Tielaitos Erikoiskovabitumistabilointikokeilut 1996

Transkriptio

1 Mika Vehmas Tielaitos Erikoiskovabitumistabilointikokeilut 1996 Tielaitoksen selvityksiä 15/1 997 Helsinki 1997 Tiehal Ii nto Tie-ja liikennetekniikka

2 Tielaitoksen selvityksiä 15/1 997 Mika Vehmas Erikoiskovabitumistabilointikokeilut 1996 Tielaitos Tiehallinto, tie- ja liikennetekniikka Helsinki 1997

3 ISSN ISBN TIEL Oy Edita Ab Helsinki 1997 Julkaisun kustannus ja myynti: Tielaitos, hallintopalvelut, painotuotemyynti Telefaksi Joutsenmerkin arvoinen paperi Tielaitos Opastinsitta 12 A PL HELSINKI Puh. vaihde

4 vt myös vaikutusta että ollut VEHMAS Mika: Erikoiskovabitumistabilointikokeilut Helsinki Tielaitos, Tieja liikennetekniikka, Tielaitoksen selvityksiä 15/1997, 37 s. + luft. 13 s. ISSN , ISBN , TIEL Aiheluokka 42,53 Asiasanat sidotut kerrokset, bitumistabilointi, erikoiskova bitumi Tiivistelmä Laboratoriotutkimus tehtiin kesällä 1996 Hämeen tiepiirissä toteutettuihin 3:n Helsinki-Tampere-moottoritie ja mt 325:n Huutijärvi-Sahalahti rakennushankkeisiin liittyen. Laboratoriotutkimuksissa selvitettiin sitomattomana kantavaan kerrokseen soveltuvuutta erikoiskovalla kelpaamattoman Kerälänvuoren soramurskeen bitumilla stabiloituna rakenteena. Vertailtavina sideaineina erikoiskovan bitumin emulsiolle olivat bitumiemuislo BE-KO, bitumiemulsion BE-KO ja sementin sideaineyhdistelmä sekä vaahtobitumi. Tutkimuksissa selvitettiln stabilointimassojen työstettävyyttä ja vanhan päällysterouheen stabilointimassojen ominaisuuksiin. Erikoiskovan bitumin emulsiolla stabiloidut koerakenteet tehtiin sekä Vt 3:lle mt 325:lle. Koeosuuksien stabilointityöt onnistuivat kummassakin kohteessa edellisvuoden koekohteita paremmin. Suurimpana ongelmana oli ainoastaan töiden aikaan sattuneet vesisateet, mitkä haittasivat erityisesti ja hidastivat stabiloidun massan lujittumista. Muita kohteissa tiivistystöitä toteutettuja stabilointeja olivat bitumiemulsio-sementtistabilointi, vaahtobitumistabilointi ja sementtistabilointi. Ensimmäisen vuoden jälkeen ei vuonna 1995 tehdyillä EKB-koeosuuksilla vaunoita näkyvissä. Koeosuuksien seurantaa jatketaan aluksi kolmen vuoden välein tehtävillä kantavuus- ja palvetutasomittauksilia sekä Vuosina tehtyjen koeosuuksien lisäksi vaurloinventoinneilla. otetaan myös aikaisempina vuosina toteutetut EKB seurantaohjelmaan vertailurakenteineen. -kohteet

5 VEHMAS, Mika: Erikoiskovabitumistabilointikokeilut [Stabilization with extra hard bitumen 1996] Keywords bound layers, bitumen stabilization, extra hard bitumen Abstract Possibilities using Kerälänvuon crushed gravel on stabilization were researched in laboratory. The binder used in tests was extra hard bitumen emulsion (BIE-EKB). Other binders were combination of cement and bitumen emulsion BE-KO, bitumen emulsion BE-KO and foamed bitumen. Workability of stabilized mix and effects of crushed asphalt concrete in stabilization were also researched. ln 1996 there were two test roads in Häme Road Region. The test roads were Helsinki-Tampere highway 3 and Huutijärvi-Sahalahti road 325. Stabilization succeeded well. Only rainy weather made compaction little more difficult and delayed the strengthening of stabilized mixes. The other stabilization methods used in test roads were bitumen emulsion stabilization with BE-KO, foam bitumen stabilization and stabilization with combination of cement and bitumenemulsion BE-KO. There were not any damages after the first winter on extra hard bitumen stabilized sections made in summer All the extra hard bitumen stabilized test sections made in will be surveyed and bearing capacities and level of service will be measured after every three years. All extra hard bitumen stabilized test sections and reference sections made before 1995 will also be surveyed and measured after every three years.

6 Alkusanat Erikoiskovabitumistabilointikokeilut 1996 on osa keväällä 1995 alkanutta erikoiskovan bitumin stabilointitutkimusta, minkä tarkoituksena on ollut selvittää erikoiskovan bitumin soveltuvuutta stabiloinnin sideaineeksi sekä sideaineen stabilointityöhän mukanaantuomia erityispiirteitä. Tutkimuksessa ovat olleet mukana Neste Oy, Tielaitoksen Kehittämiskeskus, Hämeen, Turun, Kaakkois-Suomen ja Oulun tiepiirit sekä Teknillisen korkeakoulun tielaboratorio. Vuoden 1996 osuus tutkimuksesta on viety läpi aikaisempaa pienemmällä työryhmällä, johon ovat kuuluneet Neste Oy, Tielaitoksen Kehittämiskeskus, Hämeen tiepiiri sekä TKK:n tielaboratorio. Helsingissä maaliskuussa 1997 Tie/altos Tie-ja liikennetekniikka

7 6 Erikoiskovabitumistabilointikokejjut 1996 SISÄLTÖ SISÄLTÖ 1 JOHDANTO 7 2 LABORATORIOTUTKIMUKSET Yleistä Kerälänvuoren soramurskeen stabilointikelpoisuus Koekappaleen koon vaikutus halkaisuvetolujuuteen Stabilointimassojen työstettävyys Päällysterouheen vaikutus stabilointimassan ominaisuuksiin 18 3 KOEKOHTEET Kalvoa, Vt 3 Ojoinen - Jutikkala Yleistä Koerakenne Stabilointityön toteutus Tutkimustulokset Sahalahti, mt 325 Huutijärvi - Sahalahti Yleistä Koerakenne Stabilointityön toteutus Tutkimustulokset Kustannukset 30 4 KOETEIDEN SEURANTA Seurantaohjelma Koetiet 32 5 ERIKOISKOVA BITUMI STABILOINNIN SIDEAINEENA 35 LI ITTEET

8 Neste Erikoiskovabitumistabilointikokeilut JOHDANTO 1 JOHDANTO Erikoiskovan bitumin käyttöä stabiloinnin sideaineena kokeiltiin Suomessa ensimmäisen kerran vuosina 1992 ja Keväälläl 995 käynnistettyyn tutkimusprojektiin liittyen on stabuointikokeiluja tehty erikoiskovalla bitumilla erilaisissa liikenteellisissä ja ilmastollisissa oloissa niin uusille kuin vanhoil -lekin tierakenteille. Tämän tutkimusprojektin yhteydessä erikoiskovalla bitumilla tarkoitetaan Oy:n BIT-EKB bitumia sekä BIE-EKB bitumiemulsiota, jonka pohjabi tulee olla /10 mm (+2500). Tutkimusprojektin -tumin tunkeuman koekohteissa käytettyjen EKB-emulsioiden sideaineanalyysit on esitetty liitteessä 1. Vuoden 1995 stabilointikokeilut on koottu erilliseksi Erikoiskovabitumistabilointikokeilut 1995 (Tielaitoksen selvityksiä 53/1996) julkaisuksi. Kesällä toteutettuja EKB-koekohteita ovat olleet Ojoinen - Jutikkala-tieosuus 1996 valtatiellä numero 3 sekä Huutijärvi - Sahalahti-tieosuus maantiellä numero Kummankin kohteen rakenteet tehtiin paikallasekoitettuna bitumie mulsiostabilointina. Vertailurakenteina EKB-rakenteille olivat sementtistabiloidut, vaahtobitumistabiloidut sekä bitumiemulsio- ja sementtistabiloinnin yhdistelmärakenteet. Tässä raportissa esitetään kesällä 1996 toteutetut stabilointi kokeilut ja niihin liittyvät laboratoriotutkimukset. Lisäksi raportissa käsitellään yhteenvedon kaltaisesti projektin aikana saatuja kokemuksia ja tuloksia erikoiskovan bitumin käytöstä stabiloinnin sideaineena.

9 2.1 Vt -toman Erikoiskovabitumjstabjlojntjkokejlut 1996 LABORATORIOT(JTKIMUKSET 2 LABORATORIOTUTKIMUKSET Yleistä Laboratoriotutkimukset jakaantuvat kahteen osaan, jotka palvelevat ensisijaisesti kesällä 1996 Hämeen tiepiirissä toteutettuja vt 3:n ja mt 325:n koekohteita. Pääpaino on ollut bitumistabiloinnissa erikoiskovan bitumin emulsiolla. Vertailtavina stabiloinnin sideaineina ovat olleet pehmeämmät bitumilaadut sekä bitumin ja sementin sideaineyhdistelmät. 2.2 Kerälänvuoren soramurskeen stabilointikelpoisuus Tutkittu kiviaines oli Kerälänvuoren soramurske SrM Murske on otettu 3:n moottoritien tielinjalta Hattulasta. Murskeen käyttätarkoitus oli sitomat kantavan kerroksen kiviaines. Murske todettiin kuitenkin kiviaineskokeissa sitomattoman kantavan kerroksen materiaaliksi kelpaamattomaksi. Syynä tähän oli kivlaineksen suuri hienoneminen tiivistettäessä sekä hienoalneksen suuri ominaispinta-ala. Lisäksi kiviaines sisältää suhteellisen paljon (15-25 %) mekaaniselle rapautumiselle herkkää ainesta (K. Pylkkänen, R. Uusinoka, Raportti Kerälänvuo soranäytteiden tutkimustuloksista, UKK 1996). -ren Laboratoriotutkimuksella selvitettiin onko Kerälänvuoren kiviainesta mahdollista käyttää suunniteltuun tarkoitukseensa, jos rakenne tehtäisiin sitomattoman rakenteen sijaan bitumistabiloituna. Rinnakkaiskokeiden kiviaineksena käytettiin Pinsiön soramursketta SrM 0-32 mm. Soramurske on 1995 toteutetun Vt 3:n Ylöjärven kohteen samaa kiviainesta kuin kesällä kiviaines, mutta eri murskauserästä. Koekappaleiden tekemisen mandollistamiseksi soramurskeen (0-65 mm) rakeisuus katkaistlin 32 mm:n maksimiraekoon kohdalta. Kerälänvuoren soramurskeen rakeisuudet on esitetty liitteessä 2. Soramurskeen 0-65 mm rakeisuus on murskaustyön aikana määritetty rakeisuus ja soramurskeen 0-32 mm rakeisuus viidestä rinnakkaisnäytteestä kuivaseulonnalla määritetty ke is u us. ra Soramurskeen 0-65 mm rakeisuus kulkee kokonaisuudessaan alemman ohjekäyrän alapuolella. Katkaistulla kiviaineksella (0-32 mm) rakeisuuskäy - rän karkea pää nousee ohjealueelle, mutta hienoainespää jää edelleen ohjekäyrän ulkopuolelle. Hienoainespitoisuuden lisäämiseksi ja rakeisuuden saamiseksi ohjealueelle kiviainekseen lisättiin kivituhkaa (KaM 0-4 mm). Kivituhkan hienoainespitoisuus oli kuitenkin melko pieni (-8 %), minkä vuoksi kiviainekseen olisi pitänyt lisätä kivituhkaa yli 25 %, jotta rakeisuuskäyrän 0,074 mm:n läpäisyprosentti olisi noussut aiempaa ohjearvoa (5 %) suuremmaksi. Tämän seurauksena olisi katkaistun kivlaineksen (0-32 mm) rakeisuuskäyräri 2-12 mm:n kohdalle muodostunut lähes ylemmän ohjearvon ulkopuolelle ulottuva "hiekkapatti". Katkaisemattoman kiviaineksen (0-65 mm) rakeisuuden nostamiseksi ohjealueen alarajalle kivituhkaa tuli lisätä noin 15 %. Tällä määräl-

10 3,5 Erikoiskovabitumjstabjlojntjkokejlut LABORATORIOTUTKIMUKSET lä rakeisuuskäyrä nousee hienoa päätä lukuun ottamatta ohjealueen alarajalle ilman hiekkapatin syntymistä. Soramurskeen ja kivituhkan yhdistetyn kiviaineksen rakeisuudet on esitetty liitteessä 3. Katkaistun kiviaineksen (0-32 mm) ja yhdistetyn kiviaineksen (0-32 mm + kivituhka) lisäksi tutkimuksessa käytettiin vt 3:lla tehtävän sementtistabiloinnin kiviainesta. Sementtistabiloinnin kivialnes oli Kerälänvuoren murske johon oli lisätty moreenia hienoainespitoisuuden nostamiseksi mm, Sementtistabiloinnin ja Ylöjärven kiviainesten rakeisuuskäyrät on esitetty liitteessä 4. Parannetulla Proctor-kokeella eri kiviaineksille määritetyt optimivesipitoisuudet olivat: - Kerälänvuoren SrM ,5 % - Kerälänvuoren SrM (15 %) KaM % - Kerälänvuoren SrM 0-32 (SSl:n kivlaines) - 7 % - Yläjärven SrM ,5 % Stabilointimassat Kerälänvuoren soramurskeesta tehtyjen stabilointimassojen sideaineina olivat BIE-EKB, BE-KO (B160/220), B100/150 sekä BE-K0^sementti. Stabilointi bitumilla B100/150 tehtiin vaahtobitumistabilointina. Ylöjärven soramurskeesta tehdyissä massoissa oli sideaineena BIE-EKB. Stabilointimassat valmistettiin Bitumistabilointiohjeen mukaisesti. Jäävä sideainepitoisuus kaikissa massoissa oli 3,5 %. Lisäksi soramurskeesta 0-32 mm sekä maabetonin kivlaineksesta tehtiin massat sideainepitoisuudeha %. BE-K0+sementti -sideaineyhdistelmässä jäävän bitumin määrä oli 4,0 % ja sementtimäärä 1,0 %. Käytetty sementti oli yleissementti CEM Il B 42,5. Eri sideainemäärillä tehdyillä massoilla ei ollut eroa työstettävyydessä. Tosin 4,0 %:n sideainepitoisuudella tehdyillä massoilla kappaleista erottui hieman vettä niitä tehtäessä. Kaikki Kerälänvuoren soramurskeesta valmistetut massat olivat työstettävyydeltään ja koossapysyvyydeltään hyviä. Se oli suuremman hienoainespitoisuutensa vuoksi -menttistabiloinnin kivialnes kuitenkin vähemmän lajittumaherkkää. Sitä vastoin Ylöjärven kiviaineksesta valmistettu massa ei ollut yhtä hyvin koossapysyvää eikä sideaineen leviäminen kiviainekseen yhtä tasalaatuista kuin Kerälänvuoren murskeilia. Koekappaleet tehtiin muovisin suojaputkin varustettuihin teräsmuotteihin staattisesti puristamalla. Putken halkaisija oli 150 mm ja kappaleeseen käytetty massamäärä 5800 g. Puristusvoima oli 180 kn ja puristusaika 1 minuutti. Suojaputkista kappaleet otettiin yhden vuorokauden iässä, minkä jälkeen kappaleet säilytettiin huoneenlämmössä koestusikään saakka. Ennen koestamista koekappaleiden dimensiot mitattiin ja kappaleet punnit - tim. Kappaleiden painon ja ulkomittojen perusteella laskettujen tiheyksien keskiarvot on esitetty taulukossa 1. Tiheydet on laskettu 3-4 rinnakkaiskap-

11 28 10 Erikoiskovabitumistabilointikokejlut 1996 LABORATORIOTUTKIMUKSET paleen tiheyksien keskiarvoina. Taulukkoon on lisäksi laskettu koesarjojen kappaleiden keskimääräinen painohäviä eli haihtuneen veden määrä 7 ja vuorokauden välisenä aikana. 28 Kerälänvuoren soramurskeesta SrM 0-32 eri sideaineilla tehtyjen kappaleiden tiheyksissä ei ollut juurikaan eroja. Myös hajonnat jäivät hyvin pieniksi. Ainoastaan vaahtobitumistabiloitujen kappaleiden tiheydet jäivät hieman muilla kappaleilla saavutetuista tiheyksistä. Sementtistabiloinnin kiviaineksella saadut tiheydet olivat saman suuruiset sekä 3,5 %:n että 4,0 %:n jäävällä sideainemäärällä. Hajonnat jäivät kuitenkin suuremmaua sideainemäärällä tehdyillä kappaleilla selvästi pienemmiksi. Painohävlö 7 ja 28 vuorokauden välillä on ollut pehmeillä sideaineilla stabiloiduilla kappaleilla selvästi suurempi kuin BIE-EKB:lla stabiloiduilla kappa -leilla. Taulukko 1. Koekappaleiden tiheydetja painohäviö Tiheys 7 vrk Painohäviö Kiviaines Sideaine (kg/rn3) (%) ka kh BIE-EKB SrM 0-32+KaM % (3,5 %) ,6 BE-KO SrM O-32+KaM % (3,5 %) ,0 BE-KO + sem SrM 0-32+KaM % (3,5 % + 1,0 %) ,9 VB B100/150 SrM O-32+KaM % (3,5 %) ,9 Ylä järvi BIE-EKB SrMO-32 (3,5%) ,6 BIE-EKB SrM 0-32 (3,5 %) BIE-EKB SrM 0-32 (4,0 %) BIE-EKB SST kivialnes SrM 0-32 (3,5 %) BIE-EKB SST kiviaines SrM 0-32 (4,0 %) Halkaisuvetokokeet Halkaisuvetokokeet tehtiin PANK-4202 menetelmäohjeen mukaisesti. Koekappaleiden koestusikä oli 7 vuorokautta. Lisäksi Ylöjärven SrM 0-32 ja KaM 0-4 (15 %)-kivialneksesta tehtiin koesarjat Kerälänvuoren SrM vuorokauden halkaisuvetokokeisiln.

12 -hin Enkoiskovabitumjstabjlojntjkokejlut LABORATORIOTUTKMUKSET Koesarjojen halkaisuvetolujuudet ja halkaisuvetojäykkyydet on esitetty taulukoissa 2-3. Halkaisuvetolujuudet ja -jäykkyydet on laskettu 3-4 koekappaleen tulosten keskiarvoina. Koesarjojen voima-muodonmuutoskuvaajat on 5. esitetty liitteessä Taulukko 2. Koesarjojen halkaisuvetolujuudet HVL HVL Sideaine 7 vrk, 10 C 28 vrk, 10 C Kivialnes (kpa) (kpa) ka kh ka kh BIE-EKB SrM 0-32+KaM % (3,5 %) Kerälänvuon BE-KO SrM 0-32+KaM % (3,5 %) BE-KO + sem SrM 0-32+KaM % (3,5% + 1,0%) VB Bl 00/150 SrM O-32+KaM % (3,5 %) Ylöjärvi BIE-EKB SrMO-32 (3,5%) BIE-EKB SrMO-32 (3,5%) Kerälänvuon BIE-EKB SrM 0-32 (4,0 %) BIE-EKB SST kivialnes SrM 0-32 (3,5 %) BIE-EKB SST kivialnes SrM 0-32 (4,0 %) Kerälänvuoren soramurskeesta SrM KaM 0-4 (15 %) tehtyjen bitumistabilointikappaleiden halkaisuvetolujuudet 7 vuorokauden iässä olivat suunnilleen saman suuruiset eli hieman alle 300 kpa. BE-K0^sementtisideaineyhdiste!mällä lujuudet olivat kuitenkin näitä suuremmat kuten myös Ytöjärven kiviaineksella tehdyillä kappaleilla. Ilman kivituhkaa tehdyillä kappaleilla sekä sementtistabiloinnin kivlaineksel lujuudet ouvat edellisten kanssa samansuuruiset, kun jäävä sideainepi--la toisuus oli 3,5 %. Suuremmalla sideainepitoisuudella ja sementtistabiloinnin kiviaineksella lujuudet nousivat yli 320 kpa:n, mutta ilman kivituhkaa tehdyillä kappaleilla lujuudet jäivät edelleen alle 300 kpa:n. Sementin nopea lujuudenkehitys selittää BE-K0+sementti-kappaleiden suuren lujuuden, mutta Ylöjärven soramurskeesta tehtyjen kappaleiden suureen 7 vrk:n lujuuteen ei pystytä osoittamaan selvää syytä. Syy lujuuseroi johtunee todennäköisesti kivialnesten erilaisuudesta kuten esimerkiksi tartuntapinta-alasta, tartuntapinnan puhtaudesta, muotoarvosta tai pinnan karheudesta.

13 12 Erikoiskovabitumistabilojntjkokejlut 1996 LABORATORIOTUTKIMUKSET Myös lujuuksien hajonnat olivat bitumisilla sideaineilla hyvin pienet lukuun ottamatta VBST-kappaleita. VBST-kappaleiden suuret hajonnat johtuvat todennäköisesti sideaineen vaandotuksen ja massan sekoituksen vaikeuksista, joiden takia massoista ei saatu yhtä homogeenisia kuin emulsiomassoista. Halkaisuvetolujuudet 28 vuorokauden iässä olivat 1,5...2,3 -kertaisia 7 vuorokauden lujuuksiin verattuna. BIE-EKB:lla stabiloiduilla kappaleilla 28 vuorokauden lujuudet olivat suhteessa 7 vuorokauden lujuuksiin kuitenkin huomattavasti pienemmät kuin pehmeämmillä sidealneilla tehtyjen kappaleiden lujuudet. Syynä tähän ovat todennäköisesti jo kappaleiden tiheyksien vertailuissa tehdyt havainnot siitä, että kovalla sidealneella tehtyjen kappaleiden painohävlö oli 7 ja 28 vuorokauden välisenä aikana pienempi kuin muilla sideaineilla. Tämän seurauksena myös sideaineen tartunta kehittyy kovemmilla sidealneilla hitaammin, varsinkin jos massa sisältää tavallista enemmän ylimääräistä kosteutta. BE-K0+sementti -kappaleilla lujuudenkehitys 7 ja 28 vuorokauden välillä oli selvästi vähäisempää. Myös voima-muodonmuutos -kuvaajista lasketuilla hal kaisuvetojäykkyyksil lä 7 saatiin halkaisuvetol ujuuksia vastaavat tulokset. Halkaisuvetojäykkyydet MPa ja 28 vuorokauden iässä vuorokauden iässä olivat Suuria eroja eri sideaineiden välillä ei ollut. Ainoastaan BE-K0^se-MPa. mentti-kappaleiden voima-muodonmuutos -kuvaajat erottuvat jyrkempinä lujemmalle ja hauraammalle sideaineelle ominaisen kuvaajan kaltaisesti. Taulukko 3. Koesarjojen halkaisuvetojäykkyydet HVJ HVJ Kivialnes Sdeaine 7 vrk, 10 C 28 vrk, 10 C (MPa) (MPa) - ka kh ka kh BIE- EKB SrM 0-32+KaM % (3,5 %) BE-KO SrM O-32^KaMO-4 15 % (3,5 %) Keräänvuori BE-KO + sem SrM 0-32+KaM % (3,5 % + 1,0 %) VB Bl 00/1 50 SrM 0-32^KaM % (3,5 %) Ylöjärvi SrM 0-32 BIE- EKB (3,5 %) Kerälånvuori BIE-EKB SrM 0-32 (3,5 %) BIE-EKB SrMO-32 (4,0%) BIE-EKB SST kivlaines SrM 0-32 (3,5 %) BIE-EKB SST kiviaines SrM 0-32 (4,0 %)

14 Enkoiskovabitumistabilointikokeilut LABORATORIOTUTKIMUKSET Puristuskokeet Puristuskokeet tehtiin sementtistabilointiohjeen mukaisesti kuormitusnopeudella 2,5 kn/s. Koekappaleet koestettiin 7 vuorokauden iässä. Ennen koestusta koekappaleet mitattiin, punnittiin ja temperoitiin halkaisuvetoko -keiden tavoin. Lisäksi puristuskoekappaleiden puristuspinnat tasoitettiin rikittämällä. Puristuskokeiden tulokset on esitetty taulukossa 4. Lujuudet on laskettu kolmen rinnakkaiskappaleen lujuuksien keskiarvona. Puristuskokeiden voima-muodonmuutos -kuvaajat on esitetty liitteessä 6. Taulukko 4. Koesarjojen puristuslujuudet Puristuslujuus 7 vrk, 10 C Kivialnes Sidealne (MPa) ka kh BIE-EKB SrM 0-32^KaM % (3,5 %) 3,4 0,2 BE-KO SrM O-32^KaM % (3,5 %) 2,6 0,1 BE-KO + sem SrM 0-32+KaM % (3,5 % + 1,0 %) 3,2 0,2 VB B100/150 SrM O-32+KaM % (3,5 %) 3,3 0,2 Ylöjärvi BIE-EKB SrM 0-32 (3,5 %) 4,4 0,3 BIE-EKB SrMO-32 (3,5%) 3,6 0,2 Kerälänvuon BIE-EKB SrMO-32 (4,0%) 3,6 0,3 BIE-EKB SST kiviaines SrM 0-32 (3,5 %) 3,5 0,2 BIE-EKB SSl kiviaines SrM 0-32 (4,0 %) 3,8 0,1 Puristuslujuudet eri sideaineilla ja kiviaineksilla tehdyillä kappaleilla olivat keskenään saman suuruiset lukuun ottamatta BE-KO:lla sekä Yläjärven kiviaineksella tehtyjä kappaleita. BE-K011a tehtyjen kappaleiden puristuslujuudet jäivät muita pienemmiksi halkaisuvetolujuuksien tavoin. Yläjärven kiviaineksella tehtyjen kappaleiden puristuslujuudet olivat taas melko selvästi Kerälänvuoren kiviaineksella tehtyjä suuremmat. Lujuuksien hajonnat olivat pienet kaikissa sarjoissa.

15 14 Erikoiskovabitumistabilointikokejlut 1996 LABORATORIOTUTKIMUKSET Kiviaineksen hienoneminen Stabilointimassojen sekoituksen sekä koekappaleiden tiivistämisen ja koestamisen aikana tapahtuvaa kiviaineksen hienonemista tutkittiin koestettujen kappaleiden kiviainesten rakeisuusmäärityksillä. Halkaisuvetokokeiden jälkeen sideaine erotettiin kiviaineksesta polttamalla määritettiin kuivaseulonnalla PANK ohjeen mukaisesti. ja rakeisuus Kiviaineksen hienoneminen ja sideainepitoisuudet tutkittiin Kerälänvuoren soramurskeesta (SrM 0-32+KaM %) ja Ylöjärven soramurskeesta (SrM 0-32) tehdyistä koekappaleista. Polttomenetelmän soveltuvuus kivlaineksille selvitettiin ennen sideainepitoisuuksien määrityksiä. Kiviainesnäytteet seulottiin sekä ennen että polttamisen jälkeen. Kerälänvuoren kiviaineksella rakeisuudet määritettiin kolmesta rinnakkaisnäytteestä ja Ylöjärven kiviaineksella kandesta rinnakkaisnäytteestä. Läpäisyprosentit on laskettu rinnakkaisnäytteiden läpäisyprosenttien keskiarvoina. Kiviainesten rakeisuusmääritysten tulokset ennen polttamista polttamisen jälkeen on esitetty liitteessä 7. ja Joitakin yksittäisiä suuria kiviainesrakeita rikkoontui polton yhteydessä. Rikkoontumista tapahtui pääasiassa vain Ylöjärven kiviaineksella, mikä on huomattavissa myös rakeisuusmäärityksistä. Kaikkiaan rikkoontuminen oli hyvin vähäistä. Tämän perusteella polttomenetelmää voidaan käyttää sideaineen erottamiseen kivialnesten rakeisuuden tutkimisen yhteydessä. Polttomenetelmän kiveä rikkova vaikutus tulee kuitenkin tutkia käytettävien kiviainesten osalta. Ennakkonäytteeseen verrattuna Kerälänvuoren murske on hienontunut on muuttunut alueella jonkin verran kaikilla sidealneilla. Eniten rakeisuus Suurin poikkeama, noin 6 %-yksikköä, on 1 mm:n läpäisyarvon 0, mm. kohdalla. Kiviainesten rakeisuudet koestuksen ja sideaineen polton jälkeen esitetty liitteessä 8. on Taulukko 5. Koekappaleiden poltolla määritetyt sideainepitoisuudet Sideainepitoisuus Kivianes Sideaine (%) ka kh BIE-EKB SrM 0-32+KaM % (3,5%) 3,8 0,1 BE-KO SiM O-32+KaM % (3,5 %) 3,9 0,2 BE-KO + sem SrM 0-32^KaM 0-415% (3,5% + 1,0%) - - VB B100/150 SrM O-32 ^KaM % (3,5 %) 3,7 0,2 Ylöjärvi BIE-EKB SrM 0-32 (3,5 %) 3,5 0,1

16 -den Erikoiskovabitumjstabjlojntjkokejlut LABORATORIOTUTKIMUKSET Sideainepitoisuudet määritettiin kolmen rinnakkaiskappaleen sarjoista. on esitetty taulukossa 5. Koekappaleista määritetyt sideainepitoisuudet Sideainepitoisuudet Kerälänvuoren murskeella olivat hieman käytettyä suuremmat. Ylöjärven kivialneksella sideainepitoisuudet sideainepitoisuutta pitivät paikkansa. Massat ovat kuitenkin tehty samalla reseptillä, joten erot syntyvät todennäköisesti kullekin kiviainekselle ominaisesta kalibrointiker jota käytetään lopullisen sideainepitoisuuden laskemisessa. -toimesta, Päätelmät Laboratoriokokeissa ei eri sidealneilla saatu kovinkaan suuria eroja stabilointimassoista tehtyjen kappaleiden lujuuksiin. Emulsio-sementti-sideaineyhdistelmällä lujuudenkehitys ensimmäisen viikon aikana oli bitumisideaineisia suurempi, mutta kuukauden iässä lujuudenkehitys oli jo hidastunut muiden tasolle. Bl E-EKB:lla stabiloitujen kappaleiden lujuudenkehitys oli myös pehmeämpiin bitumeihin verrattuna hitaampaa. Sitä vastoin eri kiviaineksilla saatiin tuloksiin selvemmät erot. Ylöjärven kiviaineksella saatiin kauttaaltaan suurimmat lujuustulokset. Kerälänvuoren soramurskeella sellaisenaan ja murske-kivituhkaseoksella saatiin keskenään lähes yhtenevät tulokset. Kerälänvuoren sementtistabiloinnin kiviaineksella saatiin hieman paremmat tulokset edellisiin Kerälänvuoren murskeisiin verrattuina. Sementtistabiloinnin kiviaines oli myös paremmin työstettävää ja vähemmän lajittumisherkkää. Osaltaan edellisen perusteella sekä Vt 3:n tiehankkeen toteuttamisen ja käytännönjärjestelyjen perusteella jatkotutkimuksissa ja koekohteen toteuttamisessa käytettäväksi kiviainekseksi valittiin Kerälänvuoren sementtistabiloinnin kiviaines SrM 0-32 mm ja sideaineeksi BIE-EKB. Lisätutkimuksena valitulla kiviaines-sideaineyhdistelmällä tehtiin koesarjat Massassa käytetty jäävä sideainemäärä oli kandella eri vesipitoisuudella. % ja vesipitoisuudet 5,6 % ja 4,0 %. Koekappaleet tehtiin kiertotiivisti-3,7 mellä 150 mm:n muotteihin. Valittu vesipitoisuus 5,6 % vastaa bitumistabilointiohjeen mukaista 80 %:aa kiviaineksen optimivesipitoisuudesta. Kiviaineksen optimivesipitoisuus oli noin 7 %. Kappaleiden koestusikä oli käytännön järjestelyjen takia poikkeukselliseti 6 vrk. Halkaisuvetolujuuksien ja -jäykkyyksien lisäksi määritettiin koekappalei tarttuvuusluku. Tarttuvuusluku määritettiin Bitumistabilointiohjeen mukaisesti. Halkaisuvetokokeiden tulokset on esitetty taulukossa 6. Suuremmalla (5,6 %) vesipitoisuudella tehdyt massat olivat paremmin ja sideaine oli levinnyt massaan tasaisemmin. Kuivana koes-koossapysyviä tettujen kappaleiden lujuuksissa ei ollut suurta eroa suuremmalla vesipitoisuudella tehtyjen kappaleiden eduksi. Tarttuvuusluvut sitä vastoin osoittavat, että suuremmalla vesipitoisuudella tehdyt kappaleet kestävät vesisäilytyksen selvästi kuivempia kappaleita paremmin.

17 olivat 100 katkaistu 1995 koestettiin 1r Erikoiskovabjtumjstabjlojntjkokejlut 1996 LABORATORIOTUTKIMIJKSET Taulukko 6. ICT-kappaleiden halkaisuvetokokeiden tulokset HVL 6 vrk HVJ 6 vrk Tarttuv. w-% (kpa) (MPa) luku ka kh ka kh 5,6 kuiva n=3 5,6 märkä ,86 4,0 kuiva n=3 4,0 märkä , Koekappaleen koon vaikutus halkaisuvetolujuuteen Koekappaleiden koon vaikutusta halkaisuvetolujuuteen tutkittiin halkaisijoiltaan 100 mm:n ja 150 mm:n koekappaleilla. Kokeissa käytetyt kiviainekset Kerälänvuoren murske ja Ylöjärven murske. Halkaisijaltaan 150 mm:n muottiin tehtyjen koekappaleiden kiviaines oli 0-32 mm ja halkaisijaltaan mm:n muottiin tehtyjen kiviaines oli edellä mainituista kiviaineksista 0-16 mm. Koekappaleet tehtiin kiertotiivistimellä Bitumistabilointiohjeen mukaisesti. oli BIE-EKB ja jäävän sideaineen määrä 3,5 %. Kappaleet Sideairieena 7 vuorokauden iässä PANK menetelmäohjeen mukaisesti. on esitetty taulukossa 7. Koesarjojen halkaisuvetolujuudet Taulukko 7. ICT-kappaleiden halkaisuvetolujuudet Halkaisuvetolujuus Kiviaines 7 vrk, 10 C (kpa) ka kh 0-16 mm (0100 mm) mm (0 150 mm) Ylöjärvi 0-16 mm (0100 mm) (n=6) Ylöjärvi 0-32 mm (0150 mm) Yläjärven murskeesta tehdyistä kappaleista 150 mm:n kappaleet pysyivät kohtuullisesti koossa, mutta 100 mm:n kappaleet eivät kestäneet käsittelyä heti tiivistämiseñ jälkeen. Kiertotiivistimellä Bitumistabilointiohjeen mukaisilla asetuksilla tehtyjen 150 mm:n kappaleiden halkaisuvetotujuudet jäivät vastaavia puristimella tehtyjä kappaleita pienemmiksi. Halkaisijaltaan 100 mm:n kappaleiden lujuuksiin ei ollut vastaavia vertailulujuuksia, mutta kesällä Ylöjärven koekohteessa puristamalla tehtyjen kappaleiden lujuudet 364 kpa eli huomattavasti nyt saatuja suurempia. Tuloksia ei kuitenkaan voi pitää suoraan vertailtavina, sillä kiertotiivistimellä olivat keskimäärin tehty

18 Erikoiskovabjtumjstabjlojntjkokejlut LABORATORIOTUTKIMUKSET 100 mm:n kappaleiden sarja tuntui selvästi ylitiivistetyltä ja huonosti koossapysyvältä. Kerälänvuoren murskeista tehdyt kappaleet olivat hyvin koossapysyviä. Kerälänvuoren murskeista tehdyt sarjat osoittavat kuitenkin, että rakeisuudella 0-16 mm saadaan suurempia lujuuksia. Kylmänä sekoitetuille massoille on ominaista, että suuremmat kivirakeet jäävät paljaiksi sideaineesta ja sideaine tarttuu ainoastaan pienempiin rakeisiin ja hienoainekseen. Tämän seurauksena tartuntapintaa on enemmän ja tartunta parempi kuin suuremman rakeisuuden kiviaineksella. 2.4 Stabilointimassojen työstettävyys Stabilointimassojen työstettävyyttä tutkittiin eri ikäisille massoille tehdyillä tiivistyvyyskokeilla. Kokeiden avulla pyrittiin setvittämään bitumiemulsion murtumisnopeutta sekä stabilointimassojen työstettävyysaikaa. Tiivistyvyyskokeissa massanäyte tiivistettiin staattisella puristimella kuormitusportaittain näytteen kokoonpuristumista samanaikaisesti mitaten. Näyte tiivistettiin halkaisijaltaan 150 mm:n teräsmuottiin. Sylinterin työpainetta nostettiin tiivistyksen aikana 50:stä 550:een bariin 50 barm välein, mikä vastasi koekappaleessa vaikuttavaa kuormitusta 1,5-16,5 MPa. Jokaisella kuormitusportaalla paine pidettiin vakiona 30 sekunnin ajan, minkä jälkeen paine nostettiin seuraavaan arvoonsa. Kokeissa käytetty kiviaines oli Kerälänvuoren maabetonikiviaines SrM jäävä sideainemäärä oli 3,5 % ja vesipitoisuudet 3,5 %, Stabilointimassojen 5,6%ja7,5 %. Pienimmällä 3,5 %:n vesipitoisuudella tehdyistä massoista tehtiin 3 rinnakkaiskoetta 10 minuutin välein, vesipitoisuudella 5,6 % tehdyistä massoista 6 20 minuutin välein ja vesipitoisuudella 7,5 % tehdyistä rinnakkaiskoetta massoista 6 rinnakkaiskoetta 10 minuutin välein. Stabilointimassojen tiivistyvyyskokeiden tulokset on esitetty liitteissä Liitteissä on esitetty koekappaleiden kokoonpuristuma paineen funktiona. Rinnakkaisnäytteet tehtiin eri ikäisillä massoilla, missä massan ikä on ilmoitettu massan sekoitushetkestä lukien. Vesipitoisuuksilla 3,5 % ja 5,6 % tehdyt massat tuntuivat melko kuivilta jo muutaman minuutin kuluttua sekoittamisesta. Kiviaineksen vesipitoisuus ennen emulsion lisäämistä oli silmämääräisesti arvioituna selvästi liian pieni, joten emulsio murtui osaksi jo massaa sekoitettaessa. Eri ikä isten massojen tiivistyvyydessä ei kuitenkaan ollut kokoonpuristumia vertailtaessa juurikaan eroja. Vesipitoisuudella 3,5 % tehdyt massat olivat väriltään kuitenkin paljon vaaleampia kuin 5,6 %:n vesipitoisuudella tehdyt massat eli bitumi oli sitoutunut lähes kokonaisuudessaan hienoalnekseen. Vesipitoisuudella 7,5 % tehdyillä massoilla suurempi vesipitoisuus paransi massojen koossapysyvyyttä. Myös lajittumisherkkyys oli vähäisempää kuin pienemmillä vesipitoisuuksilla tehdyillä massoilla. Massa pysyi kostean

19 18 Erikoiskovabitumistabilointjkokejlut 1996 LABORATORIOTUTKIMUKSET tuntuisena noin minuutin ikään saakka ja koekappaleista erottui hieman vettä tiivistämisen yhteydessä. Koekappaleiden kokoonpuristumien perusteella ei kuitenkaan saatu eroa eri ikäisten massojen tiivistyvyyteen eikä emulsion murtumisajankohtaan. Koekappateiden värissä oli edelleen pieni ero. Vesipitoisuudella 7,5 % tehdyt massat olivat hieman 5,6 %:n yesipitoisuudella tehtyjä massoja tummempia eli bitumia oli tarttunut enemmän myös suurimpien kivien pintaan. 2.5 Päällysterouheen vaikutus stabilointimassan ominaisuuksiin Kokeilla selvitettlin kiviainekseen lisätyn päällysterouheen vaikutusta stabilointimassoista tehtyjen koekappaleiden lujuuteen ja stabilointimassan työstettävyyteen. Kokeissa käytetty kiviaines oli mt 325 Huutijärvi - Sahalahti -hankkeen Ryypäsvuoren soramurske 0-35 mm. Päällysterouhe oli AB2O-rouhe, mikä vastasi koekohteessa olevaa vanhaa päällystettä. Rouheen sideainepitoisuus oli 6 % ja sideaineen tunkeuma (+25 00) suunnilleen 30 1/10 mm. Soramurskeen ja päällysterouheen rakeisuudet on esitetty liitteissä Murske-rouhe -suhteena käytettiin koekohteen murske-rouhe -suhdetta eli käytetyt lisäsideainemäärät olivat 1,5 %, 2,5 % ja 3,5 % 70:30. Massoissa kiviaineksen kokonaismäärästä. Vesipitoisuutena oli 3,5 %. Vertailumassoina olivat ilman päällysterouhetta tehdyt massat. Massoissa käytetyt sideainepitoisuudet olivat 2,5 % ja 3,5 %. Kokonaisvesipitoisuus oli 4,5 %. Koekappaleet tehtiin staattisesti puristamalla 150 mm:n muotteihin. Kappaleiden koestusikä oli 7 vuorokautta ja koestusmenetelmä halkaisuvetokoe. Koekappaleiden halkaisuvetokokeiden tulokset on esitetty taulukoissa 8-9. Päällysterouheen lisääminen kiviainekseen paransi selvästi massan koossapysyvyyttä. Myös lajittumisherkkyys väheni ilman rouhetta tehtyihin massoihin verrattuna. Tulosten perusteella rouheen vaikutus lujuuteen on lähes saman suuruinen kuin vastaavalla uuden sideaineen määrällä. Rouhemassoissa, missä lisättävä sideainemäärä oli 1,5 %, tulee kokonaissideainemääräksi 3,3 %, kun rouheen sisältämä bitumi lasketaan mukaan kokonaismäärään. Lujuudeltaan nämä kappaleet ovat suunnilleen saman suuruisia kuin sideainemäärällä 3,5 % ilman rouhetta tehdyt koekappaleet. Kokonaissideainemäärillä laskettaessa muiden rouhemassojen kokonaissideainemääriksi tulee 4,3 % ja 5,3 %. Lujuudet kasvavat melko hyvin kokonaissideainemäärän mukaisesti, joten tulokset tuntuvat hyvinkin yhdenmukaisilta riippumatta siitä, onko massassa käytetty päällysterouhetta vaiko uutta sideainetta.

20 Erikoiskovabjtumjstabjlojntjkokejlut 1996 LABORATORIOTUTKI MUKSET 19 Taulukko 8. Halkaisuvetolujuudetja ttheydet, SrM 0-35 (100 %) Bit-% tiheys HVL (+10 C) lisättävä kg/rn 3 kpa 2,5 ka kh ,5 ka kh 2 41 (n=3) Taulukko 9. Halkaisuvetolujuudetja tiheydet, SrM 0-35 / rouhe (70/30) Bit-% Bit-% tiheys HVL (+10 C) lisättävä kokonais kg/rn 3 kpa 1,5 3,3 ka kh ,5 4,3 ka kh ,5 5,3 ka kh 1 22 (n=3)

21 20 Erikoiskovabitumistabilointikokejlut 1996 KOEKOHTEET 3 KOEKOHTEET 3.1 KALVOLA, Vt 3 Ojoinen - Jutikkala Yleistä Koekohde sijaitsee lokakuussa 1996 avatulla Vt 3:n moottoritieosuudella -Tampere. välillä Hämeenlinna Bitumiemulsiostabiloitu koeosuus alkaa 3,2 kilometriä littalan eritasoliittymästä pohjoiseen ja on pituudeltaan noin 1,2 km. Koeosuus sijaitsee etelään päin tulevalla ajoradalla. Vertailurakenteena oleva maabetonirakenne sijaitsee samalla ajoradalla ennen EKB-koeosuutta, EKB-osuuden pohjoispuolella. Perusrakenteina tieosuudella ovat ABK- ja maabetoni-rakenteet. Uuden moottoritieosuuden normaalipoikkileikkaus on 2x1 1,75/7,5 ja kokonaispituus 25 km. Arvioitu liikennemäärä vuonna 2010 on noin ajon/vrk. Koeosuuden BIE-EKB-stabilointi tehtiin Säätila töiden aikana oli sateinen ja lämpötila C. Ajoittain sade oli erittäin runsasta. Stabilointiurakoitsijana oli Terramare Oy. " ;r KOEKOHDE BIE-EKB ' - Swkola.' '-'--' Tyvöntö soiori f - - 'uornka MO.PeyI ar,_ KY H r. V H t0 ak - -V LU MsoLi.. tpiv1uq. : Kn LO S4anpåä UUTI1a Sat;mak, V ; Kuus'nm, :.::-V;::' ----V V_V_.kokk Posoo VV.. a M-sako \?- Y - _ai --V a iiii1i V Kuva 1. Koekohteen sijainti

22 Erikoiskovabitumistabilointikokeilut KOEKOHTEET Koerakenne Koeosuus sijaitsee paaluvälillä Stabiloitu kokonaisala oli noin m2. Stabilointileveys oli tiepenkereen leveys 11,75 m. Stabiloitava kerros oli kantava kerros ja stabilointisyvyys 17 cm. Jäävä sideainemäärä oli 3,7 %. Koeosuuden stabilointi tehtiin erikoiskovan bitumin emulsiolla BIE-EKB. BIE-EKB:Ile saatiin Työmaalla otettujen sideainenäytteiden analyyseissä seuraavat tulokset. STV25 C4mm s 12,5 seulonta 0,5 mm m-% 0,02 ASTM murtuvuus m-% 1,1 haihdutusjäännös % 63,6 Kiviaineksena oli Kerälänvuoren soramurske 0-32 mm johon oli lisätty mo lisäämiseksi. Kiviaines oli sama kuin -reenia rakeisuuden hienoainespään maabetoniosuuksilla käytetty kiviaines. Kiviaineksen optimivesipitoisuus oli noin 6 % ja maksimi kuivairtotiheys 2250 kg/rn 3. Kiviaineksen rakeisuus on 4. esitetty liitteessä Koeosuuden alusrakenne on pääasiassa 1,5...4 metriä korkea maapenger. Osuuden toinen pää kulkee kuitenkin matalassa maaleikkauksessa noin metrin matkalla. Rakenne koeosuudella on seuraavanlainen. 200 Päällyste 70 mm AB 25/175 Kantava (BEST) 170 mm SrM 0-32 mm Jakava 1100/1300 mm SrO-l5Omm Penger/pohjamaa Mr MB-vertailuosuuden rakenne sijaitsee pääasiassa metrin maapenkereellä. Muuten rakenne on hyvin samanlainen kuin EKB-osuudella: Päällyste 70 mm AB 25/175 Kantava (SST) 170 mm SrM 0-32 mm Jakava 1100/1300 mm SrO-l5Omm Penger Mr Stabilointityön toteutus Kantavan kerroksen stabilointi tehtiin paikallasekoituksena. Sideaine pumpattiin suoraan sideaineen työmaalle kuljettaneista säiliöautoista stabilointijyrsimen sekoitusrumpuun stabilointijyrsinnän aikana. Perävaunujen sideaineet siirrettiin pumppaamalla urakoitsijan omiin siirtokuljetusautoihin.

23 -miselle ennen mitattiin määrä oli varustettu 22 Erikoiskovabitumjstabjlojntjkokejlut 1996 KOEKOHTEET Muotoiltu ja tiivistetty kantava kerros stabiloitiin m:n mittaisina jaksoina. Kukin jakso stabiloitiin viitenä rinnakkaisena kaistana siten, että stabilointi aloitettiin toisesta reunasta ja sitä jatkettiin järjestyksessä täyteen leveyteen asti. Kaikki kaistat stabiloitiin samaan suuntaan. Stabilointikalustona oli stabilointijyrsin, kaksi sideainesäiliötlä varustettua kuorma-autoa, vesisäiliällä varustettu kuorma -auto, tiehöylä sekä kaksi jyrää. Stabilointijyrsimenä oli sideaineen pumppaus- ja ruiskutuskalustolla Caterpillar RR-250-jyrsin. Jyrsimen työleveys oli kiinteä 2,5 m. Esitiivistyksessä käytetty jyrä oli noin 20 tonnin painoinen kumipyöräjyrä. Jälkitiivistyksessä käytetty jyrä oli 10 tonnin painoinen kumipyörävetoinen täryvalssijyrä. Esitiivistys tehtiin heti stabiloinnin jälkeen kumipyöräjyrällä. Ylityskertojen 3. Muotoilu ja jälkitiivistys aloitettiin kun kaksi rinakkaista kaistaa oli stabiloitu. Jälkitiivistysmäärä oli 4 ylityskertaa. Massan suuren vesipitoisuuden vuoksi tiivistysmäärää kasvatettiin 8:aan ylityskertaan asti, mutta tiiveydet jäivät edelleen alhaisiksi. Tämän takia lopullinen tiivistys siirrettiin tehtäväksi vesisateen loputtua ja pinnan kuivuttua. Lopullinen tiivistys tehtiin noin vuorokauden kuluttua stabiloinnin jälkeen. Kokemuksia stabilointityöstä Stabilointia edeltävinä päivinä oli satanut runsaasti, joten kiviaines oli jo stabilointia suunnilleen optimivesipitoisuudessa (-.6 %). Lisäksi työn aikana jatkunut vesisade lisäsi vesipitoisuutta edelleen. Stabiloinnin jälkeen olivat suunnilleen 9-11 %. Jopa 14 %:n vesipitoisuuksia vesipitoisuudet tiiveysm ittausten yhteydessä. Suuren vesipitoisuuden takia tiiveydet jäivät hieman alle 90 %:iin maksimi Tästä syystä lopullinen tiivistys tehtiin seuraavana päi- -kuivairtotiheydestä. vänä vesisateen loputtua. Neljän ylityskerran jälkeen tiiveydet nousivat %:iin. Paaluvälillä tien reuna oli melko pehmeä ja painunut. Tästä syystä rakenteeseen jouduttiin levittämään hieman lisämursketta ennen muuallakin penkereen reunat vaikuttivat hieman stabitointia. Paikkapaikoin alitiivistetyiltä. - Lyhyiden jaksojen muotoilu ja tiivistäminen onnistui hyvin. Suuren vesipitoisuuden takia emulsion murtuminen oli hidasta, joten muotoilulle ja tiivistä riitti runsaasti aikaa. Tämän takia stabilointi olisi voitu tehdä jopa useiden satojen metrien mittaisissa jaksoissa.

24 hvl- (0-32 mm) Erikoiskovabitumistabilointikokeilut KOEKOHTEET Stabilointityö sujui hyvin ilman keskeytyksiä. Työ olisi sujunut vieläkin joutuisammin, mutta sideainepumpun pumppausteho rajoitti työsaavutuksen m 2/h. Sideaineen pumppaaminen jyrsimeen suoraan suunnilleen työmaalle kuijettaneesta säiliöautosta nopeutti stabilointityötä, sideaineen sideainetta ei tarvinnut siirtää työmaalla säiliöstä toiseen. koska kaikkea Tutkimustulokset Koeosuudelta tehtiin koesarjat halkaisuveto- ja puristuslujuuskokeisiin. Halkaisijaltaan 150 mm:n koekappaleista tehtiin sarjat 7, 14 ja 28 vuorokauden ja puristuskokeisiin. Lisäksi määritettiin stabilointikappaleiden veden - kestävyyttä kuvaava tarttuvuusluku. Kaikki 150 mm:n kappaleet tehtiin rakeisuudeltaan 0-32 mm :n kiviaineksesta. Halkaisijaltaan 100 mm:n kappaleista tehtiin koesarjat 7, 14 ja 28 vuorokauden hvl -kokeisiin. Tarttuvuusluku määritettiin 7 vuorokauden ikäisistä kappaleista. Koekappaleiden kiviaineksen rakeisuus oli katkaistu 16 mm:n kohdalta. Lisäksi tehtiin yksi sarja 14 vrk:n hvl -kokeisiin katkaisemattomasta kiviaineksesta. Koesarjojen tulokset on esitetty taulukoissa Stabilointimassojen vesipitoisuudet olivat selvästi liian suuria. Kappaleita niistä erottui runsaasti vettä, mikä todennäköisesti myös hei- puristettaessa kensi tiivistyvyyttä. Taulukko mm:n koekappaleiden tulokset keskihajontoineen Rakeisuus 0-32 mm Koestusikä vrk Tiheys (kg/rn3) ka kh HVL (kpa) ka kh HVL (kpa) ka märkä kh Tarttuvuusluku ka 0,8 0,9 0,8 Puristuslujuus (MPa) ka 2,3 3,3 4,4 kh 0,1 0,3 0,2 (n=5)

25 24 Erikoiskovabitumjstabjlojntjkokejlut 1996 KOEKOHTEET Taulukko mm:n koekappaleiden tulokset keskihajontoineen Rakeisuus 0-16 mm Koestusikä vrk Tiheys (kg/rn 3) ka kh HVL (kpa) ka kh (n=5) HVL (kpa) ka märkä kh Tarttuvuusluku ka 0, Suuren vesipitoisuuden takia lujuudet jäivät jonkin verran laboratoriossa tehtyjä koesarjoja pienemmiksi. Lujuudet 7 vuorokauden iässä jäivät selvästi laboratoriossa saatuja lujuuksia pienemmiksi, vaikka kuukauden iässä lujuudet olivat jo kuitenkin lähes samalla tasolla. Tarttuvuuslukujen perusteella suuri vesimäärä ei kuitenkaan tunnu haittaavan sideaineen tarttuvuutta ja koekappaleiden vedenkestävyyttä. Vastaavanlaisia tuloksia saatiin jo laboratoriokokeissa, missä tarttuvuusluku tuntui pienenevän pienempiin vesipitoisuuksiin mentäessä. Tiivistystyön seuranta Stabiloidun kerroksen tiivistyvyyttä tutkittiin Troxier-mittausten lisäksi kannettavalla pudotuspainolaitteella. Pudotuspainomittaukset tehtiin samoista kohdista kuin tiiveys- ja vesipitoisuusmääritykset. Pudotuspainomittauksia 3, 5, 7 ja 11 tunnin kuluttua stabiloinnista. Tiivistysmäärät olivat 4, 6 tehtiin 8 ylityskertaa. ja Tiivistetystä stabiloidusta kerroksesta mitatut vesipitoisuudet olivat 10,5 - % eli reilusti yli optimivesipitoisuuden. Tiiveysasteet olivat kuitenkin 89-11,4 93 % maksimikuivairtotiheydestä. Pudotuspainolaitteella mitatut E-arvot olivat MPa. Eri ajankohtina mitattujen kantavuuksien välillä ei kuitenkaan pystytty havaitsemaan eroavuuksia. Myös mittaukset eri ylityskertamäärillä antoivat kutakuinkin samansuuruiset tulokset. Suurimmat erot kantavuuksissa saatiin aikaan mittauspaikan valinnalla. Selvästi ympäristöään kuivemmalla kohdalla saatiin keskimäärin 150 MPa:n kantavuuksia kun taas märillä paikoilla kantavuudet jäivät 100 MPa:n paikkei Ile.

26 3.2.1 Erikoiskovabitumistabilointikokeulut KOEKOHTEET Runsaan sateen takia tiivistetty pinta liettyi ja pehmeni, joten mittaukset päätettiin keskeyttää. Myös toisena työpäivänä stabiloidun kerroksen vesipitoisuudet olivat niin suuret, ettei kantavuusmittauksia pystytty tekemään. Pudotuspainomittaukset Pudotuspainomittaukset tehtiin noin kuukausi stabiloinnin jälkeen. Mittaukset tehtiin päällysteen päältä, 50 metrin välein kummaltakin kaistalta. Mittaustulokset on esitetty taulukosssa 12. Taulukko 12. Vt 3:n EKB -osuuden pudotuspainomitaustulokset E2 -arvo (MPa) paaluväli ka kh vas. kaista oik. kaista koko osuus Sementtistabiloidulta vertailuosuudelta noin kaksi kuukautta rakentamisen jälkeen mitattujen E-arvojen keskiarvo oli 760 MPa ja keskihajonta 115 MPa. 3.2 SAHALAHTI, mt 325 Huutijärvi - Sahalahti Yleistä Koekohde sijaitsee mt 325:lla välillä Kangasala - Sahalahti. Tie on alunperin rakennettu 1950-luvun lopulla ja sitä on parannettu vuosina Tien 7/6 ja se levennettiin poikkileikkaukseksi 9/7. Lii-vanha poikkileikkaus oli kennemäärä vuonna 1993 oli noin 3000 ajon/vrk, josta raskasta liikennettä oli noin 10 %. Parannettavan tieosuuden kokonaispituus oli noin 12,5 km. Tästä 7 km:n matkalla parantamismenetelmänä oli päällystepaksuuden lisäys ja loppuosalla kantavan kerroksen stabilointi. Tie pidettiin auki liikenteelle koko ajan. Stabiloitavalla osuudella toinen puoli tiestä suljettiin stabilointitöiden vajaan kilometrin matkalla ja liikenne ohjattiin käyttämään ajoradan vapaana ollutta kaistaa. Stabiloinnit tehtiin Säätila ensimmäisellä viikolla vaihteli puolipilvisestä ajoittain hyvinkin rankkaan sateeseen. Lämpötila oli C. ja lämpötila laski jonkin Viikon puolivälissä oli kuitenkin yksi selkeämpi yö verran pakkasen puolelle. Seuraavan viikon maanantaihin ajoittunut viimei-

27 -EKB, Erikoiskovabitumistabilointikokeilut 1996 KOEKOHTEET nen työpäivä oli säätilaltaan edellisiä työpäiviä selkeämpi ja lämpötila hieman alle lo C. Stabilointiurakoitsijana oli Andament Oy. 1 Ia Rutasa. KOEKOHDE iç BEST BEST VBST säkuim BE-KO+sem BIE-EKB jf : 6 tku.1ah den rsi y angasai-. ''' iia ;.". a Viãkyft' /.,Karppola I h+ - / Ma,OtuQiOiiiI.. aiair /. HenI '. : " erâli..,. Toykan Mk - - Uuto -vi7 _ ' Liuknola Jo oin ) Kaskioan_ ur a Lerpi -Sar I. IsoIaiir' -Nremrne r ep r,emr Prjarahr 7 ;: - y tuonnonhouomeis Raikku- I / I Hunrra Saim taka * L\I.. K / Vehooienrerrk i Sihvola VOnnisoIo / -Tarkeela -. '. ikat ' HarrI / ' ' \ KiTpr -.: enmaa a 'UusiMaIkrI )sok2as,'_-..i Kuva 2. Kookohteen sijainti Koerakenne Vanhan tien rakennepaksuus stabiloidulla osuudella vaihtelee pääasiassa cm:n ja 120 cm:n välillä. Tosin paalulta alkaa noin 500 m:n osuus, missä rakennepaksuus on lähes 150 cm. Vanhan kantavan kerroksen paksuus on suunnilleen 15 cm ja päällystepaksuus 5-8 cm (AB2O). Vanha tierakenne levennettiin kaksipuolisena eli molemmilta pientareilta. AB-päällyste jyrsittiin paikoilleen, minkä jälkeen tielle levitettiin, Vanha ja tiivistettiin 10 cm:n lisämurskekerros. Lisämurskeena oli Ryy-muotoiltiin päsvuoren soramurske 0-35 mm (lute 12). Tien levityksen ja muotoilun jälkeen rakenne stabiloitiin uudeksi kantavaksi kerrokseksi. Stabilointileveys oli 9 m ja stabilointisyvyys 20 cm eli suunnilleen vanhan päällysteen ja lisämurskeen kokonaispaksuus. Stabiloitu rakenne sijaitsee paatuvälillä Osuus on jaettu kolmeen eri sideaineilla stabiloituun jaksoon. Käytetyt sideaineet olivat BIE BE-KO (Bl 60/220) sekä BE-KO + sementti (CEM Il B 42,5). Eri sidealneilla stabiloidut jaksot sijaitsevat osuudella seuraavasti.

28 Erikoiskovabitumistabjlojntjkokejlut KOEKOHTEET BEST BE-KO+sementti ply ja BEST BIE-EKB ply VBST B160/220 p1v Stabiloinnissa käytettyjen sideaineiden analyyseissä emulsioille saatiin seuraavat tulokset. BIE-EKB BE-KO STV mm s 8,8 12,25 seulonta 0,5 mm m-% 0,09 0,05 ASTM murtuvuus m-% 0,06 15,5 haihdutusjäännös % 62,5 62,9 Reunalevityksillä käytettiin suurempaa lisäsideainemäärää kuin vanhaa päällysterouhetta sisältävällä keskikaistalla. Stabiloinnissa käytetyt sideainemäärät eri osuuksilla on esitetty taulukossa 13. Taulukko 13. Stab/loin tiosuuksilla kaytetyt sideainepitoisuudet osuus / sideaine BE-KO + sementti JÄÄ VA SIDEAINEMAARA % reunalevitys keskikaista 3,0 1,5 2,0 1,5 BIE-EKB 3,5 2,2 Bl 60/220 3,5 2, Stabilointityön toteutus Stabilointikalustona oli stabilointijyrsin, kaksi sideainesäiliöllä varustettua kuorma-autoa, vesisäiliöllä varustettu kuorma-auto, tiehöylä sekä kaksi jyrää. Lisäksi kalustoon kuului traktorivetoinen sementinlevitin. Stabilointijyrsin oli Cutter 4200, minkä työleveys oli 3,75 m. Aluksi esitiivistyksessä käytettiin noin 8 tonnin painoista valssijyrää, mutta se vaihdettiin melko pian 12 tonnin kumipyörävetoiseen täryvalssijyrään. Jälkitiivistykses käytettiin 12 tonnin kumipyörävetoista täryvalssijyrää. Esitiivistysmäärä -sä oli 2-3 ylityskertaa ja jälkitiivistysmääränä keskimäärin 6 ylityskertaa. -nä Kaikki osuudet stabiloitiin neljänä rinnakkaisena stabilointikaistana. Ensiksi stabiloitiin toisesta reunasta alkaen 2 metrin evyinen kaista ja tämän jälkeen 2,5 metrin levyinen kaista ajoradan keskilinjalle saakka. Ajoradan toinen puoli stabiloitiin vastaavalla tavalla. Kerralla stabiloitavien jaksojen pituudet olivat välillä m. Ensimmäisellä stabiloitavalla osuudella oli ongelmia bitumiemulsion BE-KO läpisaamiseksi stabilointijyrsimen suodattimista. Syynä oli todennäköisesti

29 -rää säiliöistä irronnut vanha bitumi, mikä tukki suodattimet useaan Suodattimien poiston jälkeen ei tukoksia enää ilmaantunut. Suodattimien poistamisen takia jouduttiin ottamaan irti myös sideainemää säätelevä virtausmittari, sillä emulsion seassa olevat bitumipaakut olisivat rikkoneet mittarin. Tämän takia sideainemäärän paikkansapitävyyttä täytyi valvoa sideainemenekin ja työsaavutu ksen perusteella. EKB-osuudella stabilointi eteni moitteettomasti. Stabilointi jouduttiin kuitenkin tekemään ilman stabilointijyrsimen suodattimia ja virtausmittaria. Suurimpana haittana oli vesisateen kastelema kiviaines, mikä aiheutti paikkapaikoin massan pehmenemisen ja tien reunojen pettämisen tiivistettäessä. Näissä paikoissa ongelma saatiin kuitenkin korjattua ajamalla ennen stabilointia rakenteeseen 0-20 mm mursketta ohueksi matoksi. Vaahtobitumistabiloidulla osuudella ei esiintynyt ongelmia stabilointityössä. Myös säätila oli parantunut, joten suuri vesipitoisuus kiviaineksessa ei enää haitannut tiivistämistyötä kuten aikaisemmilla osuuksilla. Märkä ja huonosti kantava pohja aiheutti myös paikoitellen stabilointijyrsi sekoitusrummun vasemman reunan painumista stabiloitavaan kerrok--men seen. Näin tapahtui erityisesti ajettaessa vasen reuna tien keskelle päin. Ongelma kuitenkin poistui kun ajojärjestys muutettiin siten, että stabilointikaistat ajettiin jyrsimen oikea kylki tien keskelle ja vasen kylki pientareelle päin Tutkimustulokset BEST (BIE-EKB) -osuudelta tehtiin koesarjat 7, 14 ja 28 vuorokauden halkaisuvetolujuuskokeisiin. Sarjat tehtiin erikseen sekä tien reunan että keskustan puoleisilta stabilointikaistoilta. Koekappaleet tehtiin 150 mm:n muottiin staattisesti puristamalla. Koekappaleiden kiviaineksen rakeisuus oli 0-35 mm. Koesarjojen tulokset on esitetty taulukossa 14. Edellisten koesarjojen lisäksi tehtiin 100 mm:n muottiin sarjat sekä katkaistusta (0-16 mm) että katkaisemattomasta kiviaineksesta. Kaikki 100 mm:n kappaleet on tehty keskikaistalta otetuista massanäytteistä. Koesarjojen tulokset on esitetty taulukossa 15. VBST- ja BE-K0+sementti -osuuksilta tehtiin vertailusarjat EKB-kappaleille. Kappaleet tehtiin EKB-kappaleiden tavoin 150 mm:n muotteihin katkaisemattomasta kiviaineksesta. Massat koekappaleisiin otettiin 100 mm:n kappaleiden tavoin stabiloinnin keskikaistalta. VBST- ja BE-K0^sementtikappaleiden tulokset on esitetty taulukossa 16.

30 Erikoiskovabitumistabitointikokeilut 1996 KOEKOHTEET 29 Taulukko mm:n koekappaleiden tulokset. BEST (BIE-EKB) Reunakaista Keskikaista Tiheys HVL Tiheys HVL kg/rn3 kpa kg/rn3 kpa 7vrk ka kh l4vrk ka kh vrk ka kh (n=3) Taulukko mm:n koekappaleiden tulokset. BEST (BIE-EKB) 0-35 mm 0-16 mm Tiheys HVL Tiheys HVL kg/rn3 kpa kg/m 3 kpa 7 vrk ka kh l4vrk ka kh vrk ka kh (n=3) Taulukko 16. Vertailuosuuksilta tehtyjen koesarjojen tulokset VBST BE-K0+sem Tiheys HVL Tiheys HVL kg/rn3 kpa kg/rn3 kpa 7vrk ka kh l4vrk ka kh vrk ka kh (n=3) Halkaisuvetolujuudet jäivät BE-KO-sementti-koesarjoja lukuun ottamatta pieniksi. Suurin syy aihaisiin Iujuuksiin on massojen suuri vesipitoisuus kappaleentekohetkellä. Käytännön syistä kappaleet voitiin ottaa suojaput vasta kolmen vuorokauden ikäisinä, mikä on edelleen hidastanut ve-kistden poistumista koekappaleista.

31 30 Erikoiskovabitumistabilointikokeilut 1996 KOEKOHTEET Suurin vaikutus tällä on ollut 7 vuorokauden lujuuksiin, mutta aikaisempiin laboratoriotuloksiin verrattuna ei kuukauden ikäisillä kappaleillakaan ole vielä päästy laboratoriossa saatuihin 7 vuorokauden lujuuksiin. Vaahtobitumistabiloitujen kappaleiden suuremmat 7 vuorokauden lujuudet selittyvät sillä, että kiviaineksen vesipitoisuudet olivat parantuneen säätilan ansiosta huomattavasti alhaisemmat ja enää hieman yli optimivesipitoisuu -den. Pudotuspainomittaukset Pudotuspainomittaukset stabiloiduilla osuuksilla tehtiin hieman vajaa kuukausi rakentamisen jälkeen. Mittaukset tehtiin päällysteen päältä 50 m:n on esi- välein vuoronperään joka toiselta kaistalta mitaten. Mittaustulokset tetty taulukossa 17. Taulukko 17. Mt 325:n stabiloitujen osuuksien pudotuspainomitaustulokset E2 -arvo (MPa) Osuus paaluväli ka kh vas. kaista BE-KO + sem oik. kaista koko osuus vas. kaista BIE-EKB oik. kaista koko osuus vas. kaista Bl 60/ oik. kaista koko osuus Kustannukset Stabilointikustannukset on jaoteltu työ- ja sideainekustannuksiin. Työkustannukset sisältävät stabilointijyrsinnän sekä murskeen ajon kustannukset. Osuuksilla, joilla käytettiin sideaineena sementtiä, työkustannukset sisältävät edellisten lisäksi myös sementin kustannukset. Sideainekustannukset sisältävät materiaalikustannukset sekä randin. Sahalanden kohteessa on työkustannuksista erotettu omiksi kustannuksiksi myös sekoitusjyrsinnän sekä tasauksen ja tiivistyksen kustannukset. Sideainemäärät on ilmoitettu erikseen levitetylle reunakaistalle/keskikaistalle. Kustannukset on ilmoitettu verottomina nettohintoina ilman päällystekustannuksia. Vt 3:n EKB-kohde on tarjottu erillisenä urakkana, joten sen kustannukset eivät ole suoraan verrattavissa huomattavasti suurempaan se-

32 Erikoiskovabitumistabjlo,ntjkokejlut KOEKOHTEET menttistabilointiurakkaan ( m2). Kustannukset on ilmoitettu taulukoissa Taulukko 18. Stabilointikustannukset; Vt 3 Ojoinen - Jutikkala rakenne m 2 Kustannukset mk/m 2 sidealne työ ilmaus yhteensä BEST (17 cm) ,44 13,90-26,34 (BIE-EKB, 3,7 %) SST (17 cm) sis. työ- 12,33 0,79 13,12 (4,0 %) kustann. Taulukko 19. Stabilointikustannukset; mt 325 Huutijärvi - Saha/ahti rakenne m 2 sideaine BEST+sem (20cm) Kustannukset mk/m 2 työ sek.jyrs tas.+ thy, yhteensä BE-K0+sem ,31 8,50 3,50 0,80 23,11 (3,0/2,0 % + 1,5 %) BEST (20 cm) ,86 4,00 3,50 0,80 19,16 (BIE-EKB, 3,5/2,2 %) VBST (20 cm) ,04 3,70 3,50 0,80 17,04 (Bl 60/220,3,5/2,5 %)

33 Erikoiskovabitumjstabjlojntjkokejlut 1996 KOETEIDEN SEURANTA 4 KOETEIDEN SEURANTA Seurantaohjelma Koeteiden seurantaa jatketaan koeosuuksilta tehtävillä mittauksilla ja vauriokartoituksilla. Vauriokartoitukset tehdään mittausten yhteydessä, jos ne katsotaan aiheellisiksi. Ensimmäiset kattavat mittaukset kohteissa tehdään kesän 1997 aikana. Mittaukset tehdään heinä-elokuussa ja niistä huolehtii kukin tiepiiri oman aikataulunsa mukaisesti. Kohteissa tehtävät toimenpiteet ovat: - vaurioinventointi TIEL mukaisesti - tasaisuus (IRI-arvo) ja uramittaus PTM -kunto-ohjelmalla - kantavuusmittaus pudotuspainomittauksina Mittaukset tehdään aluksi kolmen vuoden välein. Mittaukset tulee tehdä myös silloin, jos koe- tai vertailuosuuksilla ilmenee merkittävästi vaurioita tulee uusi päällyste. tai kohteelle Osasta koeosuuksia on olemassa jo aikaisempia pudotuspaino- tai palvelutasomittaustuloksia. Vuosien 1995 ja 1996 koekohteista on tehty pudotuspainomittaukset noin kuukausi rakenteen valmistumisen jälkeen. Joistakin vuoden 1995 koekohteista on pudotuspaino- ja palvelutasomittaustuloksia myös vuosi jälkeen rakentamisen. Nämä tulokset tullaan keräämään myöhemmin erillisiin EKB-kohteiden mittaustuloksia käsitteleviin seurantaraportteihin sekä Tielaitoksen koetierekisteriin. 4.2 Koetiet Seurantaohjelmaan sisällytetään kaikki vuosina toteutetut EKBrakenteet sekä näille vertailuosuuksiksi valitut stabiloidut tai ABK-rakenteet. Kohteet rakentamisvuosittain on esitetty taulukoissa Taulukko 17. Vuoden 1996 koekohteet Kalvola, Vt 3 Ojoinen - Jutikkala 1996 EKB BEST 170 mm + AB25/ / /4406 va MB 170 mm + AB25/ / /5966 va Sahalahti, mt 325 Huutijärvi - Sahalahti 1996 K-0+sem BEST 200 mm + AB2O/120 01/ /1 559 EKB BEST 200 mm + AB2O/ /3209 Bl 60/220 VBST 200 mm + AB2O/ /

34 Erikoiskovabitumistabilointikokeilut KOETEIDEN SEURANTA Taulukko 18. Vuoden 1995 koekohteet Kaarina, Vt 1 Turku - Paimio 1995 EKB BEST AB 20/1 20 B35/50 ABK 32/200 + AB 20/120 EKB ABK 32/200 + AB 20/1 20 B35150 ABK 32/200 + AB 20/120 MB 180mm + SMA 16/120 34/ /1606 oa oa 34/ /1357 oa 33/ /1670 oa 33/ /2748 oa /0660 Kaarina, mt 180 Kuusistonsalmi - Ladjakoski 1995 EKB BEST 32/230 + AB 16/ / /2767 B35/50 ABK 32/200 + AB 16/ / /2327 Yöjärvi, Vt 3 Soppeenmäki - Pinsiä 1995 MB 190mm + SMA 25/ / /2500 oa Ylöjärvi, kt 56 Soppeenmäki - Pinsiä 1995 EKB BEST 190mm + AB 20/ / /8240 oa Hirvensalmi, Vt 5 Hurus - Lahnaniemi 1995 EKB BEST 200 mm + AB 20/ / /3450 EKB ABK 32/250 + AB 20/ / /2590 EKB ABK 32/200 + AB 20/ / /2970 MB18O mm + ABK 32/ AB 20/ / /6350 Kuhmo, kl 76 Ontojoki - Tervasalmi 1995 EKB BEST 150 mm + AB 22/150 7/8655-9/01 50 B250/330 VBST 150 mm + AB 22/150 9/0150-9/3588 Haapavesi, Vt 28 Karsikas - Puusaari 1995 (ent. kl 85) EKB BEST200mm+ PAB-B 16/40 + AB 18/90 25/ /2200 MaHk+ MaHkST 200 mm + sem FAB-B 16/40 + AB 18/90 25/ /3000 Marttila, mt 2264 Marttila - Koski 1995 EKB BEST 03/ /2760 K-0+sem BEST 03/ /3794 VBST 03/ /4800

35 -nissa 34 Erikoiskovabjtumjstabjlojntjkokejlut 1996 KOETEIDEN SEURANTA Taulukko 19. Ennen vuotta 1995 rakennetut koekohteet Kuusjoki, mt 2407 Veitakkala - Koski 1994 Bl 60/220+sem. BEST 200 mm 02/ /4900 B160/220+sem. BEST 150 mm 02/ /6906 Bl 60/220+sem. BEST 200 mm 03/ /0400 Bl 60/220 VBST 150 mm 03/ /1000 Oulu, Vt 4 Kello - Räinänperä 1993 EKB VBST200mm EKB ABK 180 mm B250/330 VBST 200 mm MB 200 mm 407/ / / / /6960 Jalasjärvi, Vt EKB ABK25/150 B70/l00 ABK25/150 Valkeala, pt EKB ABK 32/250 ei kututuskerrosta 01/ /3430 Taulukoissa on esitetty kunkin kohteen koe- ja vertailuosuuksilla stabiloin käytetty sideaine, päällysrakenne sekä osuuksien tierekisteriosoite. Kaksiajorataisiva teillä on tierekisteriosoitteen perään merkitty lisäksi kummaila ajoradalla osuus tien rekisterisuuntaan nähden sijaitsee. Merkinnät ovat oa - oikea ajorata ja va - vasen ajorata.

36 -seen. Erikoiskovabitumjstabjjojritjkokejlut ERIKOISKOVA BITUMI STABILOINNIN SIDEAINEENA 5 ERIKOISKOVA BITUMI STABILOINNIN SIDEAINEENA Stabiloitavan kiviaineksen vesipitoisuudella on suuri vaikutus stabiloidun massan ominaisuuksiin. Vesipitoisuus vaikuttaa niin massan tiivistyvyyteen, työstettävyyteen, koossapysymiseen, lajittumiseen kuin lujuudenkehitykseenkin. Erityisesti huonosti suhteutuneilla kiviaineksilla massan tasalaatuisuus ja sidealneen tasainen leviäminen kiviainekseen heikkenee vesipitoisuuden jäädessä alle optimivesipitoisuuden. Myös työstettävyysaika lyhenee ja lajittuminen lisääntyy. Erikoiskovan bitumin emulsiolla stabiloitaessa on kerralla stabiloitavien osuuksien pituudet pidettävä riittävän lyhyinä, jotta muotoilu ja tilvistäminen koko osuudella ennen emulsion murtumista. Emulsion ehditään tehdä ja murtuminen ennen tiivistämistä vaikeuttaa huomattavasti jälkitiivistystä pinnan kiviaineksen lajittumista kerrosta muotoiltaessa. aiheuttaa Tiivistyvyyden kannalta kokonaisvesipitoisuuden tulee olla mandollisimman lähellä kiviaineksen optimivesipitoisuutta. Massan työstettävyyden, koossapysymisen ja Iajittumisherkkyyden kannalta vesipitoisuuden tulisi kuitenkin mieluummin olla hieman yli optimivesipitoisuuden. Optimivesipitoisuutta suurempi vesipitoisuus vaikeuttaa kuitenkin ti ivistämis ja hidastaa emulsion murtumista sekä sideaineen tarttumista kiviainek -tä Suuresta vesipitoisuudesta ei kuitenkaan havaittu olevan haittaa tartunnalle, pikemminkin päinvastoin, sillä yli optimivesipitoisuudessa olleista massoista tehtyjen koekappaleiden vedenkestävyydet olivat parempia kuin kuivemmista massoista tehdyillä koekappaleilla. Ainoana erona massojen välillä oli, että märkien massojen lujuudenkehitys ensimmäisten kanden viikon aikana oli kuivempia massoja hitaampaa. Koekohteissa tehtyjen koekappaleiden lujuuksille oli ominaista suhteellisen suuret hajonnat laboratoriossa tehtyjen koekappaleiden lujuuksiin verrattuina. Emulsiostabiloiduilla massoilla hajonnat jäivät kuitenkin hieman pienemmiksi kuin vaahtobitumistabiloiduilla massoilla. Osasyynä suuriin hajontoihin olivat massojen vesipitoisuuksien ja jopa sideainemäärien vaihtelut, mutta suurin syy hajontoihin oli kiviaineksen lajit - tu minen jo stabiloitavaa kerrosta levitettäessä ja muotoiltaessa. Lajittu mat jos stabiloitua kerrosta jouduttiin muotoilemaan lisääntyivät entisestään, paljon vielä stabiloinnin jälkeen. Vanhan päällysterouheen lisääminen stabiloitavaan murskeeseen paransi massan työstettävyyttä ja vähensi lajittumisherkkyyttä. Rouheen käyttö murskeessa vaikutti myös selvästi koekappaleiden lujuuksia lisäävästi. Lujuuden kasvu ilman rouhetta tehtyihin massoihin tuntui jopa niin merkittäväl-

37 -tummen. 36 E,ikoiskovabitumistabjlojntjkokejlut 1996 ERIKOISKOVA BITUMI STABILOINNIN SIDEAINEENA tä, että saattaa olla tarpeellista tarkistaa Bitumistabilointiohjeen stabiloinnin sideainemäärän laskemisessa käytettävää laskukaavaa rouh emassojen osalta. Kivialneksen vesipitoisuuden hallinta työmaaoloissa tuntui ajoittain olevan melko vaikeata. Kuivalla ja lämpimällä säällä vesipitoisuus saatiin pysymään suunnilleen 2 %-yksikön sisällä tavoitellusta. Kesän 1996 koekohteiden stabilointi kuitenkin osoitti, että sateisissa oloissa vesipitoisuuden pitäminen halutun suuruisena voi olla toisinaan jopa mandotonta. Välillä hyvinkin runsaat optimivesipitoisuuksien ylittymiset eivät kuitenkaan näyttäneet vaikuttavan lopputulokseen, vaikka lopullista tiivistämistä liian veden stabilointia seuraavaan päivään. takia jouduttiin lykkäämään jopa Bitumiemulsioissa käytetyn pohjabitumin kovuus ei aiheuta juurikaan eroja joten stabilointityön kannalta ei ole bitumiemulsioiden ominaisuuksissa, merkitystä minkä kovuinen käytetty pohjabitumi on. Bitumiemulsloilla stabiloitaessa on kuitenkin tärkeätä sideainesäiliöiden ja stabilointijyrsimen putkistojen puhtaus. Vaahtobitumistabiloinnissa säiliöihin tai putkiin jäänyt vanha bitumi sekoittuu kuumaan bitumiin, mutta emulsiota käytettäessä se jää paakuiksi tukkien suodattimet ja ruiskutussuuttimet. Suurin projektin aikana havaittu ongelma bitumiemulsiostabiloinneissa olikin bitumijäänteiden aiheuttamat suodattimien tukkeentumiset. juuri vanhojen stabilointitöitä emulsiolla, mihin Käytännössä ainoa keino pystyä jatkamaan sekoittunut bitumipaakkuja, oli suodattimien poistaminen stabilointijyrsi- on mestä. Suodattimien poiston seurauksena jouduttiin kuitenkin ottamaan irti myös sideainemäärää säätelevä virtausmittari, minkä takia sideainemäärän stabiloitua neliömäärää ja sideaine seuranta jouduttiin tekemään karkeasti -menekkiä seuraamalla. Erityisesti kesän 1995 kokeiluissa esiintyi ongelmia jonkin verran myös Syynä oli harvemmin käytetyn sideaineen eli käytetyissä työmenetelmissä. mukanaan tuomat poikkeavuudet vaahtobitumistabilointiin bitumiemulsion verrattuna, sekä työnjohdon vaikeudet saada normaaleista rutiineista poikkeavat asiat ymmärretyksi työntekijöiden keskuudessa. Suurin edellisestä aiheutunut ongelma oli, että kerralla stabiloitavien jaksojen pituudet olivat liian pitkiä, minkä seurauksena oli edelleen muotoilu- ja tiivitystyön vaikeu Viimeisissä koekohteissa syksyllä 1995 sekä kesän 1996 kohteissa vastaavia ongelmia ei enää ollut havaittavissa, joten aikaisemmista ongelmista osattiin ottaa myös opiksi. Erikoiskovalla bitumilla stabiloitaessa saavutetava kantavuuslisäys on ollut pieni verrattuna pehmeämmillä bitumeilla (B160/220, B250/330) saavutettaviin kantavuuksiin. Maabetonisilla vertailuosuuksilla kantavuudet ovat olleet suunnilleen 1,5-kertaisia ja joillakin osuuksilla jopa 2-kertaisia bitumistabiloitujen osuuksien kantavuuksiin verrattuina.

38 -dun Erikoiskovabitumistabilointikokeilut ERIKOISKOVA BITUMI STABILOINNIN SIDEAINEENA Noin kuukauden ikäisten rakenteiden kantavuuksiin vaikuttaa vielä stabiloi kerroksen rakentamisen aikainen vesipitoisuus. Suuri vesipitoisuus hidastaa kerroksen lujittumista, joten todelliset vertailtavissa olevat kantavuustulokset saadaan vasta sitten, kun kerroksen vesipitoisuus on asettunut lopulliselle tasolleen. Tämän takia eri sideaineiden väliset kantavuuserot saadaan selville vasta myöhemmin tehtävillä seurantamittauksilla. Ensimmäisen vuoden kuluttua rakentamisesta ei kesällä 1995 tehdyillä EKB-osuuksilla ollut havaittavissa vaurioita. Maabetoniosuuksilla esiintyi paikoitellen melko runsastakin poikkihalkeilua. Koeosuuksien kantavuus- ja palvelutasomittaustuloksia sekä vaurioita käsitellään tarkemmin, kun kaikista kohteista on saatu enemmän tietoa analysointien perustaksi. Lisäksi kantavuusm ittausten avulla pyritään selvittämään stabi loitujen kerrosten moduuleja rakenteiden analyyttistä mitoitusta varten. Sideainekustannuksissa ei ole juurikaan eroa eri kovuisten bitumien välillä. Bitumiemulsioiden hintaa lisäävät jonkin verran emulgoinnista aiheutuvat kustannukset, mutta suurin ero kustannuksissa syntyy sideaineen randista muodostuvista kuluista. Bitumiemulsiot sisältävät suunnilleen kolmasosan vettä niiden kokonaismäärästä, jolloin pitkillä kuljetusetäisyyksillä randin kustannukset nousevat jo hyvinkin suureksi osaksi sideaineen kokonaiskustannuksia. Stabiloinnin työkustannuksiin ei käytetyllä sideaineella ollut vaikutusta. Tehdyissä koekohteissa kustannuserot syntyivät lähinnä stabilointimäärien mukaisesti eli pienissä kohteissa työkustannukset olivat suhteellisesti hieman suuremmat.

39 LUTE 1 Erikoskovan bitumin emulsiolle BIE-EKB sideaineanalyyseissä saatuja arvoja EMULSION POHJABITUMI tunkeuma /10 mm pehmenemspiste Dyn. viskositeetti 60 C 1000 Pas Kin. viskositeeth 135 C 650 mm 2/s EMULSIO viskositeetti STV25 C,4mm 10 s ASTM murtuvuus <0,2 m-% laskeurna 5 vrk 7,3 m-% seulontaj. 0,5 mm 0,01-0,34 m-% haihdutusjäännös 63 %

40 LUTE 2 CJD :< Kerälänvuorensoramurske- -- / /- -il-i _ _j - - _._ --.-.,.--'----" a l - //i SrMO-64 - SrMO-32 0M , SEULA # (mm) I I ] } I

41 LUTE Kerälänvuoren soramurske + - kivituhka (0-4) 15 %. - _ / cd :< C *-SrMO-64 SrMO32 I 0,074 0,125 0, SEULA # (mm) mm 0-64mm +15%kt[ +15%ktl

42 CI) : Kerälänvuoren _# jil;nuoricsst) 0 0, SEULA (mm) LuTE 4 SST:n SrM 0-32 ja YlöjärvenSrMO-32 -j O -YlojarviSrM Kerälä Ylöjärvi

43 I1JL -i' I va -- IINWMNNIINNN1N I.._. _ L1.1.X.. $6 $5 '4 $3 Halkalsuvetokoe (7 vrk) KerätAnvuoren OrM 0-32 BEST BIE-EKB (4,0 %) Muedenmuulos (mm) INNINNINNIMN1N $ HaIkaeuvetokoe (7 vrk) IdvIalne, 0-32 BEST BIE-EKB (3,5 %) $3 $ MUodonmuulos (mm) auumi rmnnsnlsuuinuuumn.ununnunnuumuuuu le Is 14 '3 Ha(Kalsuvetokoe (7 vrk) KeritAnvuoren SrM 0-32 BEST BIE-EKB (3,5%) LJ Muodenmuulee (mm) HaIkeI,uv.tokoe (7 vrk) SSl kivialne BEST B$E-EKB (4,0 %) $6 $ Muodoninuulos (mm) r -I m 'een OST

44 90 Puristuskoo (lvrk) Ker8änvuoren SrM ht 15% '''' BEST BIE-EKB(3,5%) 80 :2.0 4,0: Muodonmuulos (mm) 90 Puristuskoo (7vk) KorSiänvuoron SrM kl 15% BEST K0+CEM (3,0% + 1,0%) IS (mm) 90 Puristuskoe (7 vrk) Kerälänvuoren SrM 0-32 BEST B)E-EKB (4,0%) 80 Muodonmuulos (mm) i 0 90 Puristuskoo (lvrk) Kerälänvuoron SrM ht 15% BEST KO (3,5%) IS (mm) 90. Puristuskoo (lvrk) Kerälänvuoren SrM ht 15% VBST Bl 00/150(3,5%) 80 Muodonmuulos (mm) 90 Purlstuskoo (7 vrk) SSl klvielnes 0-32 BEST 81E-EKB (3,5 %) - 000: O 6O 85 Muodenmuulo. (mm) I 90 Purlstuskøe (7 Vfk) VlöJärvl SrM 0-32 BEST BIE-EKB (3,5%) 2: ::,)':::::::::::::::::::: ( , Muodoninuutoi (mm) 90 Purlstuskoe (7 vrk) Kerätänvuoren SrM 0-32 BEST (3,5 5) Muodonmuutos (mm) Puristuskoo (7 vrk) klvla(nes 0-32 BEST BIE-EKB (4,0 5) - I: Muodoninuutos (mm) I- -I m 0) Muodonmuulos Muodonmuutos OST

45 LUTE _-ii-ii-iilii. KLVL&INEKSEN POLTTOKOKEET , , /AT i Kerä1ä,ennenpolttoa Keräla, polton jälkeen -O-YlÖjärvi,ennenpolttoa Ylöjärvi,poltonjälkeen - 0_ SEULA # (mm) - - SrM 0-2 (n=2 Ylöjärvi SrM 0-32 (n=2 ennen jälkeen ennen jälkeen

46 LUTE I iiii :- C,) ,074 0,125 0,25 0, SEULA#(mm) -----RF.::1:, ----il J1J I -----UL I ' C,) 50 - Ylöjärven koekappaleiden rakeisuudet hvl-kokeiden jälkeen -----/ TT 'i *- BIE-EKB 10 - eakko V 0,074 0, SEULA#(mm)

47 Tiivistyvyys bit-%3,5/w-%3,5 lo 9 E o. 0 p a C 0 5 o * I I I I I I I Työpaine (bar) lomin 120mm r m (0

48 Tiivistyvyys bit-%3,5/w-%5, p p U 8 7 I 4 : E '-6 Q 5. lomin 3O min a 50 min x70 min 0 x90 min 0.110mm 3 2 _i$ 1 0 I I I. I I Työpaine (bar) I- -I m C

49 E E (fl 0 0 Tiivistyvyys bit-%3,5/w-%7, x S x I a- I I - I I Työpalne (bar) Omin lomin 20 min x30 min x40 min 5Omin r I rn

50 LuTE 12 Ryypäsvuori SrM 0-35 pir H -; hiekka 2 sora hieno 8.2 keski El. 6 karkea hieno 6 keslci 2El karkea till ijii+ d I 8.El74L125 Ø.ZS El

51 LuTE 13 Sekoituasma. _.r' Telefax Sideineprtoisuus e Näyte I z-a. J(ja/Pages S = 100- w w 32 Po- KoOttOfliOmake 7669 fl pi karsta Nytteen 20 /7 - J Klo q. y Wk kiviaineksen ytu paino q Sidearnelap Wn Wk sideainemäärä g.8 Sideainepitoisuus % 6 Sideaine!rs RC-massn % S sideainepitoisuus % : 4- - KaikkifihIerimr - w ntteer pauio g kivlaineksen yht, paino g Wfl Wk sideainemäärä g Seula 8 tai 12 rom - ) 2 ta E » - % >) 0.074» Huomauw S sideainepftoisuus J hekk sora hienoo2 keski 0.6 karkea Ti kest2o v/c 9C i k - - I I % 90 BC _ - I JAUi Bo - Tc _L - _Li/J 70 6C L 60 Ii_ I_tHiiH _ = _- I U - (J014 O.i I TIEL A4 332x50 7S 73V/1L

52 TIELAITOKSEN SELVITYKSIÄ 73/1996 Autonkuljettajien informaatiotarpeet. TIEL /1996 Liikenteen kysyntä; Yhteenveto tutkimusohjelman julkaisuista. TIEL /1996 Hematiittijauheen soveltuvuus SMA-massaan. TIEL /1996 Muuttuvan nopeusrajoitusmerkin tekniikan vaikutukset ajonopeuksiin ja merkin muistamiseen. TIEL /1996 Syvästabilointi kehittyvänä pohjavahvistusmenetelmänä; International Conference IS-Tokio 96. TIEL /1996 Moreenin rakeistaminen peltetoimalla; Nykytilaselvitys. TIEL /1996 Geotekniikan informaatiojulkaisuja: Pohjanvahvistusmenetelmän valinta. TIEL /1996 Alempiasteisen tieverkon strategiat; Tienpidon kohdentamisvaikutukset kylien kehitykseen. TIEL /1996 Maankäytön ja liikenteen yhteensovittaminen kaupunkiseudulla. TIEL /1 997 Sää- ja kelitietoon perustuva liikenteen ohjausjärjestolmän vaikutus kuljettajien käyttäytymiseen ja käsityksiin. TIEL /1 997 Liikenteen hallinnan temppukortisto. TIEL /1997 Tielaitoksen ympäristöpolitiikan arviointi. hel /1 997 Siltojen perustusten geoteknisen mitoituksen vertailu eurocadien ja kansallisten ohjeiden mukaan. TIEL /1997 Tiepenkereen luonnonluiskan ja jäykän tukimuurirakenteen vertailevat mitoituslaskelmat eurocadien ja kansallisten ohjeiden mukaan TIEL 6/1997 Talviajan liikenneturvallisuus; Tilastollinen tarkastelu. TIEL /1997 Bitumiemulsion murtumisajan vaikutus päällystemasssan ominaisuuksiin hel /1 997 Tieliikenteen päästöjen vaikutusten arvottaminen. hel /1 997 Tieliikenteen päästöjen vaikutusten arvottaminen; Yhteenveto. TIEL /1 997 Valuation of Impacts of Road Traffic Emissions; Summary. TIEL E 11/1997 Betonipäältysteen seuranta vi 4 Kempele-Kiviniemi. Kuntoraportti TIEL /1997 Alempiasteisen tieverkon strategiat. Tienpidon kohdentamisen vaikutukset kuljetuksiin. TIEL /1997 Tieliikenneolojen kokeminen Suomessa. Henkilö- ja kuorma-autoilijoiden mielipiteet tienpidon kehittämistarpeista. TIEL /1 997 Vuoropuheluopas. TIEL ISSN ISBN TIEL