UUMA-inventaari Pt 16569/01/1340-2890 Tyryntie (Jämsä) Kuitutuhka massiivirakenteessa 2008 Ramboll Vohlisaarentie 2 B 36760 Luopioinen Finland Puhelin: 020 755 6740 www.ramboll.fi
Sisältö 1. Kohteen kuvaus 1 1.1 Sijainti 1 1.2 Koerakentamisen tarkoitus ja tavoitteet 1 1.3 Käytetyt UUMA-materiaalit ja -rakenteet 2 2. Materiaalitutkimukset ennen rakentamista 2 3. Seurantatutkimukset 1998 2002 4 3.1 Tekniset 4 3.2 Ympäristökelpoisuus 7 4. Seurantatutkimukset 2006-2008 7 4.1 Tekniset 7 4.1.1 Kuntokartoitus 7 4.1.2 Rakennetutkimukset 8 4.2 Ympäristökelpoisuus 9 4.3 Haastattelut 11 5. Tutkimustulosten arviointi 11 Viitteet 12
1. Kohteen kuvaus 1.1 Sijainti Pilottikohde Pt 16569/01/1340-2890 Tyryntie sijaitsee Jämsän kaupungin alueella (Kuva 1). Kohteessa toteutettiin kesällä 1998 kolme stabiloitua kuitutuhkarakennetta kolmen eri paperitehtaan siistausjätteellä ja kolmen eri voimalaitoksen lentotuhkalla. Kuitutuhkarakenteiden lisäksi kohteessa testattiin tieverkon ja geoverkon käyttöä, kahta lentotuhkarakennetta sekä kahta vertailurakennetta. Tyryn paikallistien peruskorjaus toteutettiin osana silloisen tielaitoksen Sorateiden kelirikkovaurioiden korjaaminen 1990-2000 projektia. Kuitutuhkarakenteet sijoittuvat kohdepaalutuksen paaluväleille -30-110, 110-260 ja 260-395. Vertailurakenne sijoittuu paaluvälille 395-610. Ensimmäisen kuitutuhkarakenteen aloituspisteen tieosoite on Pt 16569/01/1340. Kokonaisuudessaan kohteen pituus on 1550 m. Kuitutuhkarakenteiden pituudet ovat 150+150+135 m. Vertailuosuuden pituus on 215 m. Kuva 1. Pilotin sijainti. 1.2 Koerakentamisen tarkoitus ja tavoitteet Koerakentaminen tarkoituksena oli löytää uusia menetelmiä erityisesti soratieverkon kunnon parantamiseen. Tavoitteena oli myös laatia käyttökelpoisiksi havaittavien ratkaisujen osalta ohjeistus, jonka pohjalta myös materiaalien laajempimittakaavainen käyttöönotto olisi mahdollista. Jämsän kohde oli yksi silloisen tielaitoksen kaikkiaan 7 toteutettavaksi tarkoitetusta kohteesta. JämsäTyry.doc 1
Tyryntien ongelmana oli ennen koerakentamista ollut heikko kevätkantavuus, tien reunojen leviäminen ojiin ja ojien tukkeutuminen, tierungon painuminen ja sekoittuminen pohjamaahan. Tietä oli aiemmin korjattu useaan otteeseen mm. lisämursketta ajamalla, mutta tilanne oli palautunut nopeasti entiselleen. 1.3 Käytetyt UUMA-materiaalit ja -rakenteet Taulukossa 1 on esitetty kohteessa käytetyt materiaalit ja toteutetut rakenteet. Rakenteiden periaatekuva on esitetty kuvassa 2 kuitutuhkarakenteen 1 seoksilla. Taulukko 1. Vuonna 1998 peruskorjatun Tyryn paikallistien koerakenteiden sijoittuminen, materiaalit ja koerakenteet. Paaluväli Rakenne -30-110 Kuitutuhkarakenne 1. Fort James Suomi Oy:n siistausjäte ja UPM-Kaipolan lentotuhka 100:40 stabiloituna kerroksena (20 cm). Sideaineena yleissementti 7%. Stabiloidun kerroksen päällä murske n. 10 cm (sis. kulutuskerroksen). 110-260 Kuitutuhkarakenne 2. Metsä Tissue Oy:n siistausjäte ja Mäntän Energian lentotuhka 45:55 stabiloituna kerroksena (20 cm). Sideaineena yleissementti 7%. Stabiloidun kerroksen päällä murske n. 10 cm (sis. kulutuskerroksen). 260-395 Kuitutuhkarakenne 3. UPM-Jämsänkosken kuitujäte ja lentotuhka 20:135 stabiloituna kerroksena (20 cm). Sideaineena yleissementti 6,25%. Stabiloidun kerroksen päällä murske n. 10 cm (sis. kulutuskerroksen). 395-n.610 Vertailuosuus, Murskekerros n. 20 cm + kulutuskerros. Murske #0-16mm n.10cm Fort James Suomi Oy:n siistausjäte ja UPM Kaipolan lentotuhka 100:40. Kerrospaksuus 20 cm. Sideaineena yleissementti 7%. Vanha rakenne. Kerrospaksuus n. 20-80 cm (reuna-kl) Pohjamaa: lasa / SaSi Kuva 2. Kuitutuhkarakenne 1, plv -30 110. 2. Materiaalitutkimukset ennen rakentamista Ennen rakentamista eri koemateriaaleille määritettiin laboratoriossa taulukossa 2 esitetyt optimitasot. JämsäTyry.doc 2
Taulukko 2. Laboratoriossa määritetyt tekniset optimitasot. Paalu Kuitutuhka 1 Kuitutuhka 2 Kuitutuhka 3 Lujuus [kpa] 310 570 (8 %--610) 580 Vesipitoisuus [%] 56 65 51 Kuivairtotiheys [kg/m3] 810 855 885 Tiivistystyömäärä 4*9 5*10 5*13 Kohteissa käytetyt lentotuhka ja kuitujätteet testattiin tuottajien toimesta. Materiaaleista selvitetyt kokonaispitoisuudet on koottu taulukkoon 3. Haitta-aineiden kokonaispitoisuuksia on tässä verrattu VNa 591/2006 kokonaispitoisuusraja-arvoihin. Rajaarvot eivät ylity koekohteissa käytetyillä materiaaleilla. Taulukko 3. Tyryn paikallistiellä käytettyjen lentotuhkien ja kuitujätteiden kokonaispitoisuudet verrattuna VNa 591/2006 mukaisiin lento- ja pohjatuhkan kokonaispitoisuuksien raja-arvoihin. Koekohteiden tuhkat ja kuitujätteet VNA 591/2006 yksikkö UPM-Jämsänkoski KJ UPM-Jämsänkoski LT Ag mg/kg <1 <1 <1 <1 <1 <1 Al mg/kg 8600 72300 70800 2000 2200 76900 UPM-Kaipolan LT Fort James Suomi Oy KJ Metsä Tissue Oy: KJ Mäntän Energian LT Raja-arvo, mg/kg kuivaainetta Perustutkimukset As mg/kg <10 <10 <10 <10 <10 48 50 Ba mg/kg 49 506 566 154 73 634 3000 Ca mg/kg 23900 76300 113000 159000 127000 85400 Cd mg/kg <0,5 0,8 0,8 <0,5 <0,5 1,2 15 Co mg/kg 4 6 15 3 3 18 Cr mg/kg 26 70 81 <5 <5 64 400 Cu mg/kg 15 37 229 25 20 152 400 Fe mg/kg 2300 23900 10100 900 1000 44300 K mg/kg 1200 15000 7900 100 200 3800 Mg mg/kg 1900 9000 19400 1600 1500 9300 Mn mg/kg 496 2170 1540 66 92 471 Mo mg/kg <5 <5 <5 <5 <5 <5 50 Na mg/kg 200 1500 2400 200 500 1300 Ni mg/kg 16 42 68 2 3 43 P mg/kg 999 5220 3490 141 233 10500 Pb mg/kg <5 23 20 <5 <5 30 300 S mg/kg 1460 1900 2960 2090 628 2390 Sb mg/kg <13 <13 <13 <13 <13 <13 Sr mg/kg 75,1 412 433 258 232 417 Ti mg/kg 31 543 859 22 18 1590 V mg/kg 7 38 32 <5 <5 120 400 Zn mg/kg 1 199 300 35 24 241 2000 JämsäTyry.doc 3
3. Seurantatutkimukset 1998 2002 3.1 Tekniset Vuonna 2001 ja 2002 tehtiin koeosuuksien kuntokartoitus tielaitoksen toimesta. Kartoitustulokset on koottu taulukkoon 4. Taulukko 4. Vuoden 2001 ja 2002 kuntokartoituksen tulokset. Tyryn koetie Pt 16569 /01 alkaen 1370( 0 paalu) Vuosi 1. Kuitutuhkarakenne plv 30 110 Kuitutuhkarakenne 2. plv. 110 260 Kuitutuhkarakenne 3. plv. 260 395 Vertailuosuus (murske) plv. 395 610 - vasemmalla ajokaistalla loivaa uraa - ei routaheittoja - pinta hiukan irronnut ja tie pölyää - vasemmalla ajokaistalla uraisuutta - ei routaheittoja - pinta melko kiinteä - rakenne hyvin muodossaan - pinta hiukan irronnut ja tie pölyää - tasaista - plv 40 50 lievä painuma - rakenne hyvin ryhdissä - mursketta reikien paikkaukseen ja pintakelirikon hoitoon n. 5 tonnia - plv 110 150 reikäisyyttä koko tien leveydellä - plv 150-180 loivaa uraa vasemmalla ajokaistalla - plv 180-260 tasaista, kiinteä pinta - rakenne hyvin ryhdissä - kallistus puutteellista - pinta hiukan irronnut ja pölyää -pientä reikäisyyttä -mursketta reikien paikkaukseen ja pintakelirikon hoitoon n. 5 tonnia - plv 260 310 pientä reikäisyyttä - plv 310-360 tasainen kiinteä pinta - plv 360-395 pientä reikäisyyttä, pääosin tasainen - mursketta lisätty 8 t reikäisille alueille - pl 325 lievä rumpupainuma - pinta irronnut ja pölyää - kuoppia - pl 325 lievä rumpupainuma - plv 395-400 pientä reikäisyyttä, vasen kaista urainen - plv 400-610 tasaista kiinteää pintaa 2001 2002 2001 2002 2001 2002 2001 2002 Vuonna 2001 koeosuuksilla ei ollut kelirikkoa eikä routaheittoja esiintynyt. Reikiintymiseen näytti vaikuttavan tien muoto. Niissä kohdissa, missä kaltevuus oli pieni, esiintyi enemmän reikiä. JämsäTyry.doc 4
Vuoden 2002 kartoitusajankohtana varsinainen kelirikko oli alkanut koeosuuksilla. Routaheittoja ei ollut. Reikiintymistä on koeosuuksilla aikaisempia vuosia enemmän. Reikiintymiseen vaikuttaa tien muoto. Suuria ongelmia ei esiintynyt. Rakennetutkimukset 2001 Koerakennetutkimukset ja näytteenotto tehtiin 14.8.2001. Sivutuoterakenteen päällä oleva murske siirrettiin traktorikaivurilla sivuun tutkimuspisteistä n. 4 m 2 alueelta. Kaikissa pisteissä tehtiin näytteenoton yhteydessä seuraavat toimenpiteet: Silmämääräinen arvio tien kunnosta Rakennennäytteiden (koekappaleiden) poraaminen tien vasemmalta kaistalta: läheltä keskilinjaa (KL - 0,5m) 2 kpl läheltä reunaa (KL - 2 m) 2 kpl Silmämääräinen arvio rakennekerroksesta Maanäytteen ottaminen kemiallisia analyysejä varten läheltä tien keskilinjaa, 1 m syvyydeltä sivutuotekerroksen alapinnasta Valokuvaus Rakennenäytteet (koekappaleet) viimeisteltiin laboratoriossa. Kappaleista määritettiin puristuslujuus ja vesipitoisuus. Ympäristöseurantaa varten otettiin maanäyte viiden rakennetutkimuspisteen lisäksi myös vertailuosuudelta. Silmämääräinen arvio koekohteen eri kuitutuhka- ja vertailun vuoksi myös tuhkaosuuksista sisälsi seuraavia huomioita: PL 50, kuitutuhka 1 - Tie melko hyväkuntoisen näköinen, keskiosalla jonkin verran pyykkilautaa - Mursketta päällä n. 150 mm, sivutuotekerroksen paksuus samoin n. 150 mm - Sivutuotekerroksen ylä- ja alapinta melko selkeät, ei sekoittumista - Kerros ei kovin lujan tuntuista, mutta kuitenkin kiinteää - Kerroksessa joitakin yksittäisiä pieniä kiviä, ilmeisesti tulleet rakentamisvaiheessa - Poraamalla ei saanut kunnollisia (h=100 mm) kappaleita, sillä kappaleet katkesivat vaakasuunnassa PL 200, kuitutuhka 2 - Tie hyväkuntoisen näköinen - Mursketta päällä n. 200 mm, sivutuotekerroksen paksuus n. 170 mm - Sivutuotekerroksen ylä- ja alapinta melko selkeät ja suorat, ei sekoittumista - Rakenne kiinteää, vähän lujemman tuntuista kuin PL 50 - Poraamalla ei saanut kunnollisia (h=100 mm) kappaleita; osasta porareikiä ei saanut juuri mitään PL 370, kuitutuhka 3 - Tien pinnassa jonkin verran pieniä kuoppia - Mursketta 50-100 mm, sivutuotekerroksen paksuus n. 150 200 mm - Kerroksen yläpinta aaltoileva, raiteiden kohdalla painunut, yläosaan sekoittunut jonkin verran mursketta - Kerroksen alapinta melko suora, ei sekoittumista - Rakenne kiinteää, mutta varsinkin porauksessa käytettävä vesi tuntui heikentävän materiaalia - Rakenne samankaltaista kuin PL 200, mutta ehkä vähän tuhkaisemman tuntuista - Keskiosalta erittäin vaikea saada ehjiä kappaleita poraamalla mm. hiushalkeamien vuoksi; reunaosalla poraus onnistui paremmin JämsäTyry.doc 5
Koekappaleiden tutkimustulokset Taulukko 5. Rakennetutkimuskappaleiden puristuslujuudet koerakenteittain. Rakenne Sijainti Puristuslujuus 2 kpl:n keskiarvo [ MPa ] Kuitutuhka 1 PL 50 Kuitutuhka 2 PL 200 Kuitutuhka 3 PL 370 w * 2 kpl:n keskiarvo [ % ] KL 0,5 m 0.53 ** 69 KL 2 m 0.77 ** 65 KL 0,5 m 0.64 57 KL 2 m 0.58 56 KL 0,5 m 0.41 59 KL 2 m 0.48 63 * Porauksessa käytetty huuhteluvesi on todennäköisesti kasvattanut vesipitoisuutta. ** Kappaleet eivät murtuneet, tulos on puristusjännitys 10 %:n kokoon puristumalla Kantavuusmittaukset Kohteessa suoritettiin myös kantavuusmittauksia. Vuosien 1998-2001 kantavuusmittauksien painotetut keskiarvot rakennetyypeittäin on esitetty kuvassa 3. Mittaukset on tehty samoina ajankohtina aina toukokuun 12.-16. päivä. Vuoden 1999 tulokset ovat kauttaaltaan parempia kuin vuosien 2000-2001 tulokset. Syy voi olla keskimääräistä leudommasta talvesta ja tien kannalta helpommasta keväästä. Vuoden 1999 tulokset eivät ole täysin vertailukelpoisia muiden vuosien kanssa. Jämsä, pt 16569 Kantavuus 1998-2001 rakennetyypeittäin 200 180 160 Kantavuus [MPa] 140 120 100 80 60 40 20 0 KT1 KT2 KT3 Vert. TV1 TV2 GV1 GV2 Vert. LT1 LT2 Painotettu keskiarvo, 1998 71 77 40 74 67 67 101 99 76 65 55 Painotettu keskiarvo, 1999 112 159 91 156 174 162 148 186 142 180 183 Painotettu keskiarvo, 2000 82 107 65 100 103 134 105 95 101 112 102 Painotettu keskiarvo, 2001 79 104 66 94 123 153 106 117 106 119 113 Kuva 3. Tyryntiellä mitatut kantavuuksien painotetut keskiarvot vv. 1998-2001. KT = kuitutuhkaosuus, Vert = murskerakennetta, TV = teräsverkkorakennetta, GV = geovahvisteverkko ja LT = tuhkaosuus. JämsäTyry.doc 6
3.2 Ympäristökelpoisuus Kohteen pohjavesiseurannan tulokset on käsitelty luvussa 3.2. Maaperänäytteiden haitta-ainepitoisuudet vuosilta 1998-2001 on koottu liitteeseen 2. Maaperänäytteiden analyysituloksissa on todettavissa jonkin verran vaihtelua, eri alkuaineiden pitoisuuksien nousua ja laskua lähtötilanteeseen (referenssiarvioihin) verrattuna. Joka tapauksessa alkuainepitoisuudet ovat pääosiltaan alittaneet puhtaalle maaperälle ehdotetut tavoitearvot ja joidenkin korkeampien pitoisuuksien osalta merkittävästi pilaantuneelle maa-ainekselle ehdotetut raja-arvot. 4. Seurantatutkimukset 2006-2008 4.1 Tekniset 4.1.1 Kuntokartoitus Kohteessa tehtiin 24.4.2008 silmämääräinen kuntokartoitus ja koerakenteista otettiin poralla näytteitä rakennetutkimuksia varten. Tien oikea kaista oli lanattu noin tuntia ennen kuntokartoituksen aloitusta. Silmämääräisen kuntokartoituksen tulokset on esitetty taulukossa 6. Taulukko 6. Kuntokartoituksen tulokset. PLV Havainnot Tyyppi -30-(- Tiessä ei vaurioita, hyväkuntoinen Kuitutuhka 1 22) plv -30-110 -22-(- Tien keskiosa kelirikkoinen, pettänyt, joustava 14) -14-10 vasen kaista melko hyväkuntoinen, oikea kaista kelirikkoinen, paalulla 8 kuitutuhka pinnassa. 10-70 Tie hyväkuntoinen 100-140 Vasen kaista hyväkuntoinen, oikea reuna noin 1,5 m leveydeltä melko pehmeä ja joustava Kuitutuhka 2 plv 110-260 140-200 Tien oikea reuna ok. vasen reuna pettänyt ja sortunut ojaan. 200-220 Tie muuten hyväkuntoinen, mutta vasen reuna on painunut. 220- Tie hyväkuntoinen Kuitutuhka 3 310 plv 260-395 310- Tien oikea reuna noin 1 m leveydeltä painutut ja joustava 320 320- Tie hyväkuntoinen 330 330- Vasen reuna noin 1 m leveydeltä painunut ja joustava. 380 380-440 Tie hyväkuntoinen 440- Sivukaltevuudet puutteelliset Vertailuosuus 470 plv 395-610 460- Vasemmassa reunassa pohjamaa näkyvissä 470 470- Tie hyväkuntoinen 510 510-580 Tien oikea reuna vähän levinnyt, oikean kaistan sivukaltevuus puutteellinen 560-590 Vasen reuna levinnyt (kallistus silti Ok) JämsäTyry.doc 7
4.1.2 Rakennetutkimukset Porakappaleiden näytteenoton yhteydessä raportoitiin havainnot näytteenottokohdista ja niiden ympäristöstä (Taulukko 7 ): Taulukko 7: Havainnot rakennetutkimuksien näytteenotossa keväällä 2008 PLV Havainnot 20 (KT1) Tie oli tutkimuspisteen alueella hyväkuntoinen, kerroksen yläpinta oli melko suora ja aaltoilua ei esiintynyt. Ylä- ja alapinnassa oli ohuena kerroksena sekoittuneena vähän mursketta. Koemateriaalikerros oli kiinteää, mutta ei lujaa. Jalalla painelemalla rakenne antoi hiukan periksi. Materiaali oli aivan pinnasta vähän pehmeämpää kuin syvemmältä. Syvemmällä ei ollut havaittavissa materiaalissa muutoksia. Koekappaleet olivat porattaessa melko pehmeitä ja jonkin verran joustavan tuntuisia. Toinen koekappaleista katkesi käsittelyssä kolmeen osaan. Kuitutuhkakerroksen paksuus oli näytteenottokohdassa 190 mm ja murskekerroksen paksuus kuitutuhkan päällä 170 mm. 55 (KT1) Tie oli tutkimuspisteessä hyväkuntoinen. Kuitutuhkakerroksen yläpinta oli hiukan aaltoileva poikkisuunnassa. Tien keskiosassa kuitutuhkakerros oli vähän jämäkämmän tuntuista kuin PL 20. Rakenne ei jousta jalan alla. Reunalla antoi hieman periksi. Kiinteää, mutta ei lujan tuntuista. Koko kerroksessa oli murskerakeita jonkin verran seassa, jotka ovat sekoittuneet todennäköisesti jo rakennusvaiheessa. Porattaessa keskiosalla kappaleet pyrkivät katkeilemaan. Reunaosalla kappaleet hajoavat täysin terän sisään eikä reunaosasta saatu kappaleita. Kuitutuhkakerroksen paksuus oli näytteenottokohdissa 190-200 mm ja murskekerroksen paksuus kuitutuhkan päällä 130-170 mm. Molempien kerroksien paksuudet pienenivät keskeltä reunalle. 150 Tie oli oikealla kaistalla hyväkuntoinen, vasen reuna sortui ojaan. Kerroksen yläpinta oli voimakkaasti aaltoileva poikkisuunnassa, rakenne on elä- (KT2) nyt voimakkaasti. Mursketta oli sekoittunut ainakin kerroksen yläosaan. Kerros oli kiinteä ja kuiva, mutta ei kovin lujan tuntuinen. Porattaessa koekappaleet hajoavat terään lähes täysin. Alaosasta saadaan maksimissaan 30 mm kappaleita ja niissäkin on vaakasuuntaisia hiushalkeamia noin 5 mm välein. Kohteesta ei saatu ehjiä koekappaleita. Kuitutuhkakerroksen paksuus oli näytteenottokohdissa 220 mm ja murskekerroksen paksuus kuitutuhkan päällä 80-200 mm. 205 (KT2) 290 (KT3) Tien oikea kaista on hyväkuntoinen, vasen reuna on painunut ja pehmeä. Kerroksen yläpinta on vähän aaltoileva poikkisuunnassa. Yläpinnassa on ohuelti mursketta kuitutuhkan seassa. Kerroksen ympäristö reunaosalla melko pehmeää ja joustaa vähän jalalla painamalla. Keskiosa tiestä ei jousta, on kiinteää mutta ei lujaa. Porattaessa reunaosalla kerroksen yläosa (100 mm) mureni terään täysin. Alaosa pysyi ehjänä, koska se oli vielä jäässä. Keskiosalla yhden porauksen yläosa pysyi ehjänä, muut hajosivat. Kappaleiden alaosat pysyivät ehjinä koska kerros oli vielä jäässä. Jäässä olevissa kappaleissa oli vielä silmin nähden havaittavissa routalinssejä (maks. 5 mm) noin 10 mm välein. Kuitutuhkakerroksen paksuus oli näytteenottokohdissa 270-290 mm ja murskekerroksen paksuus kuitutuhkan päällä 150-220 mm. Tie oli tutkimuspisteessä hyväkuntoinen koko leveydeltään. Kerroksen yläpinta oli selvästi aaltoileva poikkisuunnassa. Reunemmalla kuitutuhkan pinta oli ylempänä kuin keskemmällä, kallistus oli siis keskimäärin tien keksilinjaa kohti. Yläosaan oli sekoittunut jonkin verran mursketta. Kerros oli kiinteän mutta ei kovin lujan tuntuinen (lujempaa kuin 2 aiempaa kuitutuhkaosuutta). Porattaessa ilmeni halkeamia, mutta ei niin tiheässä kuin aiemmissa pisteissä. Suurin osa porauksista mureni ja liettyi täysin. Koekappaleita saa- JämsäTyry.doc 8
350 (KT3) tiin kuitenkin 2 kpl. Murskekerroksen paksuus kuitutuhkan päällä on 50-200 mm. Tien oikea kaista oli hyväkuntoinen. Vasen reuna oli painunut ja pehmeä. Kerroksen yläpinta oli selvästi aaltoileva, reunalla kuitutuhka oli noussut lähes pintaan. Murskeen ja kuitutuhkan välinen rajapinta oli osittain epäselvä ja sekoittunut. Kuitutuhka ei ollut kovin lujan tuntuista, tien reunalla kerros jousti vähän jalan alla. Porattaessa reunalla materiaali hajosi täysin terän sisään. Keskiosalla saatiin neljästä porauksesta 2 kelvollista koekappaletta. Kuitutuhkakerroksen paksuus oli näytteenottokohdissa 200-240 mm ja murskekerroksen paksuus kuitutuhkan päällä 50-200 mm. Koerakenteista saaduista kappaleista määritettiin puristuslujuudet. Puristuslujuuksia on vertailtu vuoden 2001 tuloksiin kuvassa 4. Lujuudet ovat heikentyneet eikä rakenteiden välillä ole havaittavissa merkittäviä eroja. Kuitutuhkarakenteesta 1 ja 3 ei vuonna 2008 saatu koekappaleita tien reunaosasta. Puristuslujuudet vuosina 2001-2008 900 800 700 600 KPa 500 400 300 2001 keskiosa 2001 reuna 2008 keskiosa 2008 reuna Ei kappaletta 200 100 0 Kuitutuhka 1 Kuitutuhka 2 Kuitutuhka 3 Kuva 4. Puristuslujuudet tien vv. 2001-2008 koekohteittain. Kappaleet eivät murtuneet; tulos on puristusjännitys 10 %:n kokoon puristumalla 4.2 Ympäristökelpoisuus Pohjavesinäytteet otettiin niistä neljästä pohjavesiputkesta, jotka oli sijoitettu koerakenteiden sekä vertailurakenteen kohdalle (Taulukko 8). Pohjavesinäytteet on otettu Ramboll Finland Oy:n toimesta vuonna 2007, aikaisemmin näytteiden otto hoidettiin vastaavan tiemestarin toimesta. Pohjavedet on analysoitu ennen rakentamista otetuista näytteistä vuonna 1998 sekä rakentamisen jälkeen vuosina 1999 2001 (GTK:n kemian laboratorio). Vastaavat määritykset tehtiin vuonna 2007 tärkeimpien alkuaineiden ja yhdisteiden osalta, tosin aikaisempina vuosina ei määritetty fluorideja ja sulfaatteja. Analyysit teetettiin nyk. Ramboll Analytics laboratoriossa, jolloin metallit määritetty aikaisempaa vastaavasti autoklaavilla esikäsittelyn jälkeen ICP-MS-tekniikalla ja anionit IC-tekniikalla (erotus ionikromatografilla käyttäen anionikolonnia ja detektointi johtokykydetektorilla). Tulokset on esitetty liitteessä 1. JämsäTyry.doc 9
Taulukko 8. Vuonna 1998 peruskorjatusta Tyryn paikallistiestä otettiin pohjavesinäytteet vuonna 2007 taulukon osoittamista pohjavesiputkista. Paaluvälit ovat koerakenteen merkintöinä. Paaluväli -30-110 pv pl 55 Rakenne Kuitutuhkarakenne 1. Fort James Suomi Oy:n siistausjäte ja UPM-Kaipolan lentotuhka stabiloituna kerroksena (20 cm). Sideaineena yleissementti. Stabiloidun kerroksen päällä murske n. 10 cm (sis. kulutuskerroksen). 110-260 pv pl 200 Kuitutuhkarakenne 2. Metsä Tissue Oy:n siistausjäte ja Mäntän Energian lentotuhka stabiloituna kerroksena (20 cm). Sideaineena yleissementti. Stabiloidun kerroksen päällä murske n. 10 cm (sis. kulutuskerroksen). 260-395 pv pl 420 Kuitutuhkarakenne 3. UPM-Jämsänkosken kuitujäte ja lentotuhka stabiloituna kerroksena (20 cm). Sideaineena yleissementti. Stabiloidun kerroksen päällä murske n. 10 cm (sis. kulutuskerroksen). 395-n.610 pv pl 550 Vertailuosuus, Murskekerros n. 20 cm + kulutuskerros. Rakenteiden ympäristökuormitusta arvioitaessa ovat kriittisimpiä tarkasteltavia metalleja olleet kupari-, sinkki-, arseeni-, kadmium- ja vanadiini lentotuhkista määritettyjen kokonaispitoisuuksien (taulukko 3) perusteella. Pohjaveden laatumuutokset osoittautuivat kohteessa vaikeasti tulkittavaksi. Ennen rakentamista otetuista pohjavesinäytteistä analysoitujen metallien pitoisuudet olivat monien alkuaineiden osalta selkeästi korkeampia kuin rakentamisen jälkeen otetuissa näytteissä. Syitä tähän voi olla useita. Putkien asentamisen jälkeen on asentamisen yhteydessä hiertynyt kiviaines voinut nostaa useiden metallien pitoisuuksia. Vaihtelut näytteenottotavoissa voivat myös näkyä tuloksissa. Erityisesti huomio kiinnittyy nikkelin ja lyijyn pitoisuuksiin, jotka ylittivät talousveden laatuvaatimukset ylittäviin ennen rakentamista otetuissa pohjavesinäytteissä. Sinkin pitoisuudet ovat myös olleet koholla. Viimeisimmissä näytteissä vuodelta 2007 analysoivan laboratorion määritysrajat poikkesivat GTK:n laboratorion määritysrajoista, joten osassa tarkasteltavia aineita (B, Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb, Sb ja V), pitoisuustrendiä ei voida luotettavasti tarkastella vuoteen 2007 saakka. Paalulla 550 sijaitseva pohjavesiputki edustaa vertailurakennetta, jossa ei ole käytetty uusiomateriaaleja. Vertailurakenteen pohjavesinäytteessä ennen rakentamista nikkelin pitoisuus oli talousveden laatuvaatimuksen 20 µg/l tuntumassa. Vertailurakenteen pohjavedessä tapahtui rakentamisen jälkeen pitoisuuksien nousua seuraavien metallien osalta: As, Co, Cr, Cu, Mo, Pb, Sb ja V. Pitoisuudet olivat laskeneet puolestaan seuraavilla alkuaineilla: B, Ba, Cd, Sb, Zn ja Cl. Näiden aineiden pitoisuudet laskivat koko seurannan ajan. Kaikilla em. aineilla pitoisuudet olivat laskeneet kohteessa vuodesta 2000 vuoteen 2001. Vuonna 2007 pitoisuudet olivat joko edelleen laskeneet tai olivat alle laboratorion määritysrajan. Paalulla 55 sijaitseva pohjavesiputki edustaa kuitutuhkarakennetta 1. Havaintoputkesta pl 55 otetuissa näytteissä analysoidut pitoisuudet eivät ylittäneet talousveden laatuvaatimuksia tai -suosituksia. Vertailurakennetta suurempia pitoisuuksia havaittiin pohjavesinäytteissä vain lyijypitoisuudessa ennen rakentamista, kloridipitoisuudessa vuonna 2000 ja 2007 (tien suolaus) sekä sähkönjohtavuudessa koko testauskauden (1998-2007) ajan. Paalulla 200 sijaitseva pohjavesiputki edustaa kuitutuhkarakennetta 2. Havaintoputkesta pl 200 otetuissa näytteissä analysoidut pitoisuudet eivät ylittäneen talousveden laatuvaatimuksia tai suosituksia muutoin kuin ennen rakentamista saadun pohjavesi- JämsäTyry.doc 10
näytteen lyijypitoisuuden osalta. Vertailurakennetta suurempia pitoisuuksia havaittiin pohjavesinäytteissä edellä mainitun lisäksi kloridipitoisuudessa vuonna 2000 ja 2007 (tien suolaus), sinkkipitoisuuksissa ennen rakentamista sekä vuosina 2001 ja 2007 sekä sähkönjohtavuudessa koko testauskauden (1998-2007) ajan. Paalulla 420 sijaitseva pohjavesiputki edustaa kuitutuhkarakennetta 3. Havaintoputkesta otetuista näytteistä analysoidut pitoisuudet eivät ylittäneen talousveden laatuvaatimuksia tai suosituksia muutoin kuin lyijyn osalta ennen rakentamista otetuissa taustanäytteissä. Sinkkipitoisuus oli myös korkea samassa referenssinäytteessä ja ylitti jopa STM teknis- esteettisen laatusuosituksen 3000 µg/l. Vertailurakennetta suurempia pitoisuuksia havaittiin edellä mainitun lisäksi kloridi- että sinkkipitoisuuksissa ja sähkönjohtavuudessa koko testauskauden (1998-2007) ajan. Pohjaveden kohonnut kloridipitoisuus johtunee tiesuolasta. 4.3 Haastattelut Tiemestari Marja Laaviston (11.4.2008) mukaan ainoastaan teräsverkkorakenteen osuudella (plv 780-881) on todettu ongelmia: teräsverkko on tullut esiin tien sisäkaarteessa, jossa autot ovat kuluttaneet murskekerroksen pois. Verkosta johtuen yksi auton rikkoontuminen. Tiemestarin mukaan tie ei ole luokiteltu kantavuudeltaan heikoimpien luokkaan. Tien ylläpitokustannukset ovat normaaleja. Pintakelirikkoaikana tiestä tulee palautetta. Urakoitsija Jukka Järvenpään mukaan tie oli haastattelun ajankohtana (11.4.2008) huonossa kunnossa. Pintakelirikko on vaikea. Tielle on ajettu mursketta. Reunat ovat erittäin pehmeät ja murske on uponnut reunaan ja käytössä on vain tien keskiosa. Urakoitsija ei osannut vielä erotella koerakennetta tavanomaisesta rakenteesta. Urakoitsijan mukaan tie oli kantavuudeltaan huono varsinkin reunojen osalta. Routaheittoja ei tiellä esiinny. 5. Tutkimustulosten arviointi Tekninen kelpoisuus Kohde vaikuttaa suhteellisen hyväkuntoiselta, kun tien kuntoa on arvioitu pelkästään silmämääräisesti. Materiaalitutkimuksissa, rakentamisen aikana ja rakentamisen jälkeen toteutetun seurannan yhteydessä tehtyjen havaintojen ja saatujen tutkimustulosten perusteella kuitutuhkarakenteiden lujuudet ovat heikentyneet. Kulutuspinnan l. murskekerroksen alapuolella oleva kuitutuhkakerros on suhteellisen pehmeä, ja erityisen heikkoa tien reunaosissa. Tämä on tullut ilmi paitsi rakennetutkimuksissa myös urakoitsijan haastattelussa keväällä 2008. Ympäristökelpoisuus Ympäristökelpoisuutta on arvioitu ennen rakentamista v. 1998 tehdyillä lentotuhkien ja kuitusavien sekä vuoteen 2001 saakka rakennuskohteesta otettujen maaperä- ja pohjavesinäytteiden kemiallisilla analyyseilla. Tulokset eivät ole antaneet aihetta epäillä kuitutuhkamateriaalien aiheuttavan huomionarvoista ympäristökuormitusta. Pohjavesiseurannan aikana 1998-2007 talousvedelle asetetut laatusuositukset ja vaatimukset STM 461/2000 ylittyvät ennen rakentamista otetuissa pohjavesinäytteissä pääosin vain lyijyn osalta. Pitoisuusylityksen syytä ei voida luotettavasti arvioida. Todennäköisin lähde on kuitenkin vielä 1980-luvulla polttoaineiden sisältämä lyijy ja liikennepäästöjen aiheuttama lyijypitoinen laskeuma tiealueen läheisyyteen. Selkeimpiä pitoisuusnousuja on havaittavissa kuitutuhkarakenteen 1 näytteissä sinkin (2007) ja kloridin osalta (2000 ja 2007) sekä kuitutuhkarakenteen 2 näytteissä vuonna 2000 boorin osalta. Vaihtelu ja muutokset näyttävät olevan merkittävimpiä vertailura- JämsäTyry.doc 11
kenteen kohdalla. Vertailurakenteen kohdalta otetuissa pohjavesinäytteissä ovat ennen rakentamista havaitut pitoisuus tasot yli kaksinkertaistuivat vuoteen 2000 mennessä Cr-, Cu-, Mo-, Pb ja V-pitoisuuksien osalta. Muutokset ovat kuitenkin olleet lyhytaikaisia ja pitoisuudet lähtivät laskuun kaikilla tutkituilla komponenteilla. Koerakenteiden kohdalta otetuissa pohjavesinäytteissä eivät rakentamisen muutokset ole olleet yhtä selkeitä kuin vertailurakenteissa. Muutokset ovat olleet yleisesti pienempiä, mutta pidempikestoisia kuin vertailurakenteessa. Johtopäätökset Tulosten perusteella tehtiin seuraavat johtopäätökset: 1. Kuitutuhkan tulee olla jäykempi, ts. lentotuhkan osuus materiaalissa tulee olla <50%. 2. Työtekniikkaan tulee kiinnittää huomiota a. tasainen levitys astaltinlevittimellä b. tasainen tiivistys c. kerroksien kallistus sivulle d. työjärjestys: kuorma-autoilla ei voi ajaa rakenteen päältä tai rakenne pehmenee ja aaltoilee 3. Rakenteen päälle tarvitaan 200 mm murskekerros Viitteet Lahermo, P., Tarvainen, T., Hatakka, T., Backman, B., Juntunen, R., Kortelainen, N., Lakomaa, T., Nikkarinen, M., Vesterbacka, P., Väisänen, U. ja Suomela, P. Tuhat kaivoa Suomen kovovesien fysikaalis-kemiallinen laatu vuonna 1999. Tutkimusraportti 155. Geologian tutkimuskeskus. Maaperän tausta-arvoja: Geologian tutkimuskeskuksen julkaisut Pimase 97: Maan saastuneisuuden arviointiin esitetyt ohjearvot v. 1997 (Assmuth 1997/ Sorvari, J.: Ympäristökriteerit mineraalisten teollisuusjätteiden käytölle maarakentamisessa. Suomen ympäristökeskus 421/2000. STM 461/2000. Sosiaali- ja terveysministeriön asetus talousveden laatuvaatimuksista ja valvontatutkimuksista STM 74/1994. Sosiaali- ja terveysministeriön päätös talousveden laatuvaatimuksista ja valvontatutkimuksista. Annettu Helsingissä 21.1.2994 (www.finlex.fi/fi/laki/alkup/1994/19940074) TIEH 3200969-v. Tieomaisuuden yhtenäinen kuntoluokitus. Tiehallinnon selvityksiä 57/2005. Verkkojulkaisu pdf (www.tiehallinto.fi/julkaisut) VNA 591/2006. Valtioneuvoston asetus eräiden jätteiden hyödyntämisestä maarakentamisessa JämsäTyry.doc 12
Liite 1
Liite 2 1
2