaulana oli aumojen tekemiseen kulunut aika. Työtä voitaisiin nopeuttaa, mikäli olisi tilaa tehdä toista aumaa samanaikaisesti toisen auman sekoittamisen tai kuormaamisen kanssa. Rakentaminen Tässä projektissa kuitutuhkan levitykseen käytettiin tiehöylää, joka tämän tyyppiseen työhön on hidas ja epätarkka kone. Levitykseen parempi vaihtoehto olisi jonkinlainen levitin, jolla saataisiin tehtyä sekä tasainen kerrospaksuus että tasalaatuinen esitiivistys. Levitintä käytettäessä voidaan tarvita laitteesta riippuen kaksi levityskertaa halutun kerrospaksuuden saavuttamiseksi. Levittimellä saavutettava maksimikerrospaksuus on käytännössä 250 mm (tiivistetty rakenne). Tiivistys sujui hyvin tavallisella valssijyrällä, pienenä ongelmana oli materiaalin vähäinen tarttuminen valssiin. Tiivistys on tehtävä huolellisesti koko rakenteen leveydeltä ja erityinen huomio on kiinnitettävä reunoihin. Reunatuet ovat tarpeellisia estämään kuitutuhkan leviämistä ojiin, olemaan tukena tiivistyksessä ja peittämään valmista rakennetta sivulta. Kohteella ei valleja voitu tehdä vanhasta tiemateriaalista vaan niitä varten oli tuotava materiaalia muualta. Tämä hieman hidasti koerakentamista sekä lisäsi jonkin verran kustannuksia. Kuitutuhkakohdetta valittaessa olisi hyvä varmistaa pintamurskeen riittävyys reunavallien tekemiseen. Kuitutuhkarakentaminen on tehtävä sellaisena ajankohtana, että sideaine ehtii sitoutumaan ja rakenne siten lujittumaan ennen talvea. Jos rakentamisaikainen ja sitä seuraavien päivien lämpötilat ovat alhaisia, rakenteen lujuuskehitys hidastuu merkittävästi ja alkulujuus heti rakentamisen jälkeen on pieni. Tällöin liikenne voi vaurioittaa merkittävästi sitoutumatonta kuitutuhkarakennetta. Kuitutuhkarakentaminen on perinteistä rakentamista herkempi sateen vaikutukselle, sillä kastuessaan reunavallien tekoa varten kuorittu tie voi pehmetä liikenteen alla normaalia herkemmin. Lisäksi vallit tekevät tiestä kaukalon, josta sadevesi ei pääse kunnolla pois.

22 20 Tällä kohteella koerakenteiden yli kulki jo ennen tiivistystyötä raskas kiviainesliikenne kohteen perälle. Tämä liikenne on todennäköisesti haitannut kuitutuhkan tasaista tiivistymistä ja lujittumista. Myös tasaisuus ei onnistunut parhaalla mahdollisella tavalla, koska kuitutuhkan päälle ajettava murskekerros tuli täyteen korkeuteensa vasta useita päiviä koerakentamisen jälkeen ja ohut murskekerros näytti sekoittuvan kuitutuhkakerroksen pintaan. Työsaavutukset ja käytetty kalusto/henkilöstö Sekoittaminen: -Aumasekoitin, pyöräkuormaaja, säiliöauto, 3-4 kuorma-autoa. Koneiden kuljettajat ja laadunvalvoja -Auman koko n. 186 t ja pituus noin 36 m -Auman rakentaminen (KL+LT+YSe) 1,5 h -Veden lisäys 1-1,5 h -Sekoittaminen, neljä yliajoa 25 min -Lastausaika 50 min Rakentaminen: -Tiehöylä, 1-valssijyrä. Koneiden kuljettajat. -Rakenteen paksuus n. 25 cm ja leveys 6,5 m -Yhdestä aumasta (186 t) tuli valmista rakennetta n. 58 m 100 t kuitutuhkaa tulee n. 30 m tietä 100 m tietä tarvitaan n. 320 t kuitutuhkaa -Päivän aikana saatiin tehtyä 4 sekoitusta kuitutuhkarakennetta n. 220 m/pv -Aik. projekteissa on mennyt reunavallien tekoon vanhasta tiemateriaalista n. 2 h/100 m Ympäristövaikutukset Aikaisempien koekohteiden ja niitä varten laboratoriossa tehtyjen liukoisuuskokeiden perusteella kuitutuhkarakenteista ei liukene haitallisia aineita ympäristöön. 14. PROJEKTIN JATKO JA TULOKSET Kuitutuhkarakenteet tehtiin syyskuussa ja asfalttimurskerakenteet stabilointijyrsintää lukuun ottamatta marraskuussa 2005 eli niiden toiminnasta ei ole vielä tässä vaiheessa seurantatietoja. Kohteen seuranta jatkuu vuonna 2006 seurantasuunnitelman mukaisesti ja tulokset raportoidaan erillisessä seurantaraportissa Raportoinnin yhteydessä vertaillaan mm. eri rakenteilla saavutettuja tuloksia keskenään. Rakenteiden lopullista toimivuustarkastelua ja tulosten luotettavaa arviointia ajatellen vuoden seurantajakso on kuitenkin aivan liian lyhyt ja työtä olisi syytä pyrkiä jatkamaan jollakin tavalla myös vuoden 2006 jälkeen.

23 AIKAISEMMAT KOEKOHTEET (KUITUTUHKA) Luopioinen, Rajalantie (1996) Sijainti ja rakennetyyppi Rajalantie sijaitsee Luopioisten kirkonkylässä ja on luonteeltaan asuinalueen kokoojakatu. Tien leveys on 4 m plv ja 4,5 m plv Tien parantaminen tehtiin kesällä 1996 ja siihen tehtiin kolme koerakennetta sivutuotteita hyödyntäen (2 kuitutuhkarak., 1 tuhkarak.) sekä vertailurakenne murskeesta. Koerakenteiden tiedot löytyvät taulukosta 10. Kuitusavirakenteiden poikkileikkauskuva on nähtävissä kuvassa 16. Kuva 16. Luopioisten Rajalantien kuitutuhkarakenteen poikkileikkauskuva. Taulukko 10. Luopioisten Rajalantien koerakenteet. Rakenne Materiaali; rakennepaksuus Rakenteen sijainti (plv) Reunavahviste (plv) (o=oikea, v=vasen) Tiiveysaste [%] Vesipit. [%] Kuitutuhka kuitusavi (KS) +40 % LT ) % YSe; 200 mm 1) Kuitutuhka KS +20 % LT+9 % YSe; Fortrac (o) 87 4) mm 1) Fortrac (v) Vertailu lentotuhka+4 % (rapid:maku; (LT) 3:7); 200 mm 2) Vertailu (murske) M #0-35 mm; 200 mm Fortrac (v) Stabilenka (v) Stabilenka (o) 1) kuitusaveen lisätyt määrät laskettu KS:n tai KS+lentotuhkan märkämassoista 2) sideaineen määrä laskettu tuhkan kuivamassasta; rapid=rapid-sementti; maku=masuunikuona 3) maksimikuivatiheys työnaik. vesipitoisuudessa 1090 kg/m 3 (proctor) 4) maksimikuivatiheys työnaik. vesipitoisuudessa 1040 kg/m 3 (proctor)

24 22 Rakenteissa käytetty kuitusavi oli Nokian Paperi Oy:n (nyk. Georgia-Pacific Oyj) siistausjätettä ja tuhka Kemira Fibres Oy:n (nyk. Säteri Oy) lentotuhkaa Valkeakoskelta. Päällysteenä käytettiin asfalttiseosta, jossa kiviainekseen oli lisätty murskattua keräyslasia ja muovirouhetta kumpaakin 5 % kiviaineksen määrästä. Koerakentaminen Kuitutuhka sekoittaminen tehtiin seulamurskaimella, jolla ensin esisilputtiin kuitusavi (siistausjäte) ja sitten sekoitettiin silputusta kuitusavesta ja sideaineista kauhakuormaajalla tehty auma. Valmis kuitutuhka levitettiin tielle asfalttilevittimellä ja tiivistettiin kaksivalssisella, 4 tn täryjyrällä 4-6 ylityskerralla. Seurantatulokset ja johtopäätökset Rakentamisaika: tiivistystyön tarvitaan kaksi jyrää, jotta kaikki tiivistys voitaisiin tehdä tuoreelle massalle (saavuttaisiin paremmat lujuusominaisuudet) lyhyet sadekuurot eivät haittaa rakentamista seulamurskaimen työn laatu oli tasainen Kantavuudet olivat kuitutuhkarakenteissa selvästi korkeammat kuin murskerakenteella, vaikka kuitutuhkan pääasiallinen tavoite ei olekaan kantavuuden nostaminen vaan epätasaisen routanousun tasaaminen ja siten päällysteen pitäminen ehjempänä. Kolmantena vuonna rakentamisen jälkeen alueelta otetuissa pintavesinäytteissä raudan, alumiinin, kromin, nikkelin ja lyijyn pitoisuudet ylittivät talousvedelle sallitut enimmäispitoisuudet. Terveydelle vaarallisten aineiden osalta pitoisuudet olivat kuitenkin selvästi pienempiä kuin ns. 100-kertaiset talousvesiarvot, joita voidaan pitää saastuneisuuden raja-arvona. Korkeiden pitoisuuksien yhtenä syynä voi olla kolmannen vuoden kesän vähäsateisuus. Neljän vuoden siirtymämittaukset osoittivat, että routanousut olivat n. 14 cm luokkaa murskerakenteella ja kuitutuhkarakenteilla 2-5 cm suuruisia. Rakenteissa ei havaittu merkittäviä painumia. Kuusi vuotta rakentamisen jälkeen kadun kunto oli hyvä. Vertailurakenteen osuudella esiintyi painumia ja pituussuuntaista halkeilua tien keskiosalla, halkeamien leveys oli 0-2 cm. Sivutuoterakenteiden kohdalla oli havaittavissa pienehköä verkkohalkeilua. Poikkihalkeilua ei ollut millään osuudella. Kadun reunat olivat ehjät lukuun ottamatta vertailurakenteen paikoin irtonaista asfalttia. Routanousupatteja tai niiden aiheuttamia jälkiä ei ollut havaittavissa. Sivutuoterakenteet olivat ehjät ja oikealla korkeudella kaivojen ympäriltä. Vertailurakenteessa olleita halkeamia on paikattu jonkin verran. Seurantatulokset osoittavat, että kuitutuhkarakenteet ovat toimineet tiellä odotetusti ja niiden lujuus-, kantavuus- ja kosteuskäyttäytymisominaisuudet ovat säilyneet.

25 23 Nokia, Ruskeepäänkatu (1997) Sijainti ja rakennetyypit Koerakenteet sijaitsevat Nokian kaupungissa Ruskeepään kaupunginosassa Ruskeepäänkadulla. Kohteelle on tehty kahdella eri kuitusaviseoksella koerakenteet ja lisäksi vertailuksi perinteinen murskerakenne. Kuitusavi oli Fort James Suomi Oy:n (nyk. Georgia-Pacific Oyj) siistausjätettä ja kivipöly kallionmurskaustyömaalta Tampereelta. Kuva 17. Nokian Ruskeepäänkadun kuitusavirakenteiden tyyppipoikkileikkaus. Taulukko 11. Nokian Ruskeepäänkadun kuitusavirakenteiden seokset. Materiaali Sijainti (plv) pituus [m] Rakenteen paksuus [mm] Tiiveysaste (tot./tav.) [%] Seos 1 kuitusavi (KS) +40 % kivipölyä +7 % YSe 1) ; / ; Seos 2 kuitusavi (KS) /90 4) % YSe 2) 55 Vertailu perinteinen murskerakenne ; 75 1) kuitusaveen lisätyt määrät laskettu KS:n tai KS+kivipölyn märkämassoista 2) sementin määrä laskettu KS:n märkämassasta 3) maksimikuivatiheys työnaik. vesipitoisuudessa 980 kg/m 3 (proctor) 4) maksimikuivatiheys työnaik. vesipitoisuudessa 770 kg/m 3 (proctor) Vesipit. [%]

26 24 Koerakentaminen Koerakenteet on tehty syyskuussa Seos 2 levitettiin ensimmäisenä rakennuspäivänä asfalttilevittimellä, mutta sen jäljiltä kerros jäi niin ohueksi, että levitys jouduttiin tekemään paikoin jopa neljänä kerroksena. Jatkossa levitykseen käytettiin kaivinkoneen kuormauskauhaa, vaikka sillä ei saatu yhtä tasaista jälkeä aikaiseksi. Tiivistystyö tehtiin yksivalssisella 7 t ja kaksivalssisella 3,5 t täryjyrällä sekä kaivojen ympärysalueet tärylätkällä. Sää oli rakentamisen aikaan sateeton ja lämmin. Seurantatulokset ja johtopäätökset Rakenteiden eri kerroksista tehdyt lämpötilamittaukset osoittivat, että kuitusavirakenteiden kohdalla routa ei edennyt yhtä syvälle kuin murskerakenteessa. Tämä johtuu kuitusaven paremmasta lämmöneristävyyskyvystä murskeeseen verrattuna. Kosteusmittausten perusteella kuitusavirakenteet olivat kuivuneet jonkin verran rakentamisen jälkeen eli ne eivät ole imeneet itseensä vettä. Levykuormituskokeella mitatut kantavuudet olivat ensimmäisenä ja toisena vuotena samansuuruisia ja selkeästi 1 kk rakentamisen jälkeen mitattuja parempia. Viisi vuotta rakentamisen jälkeen kadun kunto oli erittäin hyvä. Vertailurakenteen osuudella esiintyi tien keskiosalla pituussuuntaista halkeilua, jossa halkeamat olivat alle 1 cm levyisiä. Halkeilu oli havaittavissa jo toisen vuoden seurantatutkimuksia tehtäessä. Kuituosuuksilla halkeamia ei ollut. Poikittaishalkeamia ei ollut havaittavissa ja kadun reunat olivat ehjät. Myöskään routanousupatteja, painumia tai niiden aiheuttamia jälkiä ei ollut havaittavissa. Koeosuudella on paljon kunnallistekniikan kaivoja. Rakenteet olivat ehjiä kaivojen kohdalla ja kaivojen korkeudet olivat oikeat eli sivutuoterakenteessa ei havaittu painumista. Jalkakäytävällä ei ollut havaittavissa vaurioita ja sen reunakiveys oli kunnossa. Pohjavesiseuranta tehtiin ottamalla v yhteensä viisi vesinäytettä kuiturakenteen kohdalla olevasta pohjavesiputkesta. Näytteenottoa oli suunniteltu myös toisesta pohjavesiputkesta, mutta siitä luovuttiin putkeen kertyvän vähäisen ja samean veden vuoksi. Vesianalyysien perusteella kuiturakenteista ei liuennut haitallisia aineita. Nikkelin, raudan ja alumiinin pitoisuudet ylittivät talousvedelle annetun laatuvaatimuksen tai -suosituksen, mutta olivat samalla tasolla tai alempana kuin lähtötilanteessakin. Jämsä, soratie (1998) Rakenne ja sijainti Koekohde sijaitsee Jämsässä Tyryn paikallistiellä pt 16569/01 plv Kohteen pohjamaana oli savi/siltti ja ongelmina olivat heikko kevätkantavuus, reunojen leviäminen ojiin, tierungon painuminen ja sekoittuminen pohjamaahan. Liikennemäärät ovat olleet noin 200 ajoneuvoa vuorokaudessa (v. 1998). Hanke kuuluu osana Tielaitoksen ja Viatek Oy:n (nyk. Ramboll) kehityshankkeeseen Teollisten sivutuotteiden käyttö tierakenteissa, jossa tarkoituksena oli löytää uusia menetelmiä tieverkon kunnon parantamiseen. Kohteelle tehtiin kolme 20 cm paksuista kuitutuhkarakennetta, joiden päälle tuli n. 10 cm mursketta (sis. kulutuskerroksen). Vertailurakenteeksi tuli n. 20 cm paksuinen murskerakenne.

27 25 Taulukko 12. Kuitutuhkarakenteet, pt 16569/01. PLV Pituus/leveys [m] Kuitutuhkarakenteen seos / 6,0 [SJ (Fort James Suomi Oy) LT (UPM-Kaipola); 100:40] + YSe 7 % / 5,5 [SJ (Metsä Tissue Oy) + LT (Mäntän Energia); 45:55] + YSe 7 % 135 / 5,5 [KL (UPM-Jämsänkoski) + LT (UPM-Jämsänkoski); 20:135] + YSe 6,25 % Huomioita SJ koostui lajitteista U1 ja U2 Massaa kului yht. 216 t Rakentamisaika yht. 10 h (Samisekoituksesta lopputiivistykseen) Sekoituskapasiteetti rajoittavana SJ:n lajite oli DI 80 Massaa kului yht. 224 t Rakentamisaika yht. 10 h (Samisekoituksesta lopputiivistykseen) Sekoituskapasiteetti rajoittavana Massaa kului yht. 191 t Rakentamisaika yht. 9,5 h (Samisekoituksesta lopputiivistykseen) Sekoituskapasiteetti rajoittavana SJ=siistausjäte LT=lentotuhka KL=kuituliete/kuitujäte YSe=yleissementti, määrä laskettu LT:n kuivamassasta ja SJ/KL märkämassasta Murske # 0-16 mm, n. 10 cm Kuitutuhka, n. 20 cm Vanha rakenne, n cm Pohjamaa lasa/sasi Kuva 18. Kuitutuhkarakenteiden tyyppipoikkileikkaus, pt16569/01. Koerakentaminen Materiaalit annosteltiin ja esisekoitettiin pyöräkuormaajalla ja varsinainen sekoitus tehtiin Humuspehtori Oy:n siirrettävällä Sami-sekoittimella. Kerralla pystyttiin sekoittamaan noin t materiaaleja ja sekoituskapasiteetti oli noin t/h (2 kauhakuormaajaa tai traktoria). Samisekoittimen kapasiteetti olisi riittänyt moninkertaisten määrien sekoittamiseen. Tarvittava lisävesi lisättiin esisekoitusvaiheessa säiliöautosta. Koekohteella pääurakoitsijana oli Tielaitos. Kuitutuhkarakenteiden suunnittelusta ja rakentamisen aikaisesta laadunvalvonnasta vastasi Viatek Oy. Ennen kuitutuhkan levitystä tehtiin vanhasta tienpinnasta reunavallit tukemaan rakennettavaa kerrosta ja peittämään sitä sivusuunnasta. Kuitutuhka tuotiin paikalle peittämättömänä kuorma-autoilla ja levitettiin tiehöylällä. Tiivistys kuitutuhkan päältä tehtiin 10-t valssijyrällä vähintään viidellä ylityskerralla, joista ensimmäiset ajettiin ilman täryä. Lopullinen tiivistys tehtiin murskeen päältä 4-5 yliajoilla, joista 1. ilman täryä. Koerakentamisessa käytetty tiivistystyömäärä oli suuri ja normaalissa rakentamisessa voidaan käyttää kevyempää tiivistystä, sillä kuitutuhka tiivistyy suhteellisen helposti tavoitetiiveyteensä.