TIEN POHJA- JA PÄÄLLYSRAKENTEET TUTKIMUSOHJELMA 1994-21 Kohderaportti TPPT 33 Espoo, 4.12.21 Vt 5 Juva Risto Alkio Jari Pihlajamäki VTT Rakennus- ja yhdyskuntatekniikka
TIIVISTELMÄ TPPT:n kuormituskestävyyden parantamiseen tähtäävässä koerakentamisessa yhtenä kohteena oli Juvalle Vt 5:n tieosalle 132 rakennetut koeosuudet. Koerakennuskohteessa vertailtiin kolmea erilaista sitomattoman kantavan kerroksen murskelaatua; hyvälaatuista kalliomursketta, huonolaatuista (kiillepitoista) kalliomursketta ja soramursketta. Muilta osin rakenne oli samanlainen kaikilla koeosuuksilla. Tutkittavia asioita olivat: kantavan kerroksen materiaalien ominaisuudet materiaalien toimivuus rakenteiden kuormituskestävyysominaisuudet rakenteiden kestoikä Koeosuuksien seuraamiseksi ja rakenteen vaurioitumismekanismin selvittämiseksi koeosuudet instrumentoitiin jakavan kerroksen yläosaan asennetuilla paineantureilla. Raskaan liikenteen aiheuttamaa jännityksen välittymistä päällysteen ja sitomattoman kantavan kerroksen läpi jakavaan kerrokseen seurattiin vuotuisilla mittauksilla. Seurantaohjelmaan kuuluivat myös vuosittain tehtävät kantavuusmittaukset, palvelutasomittaukset ja silmämääräinen vauriokartoitus. Sitomattoman kantavan kerroksen erilaisten materiaalien pitkäaikaiskestävyydestä ja niiden vaikutuksesta kuormituskestävyyteen saatiin tietoa seurannan myötä. Tulosten perusteella arvioitiin murskeen laadun merkitystä rakenteen kuormituskestävyyteen. Mittausten mukaan kiillepitoinen materiaali oli kantavan kerroksen materiaalina heikompaa kuin muut käytetyt materiaalit, mutta päällysteen vaurioituminen lähes samanaikaisesti kaikilla koeosuuksilla ja koeosuuksien päissä olevilla tavanomaisilla rakenteilla näyttivät vaurioitumissyiden olevan materiaaleista jokseenkin riippumattomia. Kantavan kerroksen materiaalien laatuerojen osuus päällysteen vaurioitumiseen oli vähäinen. Pelkästään koerakenteita verrattaessa voitiin hyvälaatuisen materiaalin katsoa vain hieman hidastaneen vaurioitumista. Kokonaisuutena rakenne oli liian heikko raskaasti liikennöidylle tielle, koska päällysteeseen oli jo vuonna 2 syntynyt verkkohalkeamia. Koealueiden vaurioituminen oli nopeaa ensimmäisten vaurioiden havaitsemisen jälkeen niin, että koealueet päällystettiin loppukesällä 21. Kuivatus näytti hyvältä, mutta runsaista pituushalkeamista (saumahalkeamista) saattoi imeytyä haitallisesti vettä sitomattomiin kerroksiin.
ALKUSANAT Tien pohja- ja päällysrakenteet tutkimusohjelman (TPPT) lopputulosten tavoitteena on entistä kestävämpien uusien ja perusparannettavien kestopäällystettyjen teiden rakentaminen siten, että myös rakenteiden vuosikustannukset alenevat. TPPT-ohjelmassa kehitettiin tierakenteiden mitoitusta (TPPT-suunnittelujärjestelmä). Suunnittelujärjestelmään kuuluvissa mitoitusohjeissa ja menetelmäkuvauksissa esitetään ne menettelytavat ja keinot, joita käyttäen tierakenne voidaan kohdekohtaisesti suunnitella ja mitoittaa. TPPT-suunnittelujärjestelmään sisältyy myös päällysrakenteen elinkaarikustannustarkastelu, jonka suorittamiseksi esitetään menettelytapa. Suunnittelujärjestelmälle on ominaista, että tierakenteen mitoitus tapahtuu paikkakohtaisilla tiedoilla ja parametreilla (liikenne, ilmasto, pohjamaa, käytettävät rakennemateriaalit, vanhat rakenteet). Mitoituksessa käytettävien pohjamaata ja rakennemateriaaleja koskevien parametrien määritys tapahtuu ensisijaisesti laboratoriokokeilla tai maastossa tehtävin mittauksin ja tutkimuksin. Myös muiden mitoituksessa tarpeellisten lähtötietojen hankinnassa ja ongelmakohtien tai muutoskohtien paikannuksessa käytetään maastossa ja tiellä tehtäviä havaintoja ja mittauksia. Suunnittelujärjestelmään kuuluvat oleellisena osana sitä täydentävät suunnittelun ja mitoituksen lähtötietojen hankintaa käsittelevät menetelmäkuvaukset. Esitettävät menetelmät ja menettelytavat on todettu käyttökelpoisiksi käytännön havaintojen ja kokeiden perusteella. TPPT-ohjelman tuloksena laaditaan myös yhteenveto ohjelmaan sisältyneistä, mitoitusohjeiden laadinnassa hyväksikäytetyistä koerakenteista sekä yhteenveto tien rakennekerrosten materiaaleista ja niiden valintaan vaikuttavista tekijöistä. Tämän koerakenteen kohderaportin ovat tehneet erikoistutkijat Risto Alkio ja Jari Pihlajamäki VTT Rakennus- ja yhdyskuntatekniikasta. Marraskuussa 21 Markku Tammirinne
Juvan koerakennuskohde KOERAKENNUSSUUNNITELMA 3 SISÄLTÖ 1 JOHDANTO 5 2 KOERAKENNUSSUUNNITELMA 6 2.1 Tavoitteet 6 2.2 Koekohde 6 2.3 Koerakenteet 7 2.4 Tutkimussuunnitelma 8 2.4.1 Työnaikainen laadunvalvonta 8 2.4.2 Instrumentointi 8 2.4.3 Seurantamittaukset 9 3 KOERAKENTEIDEN TOTEUTTAMINEN 1 3.1 Materiaalitutkimukset 1 3.2 Rakentamisen laadunvalvonta 11 4 13 4.1 Kantavuusmittaukset 13 4.2 Anturimittaukset 18 4.3 Tasaisuusmittaukset 23 4.4 Vauriokartoitus 28 5 YHTEENVETO JA PÄÄTELMÄT 32 6 LIITTEET 34
Juvan koerakennuskohde JOHDANTO 5 1 JOHDANTO Koeteitä on rakennettu viimeisen vuosikymmenen aikana useita eri puolille maata, mutta niillä toteutettujen koeosuuksien kattavuus ja työnaikainen sekä myöhempi seuranta ovat olleet puutteellisia. Koerakentamista on tehty sekä vilkkaasti liikennöidyissä kohteissa että alemmalla tieverkolla. Koska koekohteet on toteutettu erillään laajemmista koeohjelmista, ei niissä ole ollut mahdollisuutta koerakenteen instrumentointiin eikä pitkäjänteiseen seurantaan. Monipuolisistakin koerakenteista saadut tiedot ovat rajoittuneet tästä syystä lähinnä työnaikaisiin kokemuksiin. TPPT:ssä sitomattomia materiaaleja ei ole kovinkaan paljon tutkittu materiaaliteknisestä näkökulmasta vaan lähinnä mitoituksellisesti ja stabilointimateriaalina. Laboratorioselvitysten keskeisenä tarkoituksena on ollut kehittää stabiloidun materiaalin jäykkyysmoduulin ja pitkäaikaiskäyttäytymisen määritysmenetelmiä ja siten parantaa stabilointien mitoitusvalmiuksia. Laboratoriossa tehtävien materiaalitutkimusten sijaan tässä koekohteessa sitomattomia materiaaleja tutkittiin selvittämällä niiden käyttäytymistä koerakenteissa. TPPT-projektin yhtenä koerakennuskohteena oli VT 5:n tieosalle 132 rakennetulla ohituskaistalla oleva koekohde, jossa testattiin eri kantavan kerroksen rakennemateriaalien toimivuutta kuormituskestävyyden ja kestoiän kannalta
6 Juvan korakennuskohde KOERAKENNUSSUUNNITELMA 2 KOERAKENNUSSUUNNITELMA 2.1 Tavoitteet TPPT:n kuormituskestävyyden parantamiseen tähtäävässä koerakentamisessa yhtenä kohteena oli Juvalla Vt 5:n tieosalle 132 rakennetut koeosuudet. Koerakennuskohteen tavoitteena oli vertailla kolmea erilaista sitomattoman kantavan kerroksen murskelaatua. Muilta osin rakenne oli samanlainen kaikilla koeosuuksilla. Mittaus- ja seurantatulosten perusteella arvioitiin murskeen laadun merkitystä rakenteen kuormituskestävyyteen. Tutkittavia asioita olivat: kantavan kerroksen materiaalien ominaisuudet materiaalien toimivuus rakenteiden kuormituskestävyysominaisuudet rakenteiden kestoikä 2.2 Koekohde Koekohde sijaitsi VT 5:n tieosalle 132 rakennetulla ohituskaistalla (ohituskaista A2) 1 km Mikkelistä Juvan suuntaan välillä Rahula - Huuhanaho. Ohituskaista rakennettiin ajosuuntaan Mikkeli (etelään päin). Kuvassa 1 on esitetty koekohteen sijainti. Koekohteen KVL oli 64 ajoneuvoa vuorokaudessa, mistä raskaan liikenteen osuus oli 12 %. KOEKOHDE MIKKELI Kuva 1. Koekohteen sijainti
Juvan koerakennuskohde KOERAKENNUSSUUNNITELMA 7 2.3 Koerakenteet Koekohteelle rakennettiin kolme rakennetta, joissa muuttujana oli sitomattoman kantavan kerroksen materiaali. Kuvassa 2 on esitetty koerakenteen tyyppipoikkileikkaus ja taulukossa 1 koerakenteiden tiedot alueittain. Kohteen koerakenteet olivat: 1. Referenssikoerakenne oli paaluvälillä 7 8. Sama rakenne jatkui aina paalulle 93 asti. Kohteen - paalu oli merkitty erillisellä paalulla ko. mäen alle. Kiviaines oli Kauniston kallioalueen hyvälaatuista kalliomursketta. 2. Koerakenne I sijaitsi paaluvälillä 61 7. Kantavan kerroksen materiaali oli Valkeajärven soramursketta, jota käytettiin kyseisen tiesuunnitelman muissakin kohteissa. 3. Koerakenne II oli rakennettu paaluvälille 49 61. Koealueen kantavan kerroksen materiaali oli Keromäen alueen kalliomursketta, jonka kiillepitoisuus oli > 25 %. 4 mm + ABK 6 Kuva 2. Koekohteen tyyppipoikkileikkaus. Taulukko 1. Koerakenteet RAKENNE/KERROS Referenssirakenne Koerakenne I Koerakenne II Plv. 7 8 Plv. 6 7 Plv. 5 6 KULUTUSKERROS AB2/1 4mm AB2/1 4mm AB2/1 4 mm SIDOTTU KANTAVA KERROS ABK32/15 6 mm ABK32/15 6 mm ABK32/15 6 mm SITOMATON KANTAVA KaM SrM KaM KERROS Hyvälaatuinen Huonolaatuinen 25 mm 25 mm 25 mm JAKAVA KERROS Sr 4 mm Sr 4 mm Sr 4 mm POHJAMAA Mr Mr Mr
8 Juvan korakennuskohde KOERAKENNUSSUUNNITELMA 2.4 Tutkimussuunnitelma 2.4.1 Työnaikainen laadunvalvonta Koekohteeseen ei laadittu erillistä rakennussuunnitelmaa, vaan kohteessa noudatettiin työmaan yleistä käytäntöä. Kohteen jakava kerros oli tehty valmiiksi talven 1996 aikana ennen varsinaista koerakentamista. Kantavat kerrokset tehtiin keväällä 1996 ja päällyste elokuussa 1996. 2.4.2 Instrumentointi Koeosuuksille asennettiin jakavan kerroksen yläosaan, 5 mm kantavan kerroksen alapuolelle, kolme kappaletta paineantureita (kuva 3). Anturit asennettiin oikealle kaistalle oikeaan ajouraan. Taulukossa 2 on esitetty antureiden sijainti. Antureilla mitattiin jakavaan kerrokseen kohdistuvaa puristusjännitystä, kun kuorma-autolla ajettiin anturin yli. Seurantamittauksia tekemällä saatiin tietoa rakenteen ja erityisesti kantavan kerroksen käyttäytymisestä ajan suhteen. Taulukko 2. Paineantureiden sijainti. Rakenne Referenssirakenne KaM (hyvälaatuinen) Koerakenne I SrM Koerakenne II KaM (huonolaatuinen) PAALU 74 75 76 64 65 66 56 57 58 Kuva 3. Koerakenteisiin asennettu paineanturityyppi kuvassa oikealla.
Juvan koerakennuskohde KOERAKENNUSSUUNNITELMA 9 2.4.3 Seurantamittaukset Rakentamisen jälkeen tutkittiin kantavuuksien muuttumista pudotuspainomittauksin. Lisäksi mitattiin raskaan kuorma-auton aiheuttamat jännitykset kantavan kerroksen alapintaan. Päällysteen pituus- ja poikkisuuntainen tasaisuus mitattiin tasaisuusmittausautolla ja lisäksi tehtiin vaurioseuranta visuaalisesti. Seurantamittauksia tehtiin vuosittain. Seurantamittausten analysointia vaikeutti koekohteella 7.5.1998 tehty päällysteen remix-toimenpide. Syynä oli ohituskaistan ja ajokaistan välisen sauman halkeilu ja suurten rakojen synty. Suurien vaurioiden vuoksi kohteet päällystettiin syksyllä 21 SMA16/9-massalla.
1 Juvan korakennuskohde KOERAKENTEIDEN TOTEUTTAMINEN 3 KOERAKENTEIDEN TOTEUTTAMINEN 3.1 Materiaalitutkimukset Kantavassa kerroksessa käytettyjen materiaalien mitatut ominaisuudet on esitetty taulukossa 3. Taulukkoon on merkitty näytteen ottopäivä. Kuvassa 4 on esitetty materiaaleista Valkeajärven soramurskeen ( 5 mm) ja Kauniston kalliomurskeen ( 5 mm) rakeisuuden murskausaikaiset keskiarvokäyrät. Keromäen kalliomurskeesta ( 5 mm) ei ollut rakeisuuskäyrää käytettävissä. Taulukko 3. Kiviainesten materiaaliominaisuudet. TESTI Valkeajärvi, SrM Keromäki, KaM Kaunisto, KaM Kuulamyllyarvo, % PANK-228 19,2 (24.11.-94) 19, (2.12.-94) 16,2 (21.5.-96) 8,9 (26.1.-94) 8,5 (8.5.-95) 9,8 (5.11.-96) Los Angeles-luku, %, PANK-221 Haurausarvo, % PANK-229 Liuskeisuus, % PANK-223 24,7 (2.12.-94) 2, (21.5.-96) 12,7 (26.1.-94) 16, (8.5.-95) 12,7 (5.11.-96) 14,8 (25.1.-94) 22,3 / 14,3 (8.5.-95) Muotoarvo c/a / b/a TIE Murtopintaluku, % PANK- Kiintotiheys, g/cm 3 PANK-217 Hehkutushäviö, % <,63 mm aines PANK-2111 2,53 / 1.68 (23.11.94) 38 / 26 (23.11.-94) 2,74 (24.11.-94) 2,73 (2.12.-94) 2,97 / 1,92 (28.3.-95) 2,7 (21.5.-96) 2,73 (26.1.-94) 2,74 (8.5.-95) 2,65 (5.11.-96),77 (21.5.-96) 1.29 (26.1.-94) 1,69 (8.5.-95) Veden adsorptio,% <,63 mm aines PANK-218 1,1 (21.5.-96) 1,32 (26.1.-94) 1,22 (8.5.-95)
Juvan koerakennuskohde KOERAKENTEIDEN TOTEUTTAMINEN 11 LÄPÄISY-% 1 9 8 7 6 5 4 Valkeajärvi SrM Kaunisto KaM 3 2 1,125,25,5 1 4 6 8 12 16 2 25 32 SEULAKOKO (mm) Kuva 4. Valkeajärven soramurskeen ja Kauniston kalliomurskeen tuotannon aikaiset rakeisuuden keskiarvokäyrät. Kauniston kalliomurske oli kivilajiltaan tonaliittia ja sitä käytettiin mm. Vt 5: n päällystekiviaineksena. Valkeajärven soramursketta käytettiin Vt 5 :n muita ohituskaistoja rakennettaessa. Keromäen kalliomurske oli kivilajiltaan kiillegneissiä sisältäen runsaasti biotiittia (> 25 %). 3.2 Rakentamisen laadunvalvonta Tiesuunnitelmassa koekohde oli nimeltään ohituskaista A2 etelään päin. Kohteelle ei tehty erillistä koerakennussuunnitelmaa, vaan laadunvalvonnassa noudatettiin muun työmaan yleistä käytäntöä mittausten ja näytteiden osalta. Koerakenteiden materiaaleista otettiin näytteet, mutta niitä ei ole toistaiseksi tutkittu. Kolmen ohituskaistan rakentamisen laadunvalvonnan tuloksia voitiin osin hyödyntää koeosuuksien rakentamisen laadunvalvonnassa niiltä osin kuin tutkimuspiste oli osunut koealueelle tai koeosuusmateriaalia oli käytetty samaan aikaan rakennetuilla muilla ohituskaistoilla (ohituskaistat A1 ja A3). Rakentamisen aikana rakeisuusmääritys tehtiin Kauniston kalliomurskeesta paalulta 9 otetusta (26.6.1996) näytteestä. Valkeajärven soramurskeesta otettiin näyte (26.6.1996) samanaikaisesti rakennetusta ohituskaistasta A3 paalulta 75. Rakeisuudet on esitetty kuvassa 5. Tiiviyttä seurattiin säteilymittarilla tehtävillä mittauksilla. Koealueille mittauspisteitä osui kaksi kappaletta. Koerakenteen I (Valkeajärvi SrM) paalulla 645 mitattu kiviaineksen kuivairtotiheys oli 223 kg/m 3 ja tiiviysaste 94,8 %. Referenssirakenteen (Kannisto
12 Juvan korakennuskohde KOERAKENTEIDEN TOTEUTTAMINEN KaM) paalulta 85 mitattu kiviaineksen kuivairtotiheys oli 2298 kg/m 3 ja tiiviysaste 97,7 %. Tiivisasteessa vertailuarvona oli tosin Valkeajärven soramurskeen proctor-arvo, joten arvot eivät ole keskenään aivan vertailukelpoiset. LÄPÄISY-% 1 9 8 7 6 5 4 Valkeajärvi SrM Kaunisto KaM 3 2 1,125,25,5 1 4 6 8 12 16 2 25 32 SEULAKOKO (mm) Kuva 5. Materiaalien työnaikaiset rakeisuusmääritykset. Tielaitoksen Kaakkois-Suomen tiepiiri on tehnyt yhteenvedon (8.11.1996) ohituskaistojen tutkimustuloksista. Niistä poimittiin koeosuuksia koskevia seuraavia tuloksia edellä mainittujen lisäksi: 1. Suodatinkerroksen hiekka oli vaatimukset täyttävää ja tasalaatuista. Rakeisuuden perusteella määritetty E-moduuli oli 7 MN/m 2. 2. Jakavan kerroksen luonnonsora oli ohituskaistalla A2 hiekkaista ja E-moduuli oli paikoin vain 15 MN/m 2. Ohituskaistoilla A1 ja A3 sora oli karkeampaa E-moduulin ollessa 2 MN/m 2. 3. Kantavan kerroksen materiaaleilla E-moduuli oli välillä 28 35 MN/m 2. 4. Kantavan kerroksen päältä mitattujen kantavuusarvojen keskiarvo koko ohituskaistalla A2 oli 218 MN/m 2. Arvo täyttää juuri asetetun vaatimuksen. Tulosten hajonta oli vähäistä. 5. Rakennekerrosten paksuuksista ei ole tuloksia. Paksuuksia on seurattu ajolapuista. 6. Koeosuuksille päällyste ABK32/15+AB2/1 (yhteensä 1 mm) tuli Tekran Kauniston sekoitusasemalta. Massassa oli jonkin verran rakeisuusvaihteluita ja hienoainesta <,74 mm oli kovin vähän.
Juvan koerakennuskohde 13 4 4.1 Kantavuusmittaukset Kantava kerros rakennettiin keväällä 1996 ja päällyste elokuussa 1996. Kohteessa tehtiin pudotuspainomittauksia ennen päällysteen tekemistä touko- ja heinäkuussa 1996. Seurantamittauksia tehtiin vuoden 1998 aikana touko-, heinä- ja lokakuussa. Kuvassa 6 on esitetty vuoden 1996 mittausten perusteella lasketut tien kantavuusarvot ja kuvassa 7 vastaavat arvot vuoden 1998 mittauksista. Lukuarvot on esitetty liitteessä 1. Mittauslämpötila on merkitty selityksiin kirjaimella L ja lukuarvo on kuvien oikeassa alareunassa. JUVA (96) /FWD-mittaukset 3 25 Kantavuus [MPa] 2 15 1 L_5/96 22.5.96 L_7/96oik 22.7.1996oik Rakenne 5 Koerak. II 6 Koerak. I 7 Refer. rak 8 5 18 27 45 5 55 6 65 7 75 8 85 Paalu [m] Kuva 6. Kantavuusarvot vuoden 1996 mittauksissa Vuoden 1996 toukokuussa tehdyssä mittauksessa vaihtelivat kantavuudet koerakenteessa II (Keromäki KaM, kiillepitoinen) välillä 13 245 MPa, keskiarvon ollessa 172 MPa, koerakenteessa I ( Valkeajärvi SrM) välillä 93 131 MPa, keskiarvon ollessa 114 MPa ja referenssirakenteessa (Kaunisto KaM) välillä 17 188 MPa, keskiarvon ollessa 156 MPa. Vuoden 1996 heinäkuussa tehdyssä mittauksessa vaihtelivat kantavuudet koerakenteessa II (Keromäki) välillä 141 162 MPa, keskiarvon ollessa 15 MPa, koerakenteessa I (Valkeajärvi) välillä 139 162 MPa, keskiarvon ollessa 147 MPa ja referenssirakenteessa (Kaunisto) välillä 139 18 MPa keskiarvon ollessa 159 MPa.
14 Juvan korakennuskohde JUVA (98) /FWD-mittaukset 6 5 Kantavuus [MPa] 4 3 2 L_6.5. 6.5.98 L_15.5. 15.5.98 L_28.7. 28.7.98 L_14.1. 14.1.98 Rakenne 1 5 Koerak. II 6 Koerak. I 7 Refer. rak 8 9 14 15 5 45 5 55 6 65 7 75 8 85 Paalu [m] Kuva 7. Kantavuusarvot vuoden 1998 mittauksissa Ensimmäisessä (6.5.) vuonna 1998 päällysteen päältä tehdyssä mittauksessa vaihtelivat kantavuudet koerakenteessa II (Keromäki KaM) välillä 295 451 MPa, keskiarvon ollessa 45 MPa, koerakenteessa I ( Valkeajärvi SrM) välillä 329 489 MPa, keskiarvon ollessa 387 MPa ja referenssirakenteessa (Kaunisto KaM) välillä 291 511 MPa, keskiarvon ollessa 414 MPa. Keskimääräinen mittauslämpötila oli tällöin 9 C. Toisessa (15.5.) vuonna 1998 tehdyssä mittauksessa arvot olivat täysin samansuuntaiset ensimmäisen mittauksen kanssa. Keskiarvot olivat vastaavilla osuuksilla 389 MPa, 383 MPa ja 444 MPa. Keskimääräinen mittauslämpötila oli tällöin 14 C. Kolmannessa (28.7.) vuonna 1998 tehdyssä mittauksessa keskiarvot olivat 377 MPa, 389 MPa ja 432 MPa. Keskimääräinen mittauslämpötila oli tällöin 15 C. Neljännessä (14.1.) vuonna 1998 tehdyssä mittauksessa vaihtelivat kantavuudet koerakenteessa II (Keromäki KaM) välillä 279 428 MPa, keskiarvon ollessa 355 MPa, koerakenteessa I (Valkeajärvi SrM) välillä 317 47 MPa, keskiarvon ollessa 375 MPa ja referenssirakenteessa (Kaunisto KaM) välillä 314 5 MPa, keskiarvon ollessa 43 MPa. Keskimääräinen mittauslämpötila oli tällöin 5 C. Pudotuspainomittauksia voidaan analysoida tarkemmin eri taipuma-indekseillä, jotka kuvaavat eri rakennekerrosten käyttäytymistä. Kuormituslevyn keskellä mitattu taipuma D kuvaa perinteistä kantavuusarvoa, D-D2 kuvaa karkeasti ottaen sidottujen kerrosten käyttäytymistä, D-D45 sidottujen kerrosten + sitomattoman kantavan kerroksen käyttäytymistä ja lopuksi D9-D12 pohjamaan käyttäytymistä. Kuvissa 8 9 on esitetty indeksit eri mittauskerroilla vuonna 1996 ja kuvissa 1 13 eri mittauskerroilla vuonna 1998.
Juvan koerakennuskohde 15 JUVA (96) /FWD-mitt. /Indeksit 18 Koeosuudet Pl. 5-6 - 7-8 / Lämpöt 18 o C 16 14 12 Indeksi [µm] 1 8 6 D D - D2 D - D45 D9 - D12 4 2-2 45 5 55 6 65 7 75 8 85 Paalu [m] Kuva 8. Toukokuun 1996 mittauksista lasketut indeksit. JUVA (96) /FWD-mitt. /Indeksit 12 Koeosuudet Pl. 5-6 - 7-8 / Lämpöt 27 o C 1 Indeksi [µm] 8 6 4 D D - D2 D - D45 D9 - D12 2 45 5 55 6 65 7 75 8 85 Paalu [m] Kuva 9. Heinäkuun 1996 mittauksista lasketut indeksit.
16 Juvan korakennuskohde JUVA (98) /FWD-mitt. /Indeksit 6 Koeosuudet Pl. 5-6 - 7-8 / Lämpöt 9 o C 5 Indeksi [µm] 4 3 2 D D - D2 D - D45 D9 - D12 1 45 5 55 6 65 7 75 8 85 Paalu [m] Kuva 1. Indeksit laskettuna 6.5.1998 tehdyistä mittauksista. JUVA (98) /FWD-mitt. /Indeksit 6 Koeosuudet Pl. 5-6 - 7-8 / Lämpöt 14 o C 5 Indeksi [µm] 4 3 2 D D - D2 D - D45 D9 - D12 1 45 5 55 6 65 7 75 8 85 Paalu [m] Kuva 11. Indeksit laskettuna 15.5.1998 tehdyistä mittauksista
Juvan koerakennuskohde 17 JUVA (98) /FWD-mitt. /Indeksit 6 Koeosuudet Pl. 5-6 - 7-8 / Lämpöt 15 o C 5 Indeksi [µm] 4 3 2 D D - D2 D - D45 D9 - D12 1 45 5 55 6 65 7 75 8 85 Paalu [m] Kuva 12. Indeksit laskettuina 28.7.1998 tehdyistä mittauksista. JUVA (98) /FWD-mitt. /Indeksit 6 Koeosuudet Pl. 5-6 - 7-8 / Lämpöt 5 o C 5 Indeksi [µm] 4 3 2 D D - D2 D - D45 D9 - D12 1 45 5 55 6 65 7 75 8 85 Paalu [m] Kuva 13. Indeksit laskettuina 14.1.1998 tehdyistä mittauksista.
18 Juvan korakennuskohde 4.2 Anturimittaukset Paineantureilla mitattiin liikkuvan pyörän aiheuttamaa lisäkuormitusta tierakenteeseen tasolle, jossa anturi sijaitsi. Ajoneuvon ylittäessä mittauspaikan auton aiheuttama jännitys anturiin mitattiin VTT:n mittauslaitteistolla. Kun mittauksia tehtiin vuosittain samoissa olosuhteissa, voitiin tierakenteen kuntoa arvioida anturin yläpuolisten kerrosten osalta. Mittaukset tehtiin ensimmäisen kerran 1.1.1996. Kuormittavana ajoneuvona oli Tielaitoksen ajoneuvo, joka muodostui kaksiakselisesta vetoautosta ja kaksiakselisesta perävaunusta. Perävaunun etuakselilla oli tavanomaiset paripyörät ja jälkimmäisellä akselilla yksittäispyörät. Kuvassa 14 on esitetty vuoden 1997 mittauksissa käytetty kuorma-autotyyppi ja käytetyt akselipainot sekä rengastyypit. Mittausnopeutena käytettiin 5 km/h ja kunkin ylityksen sivuttaissijainti anturiin nähden mitattiin manuaalisesti. Kullakin painolla tehtiin niin paljon mittauksia, että voitiin määrittää kyseisen painon kummallakin pyörätyypillä aiheuttama maksimijännitys anturiin. Kuvassa 15 on esitetty 12.1.1998 mittauksissa käytetty kuorma-autotyyppi ja akselipainot sekä rengastyypit. Vuoden 2 mittaukset tehtiin 12.1 samalla periaatteella. Viimeisin mittaus tehtiin 26.1. 21. Perävaunun sekä paripyörän että yksittäispyörän akselipaino oli tällöin 1 kn molemmissa mittauksissa. Yksittäispyörä (12R22,5) Paripyörä (12R22,5) Yksittäispyörä (385R22,5) 1 2 3 4 435 16 143 Akseli 1 Akseli 2 Akseli 3 Akseli 4 Auto1 (M1) 59 1 115 8 Auto2 (M2) 59 1 1 1 Auto3 (M3) 59 1 8 115 Kuva 14. Juvan 1996 mittauksissa käytetty kuorma-autotyyppi ja akselipainot (kn) sekä rengastyypit.
Juvan koerakennuskohde 19 Yksittäispyörä (12R22,5) Paripyörä (12R22,5) Yksittäispyörä (385R22,5) 1 2 3 4 455 98 143 Akseli 1 Akseli 2 Akseli 3 Akseli 4 Auto1 (M4) 5 1 1 1 Auto2 (M5) 5 1 8 115 Auto3 (M6) 5 1 115 8 Kuva 15. Juvan 1998 mittauksissa käytetty kuorma-autotyyppi ja akselipainot (kn) sekä rengastyypit. Kuvissa 16 ja 17 on otettu esimerkkinä antureiden tulostuksesta koeosuuden II anturi M88 vuoden 1996 mittauksista. Kuvassa 16 on esitetty vetovaunun yksittäispyörän aiheuttama jännityskuvio kantavan kerroksen alapinnalla. Kuvassa 17 on esitetty vastaava jännityskuvio paripyöräakselin aiheuttamana. Kuvista voidaan havaita selvä ero pyörätyyppien vaikutuksesta tierakenteeseen. Seuraavina vuosina tehdyillä mittauksilla arvioitiin rakenteen jäykkyyden kehittymistä, sekä absoluuttista jännitystasoa että jännityksen jakautumista poikkisuunnassa pyörään nähden. Rakenteen jäykkyyden kasvaessa jännityksen jakautumiskuvio tulee laakeammaksi ja jäykkyyden pienentyessä jyrkemmäksi. Kummallekin pyörätyypille määritettiin kuvien 16 17 mukaisista jännityskuvioista maksimiarvot kolmella eri akselipainolla. Nämä kuvat tehtiin kaikille rakenteille, joissa muuttujana oli erilainen kantavan kerroksen kiviaines. Näistä kuvista voitiin päätellä, kuinka paljon jännitystä kukin rakenne päästi lävitseen alapuoliseen kerrokseen. Kuvissa 18-2 on esitetty yksittäispyörän ja paripyörän aiheuttama paine eri akselipainoilla mittausvuosittain eri koerakenteilla. Kuvassa 21 on esitetty alkutilanne paripyörän aiheuttamista jännityksistä kantavan kerroksen alapinnalle eri materiaaleilla.
2 Juvan korakennuskohde Kuva 16. Yksittäispyörän aiheuttama jännityskuvio kantavan kerroksen alapinnassa. Kuva 17. Paripyörän aiheuttamat jännitykset kantavan kerroksen alapinnassa.
Juvan koerakennuskohde 21 25 Paine [kpa] 2 15 1 5 Yksittäispyörä 1996 Paripyörä 1996 Yksittäispyörä 1998 Paripyörä 1998 Yksittäispyörä 2 Paripyörä 2 Yksittäispyörä 21 Paripyörä 21 5 1 15 Akselipaino [kn] Kuva 18. Pyörätyyppien kantavan kerroksen alapinnalle aiheuttamat jännitykset eri akselipainoilla referenssiosuudella (pl 7-8). 25 Paine [kpa] 2 15 1 5 Yksittäispyörä 1996 Paripyörä 1996 Yksittäispyörä 1998 Paripyörä 1998 Yksittäispyörä 2 Paripyörä 2 Yksittäispyörä 21 Paripyörä 21 5 1 15 Akselipaino [kn] Kuva 19. Pyörätyyppien kantavan kerroksen alapinnalle aiheuttamat jännitykset eri akselipainoilla koeosuudella I (pl 6-7).
22 Juvan korakennuskohde 14 Paine [kpa] 12 1 8 6 4 2 Yksittäispyörä 1996 Paripyörä 1996 Yksittäispyörä 1998 Paripyörä 1998 Yksittäispyörä 2 Paripyörä 2 Yksittäispyörä 21 Paripyörä 21 5 1 15 Akselipaino [kn] Kuva 2. Pyörätyyppien kantavan kerroksen alapinnalle aiheuttamat jännitykset eri akselipainoilla koeosuudella II (pl 5-6). 16 Paripyörä Paine [kpa] 14 12 1 8 6 4 2 KaM (Kiillepitoinen) SrM KaM (Hyvä) 5 1 15 Akselipaino [kn] Kuva 21. Paripyörän aiheuttamat jännitykset kantavan kerroksen eri materiaalien alapinnalle alkumittauksissa 1996. Kuvassa 22 on esitetty yhteenveto paripyörän akselipainolla 1 kn aiheuttaman jännityksen kehityksestä eri koealueilla mittausvuosien 1996-21 aikana. Vuoden 21 mittaukset tehtiin vasta uudelleen päällystämisen jälkeen, mikä näkyy tuloksissa jännitysten pienenemisenä.
Juvan koerakennuskohde 23 Paine [kpa] 2 18 16 14 12 1 8 6 4 2 Alue 3 (KaM (hyvä)) Alue 2 (SrM) Alue 1 (KaM (kiillepitoinen)) 1995 1996 1997 1998 1999 2 21 22 Vuosi Kuva 22. Paripyörän (akselipaino 1 kn) aiheuttamat jännitykset kantavan kerroksen eri materiaalien alapinnalle Kantavan kerroksen eri materiaaleilla oli vaikutusta rakenteen kantavuusominaisuuksiin mittausten perusteella. Kiillepitoisella materiaalilla paine kantavan kerroksen alapinnalla oli jo alkumittauksissa hieman suurempi kuin muilla materiaaleilla ja kuormituksen kasvaessa suhteellinen ero suureni. Ajan funktiona kiillepitoisen materiaalin painearvot olivat vuoden 2 mittauksissa jatkaneet kasvua, kun erot olivat pysyneet muilla alueilla vuoden 1998 tasolla. Päällysteeseen oli jo vuonna 2 syntynyt verkkohalkeamia ja erityisesti kiillepitoisella koeosuudella niitä oli enemmän kuin muilla alueilla. Muidenkin koealueiden vaurioituminen oli nopeaa ensimmäisten vaurioiden havaitsemisen jälkeen ja koealueet päällystettiin loppukesällä 21. Mitatut paineet kantavan kerroksen alapinnassa päällystämisen jälkeen luonnollisesti pienenivät, mutta kiillepitoisen materiaalin suhteellinen ero muihin materiaaleihin säilyi ennallaan tai jopa hieman kasvoi. Mittausten mukaan kiillepitoinen materiaali oli kantavan kerroksen materiaalina heikompaa kuin muut käytetyt materiaalit, mutta päällysteen vaurioituminen lähes samanaikaisesti kaikilla koeosuuksilla ja koeosuuksien päissä olevilla tavanomaisilla rakenteilla indikoivat vaurioitumissyiden olevan materiaaleista riippumattomia. 4.3 Tasaisuusmittaukset Kohteen ensimmäinen palvelutasomittaus tehtiin 9.9.1996. Seurantamittaukset tehtiin 7.5.1998 ja 2.8.1998. Mitattuja parametreja olivat pituussuuntainen tasaisuus ja pinnan karkeus. Pituussuuntainen tasaisuus määritettiin mittaamalla tien pituusprofiili. Pituusprofiilissa näkyvät epätasaisuudet, joiden aallonpituus on noin,5 4 m. Tästä
24 Juvan korakennuskohde mitatusta profiilista voidaan laskea tasaisuutta kuvaavat tunnusluvut (IRI4-, IRI5- ja IRIarvo). IRI4 kuvaa epätasaisuutta, jonka aallonpituus on noin,5 4 m ja IRI:n sekä IRI5:n aallonpituus on noin,5 3 m. IRI-arvo lasketaan 1 m:n matkalle ja IRI5 5 m:n matkalle. Tämän lisäksi määritettiin ns. megakarkeus, joka kuvaa lyhytaaltoista (5 5 cm) epätasaisuutta. Pinnan karkeus mitattiin makrokarkeutena (aallonpituus 1 5 cm). Kuvassa 23 on esitetty mitatut IRI-arvot koeosuuksilla. Vuoden 1996 mittauksissa tehtiin kolme rinnakkaisajoa. Tulokset on esitetty lukuarvoina liitteessä 2. Kuvassa 24 on esitetty IRI4:n vuoden 1998 mittaustulokset. 2,5 2 1,5 1 9.9.1996 9.9.1996 9.9.1996 7.5.1998 2.8.1998,5 Koealue II Koealue I Referenssialue Koealue Kuva 23. Mitatut IRI-arvot koealueittain. Mitatut IRI-arvot olivat koealueilla välillä,75 2,14 mm/m. Tuloksista näkyy tasaisuuden parantuminen seurantamittauksissa. Vuoden 1998 IRI-arvot olivat välillä,75 1,28 mm/m. Tasaisuusmuutoksen syynä oli kohteella tehty päällysteen uudelleen käsittely Remix-menetelmällä. Mitatut tasaisuudet olivat kaikilla osuuksilla erittäin hyviä. Mittausten lukuarvot on esitetty liitteessä 2 Kuvassa 24 on esitetty diagrammina vuoden 1998 tuloksista lasketut IRI4-arvot ja lukuarvot on esitetty liitteessä 2. IRI4-arvot olivat välillä,58,75 mm/m. Tasaisin koealue oli koerakenne II ja suurin IRI4-arvo oli koealueella I. Alueiden tasaisuus tälläkin tavalla ilmaistuna oli erittäin hyvä.
Juvan koerakennuskohde 25,8,75,7,65,6 7.5.1998 2.8.1998,55,5,45,4 Koerakenne II Koerakenne I Referenssirakenne Koealue Kuva 24. Koealueiden IRI4-arvot vuoden 1998 mittauksissa. Mitatut IRI5-arvot on esitetty kuvassa 25 kokonaisuutena liitteessä 4 myös koeosuuksittain. Lukuarvoina tulokset on esitetty liitteessä 3. Tulokset olivat samansuuntaiset muiden tasaisuusmittausten kanssa. Lukuarvot olivat samaa suuruusluokkaa IRIarvojen kanssa. 5mIRI-arvot ilmoitetaan 5 m:n tulostuksena, jolloin tulokset voidaan esittää siten, että alueen sisällä olevat tasaisuuserot saadaan esille. 2,5 Juva Vt 5, Koerakenteet 2 1,5 7/5/1998 2/8/1998 1,5 49 54 59 64 69 74 79 Matka, m Kuva 25. Koealueiden 5mIRI-tulokset. Vuoden 1998 mittausten mukaan kevään ja kesän tulosten välillä ei ollut oleellisia eroja. Koealueiden tasaisuudet 5mIRI-mittauksena noudattelivat IRI- ja IRI4-mittausten mukaisia eroja. Kuitenkin alueen sisäisessä tasaisuusvaihtelussa oli havaittavissa ero-
26 Juvan korakennuskohde ja. Koealueen II 5mIRI-arvojen vaihteluväli oli,6 mm/m, koealueen I 1,6 mm/m ja referenssialueen 1, mm/m vuoden 1998 mittauksissa. Mitatut pituusprofiilit koealueilta kokonaisuutena on esitetty kuvassa 26 ja myös koeosuuksittain liitteessä 5. Vuoden 1996 mittauksista on esitetty kolme saman päivän rinnakkaismittausta. Profiilienkin mukaan tasaisuuksissa tapahtui selvää parantumista päällysteen Remix-käsittelyn takia. IRI-mittauksina saadut koealueiden väliset erot kävivät ilmi myös profiileista tarkasteltuina. 2 Pituusprofiili, Juva Vt 5 1 7/5/1998 9/9/1996 2/8/1998 9/9/1996-1 -2-3 9/9/1996-4 49 54 59 64 69 74 79 Matka, m Kuva 26. Koealueiden pituusprofiilit. Kuvassa 27 on esitetty esimerkkinä koealueen II megakarkeusarvot pituusprofiilina ja kuvassa 28 vastaavan alueen makrokarkeusarvot. Arvot ovat keskiarvoja. Liitteissä 7 ja 9 on esitetty alueiden kaikkien osuuksien tulokset. Tulokset on esitetty lukuarvoina liitteissä 6 ja 8. Koealueella II ei esiintynyt lyhytaaltoista epätasaisuutta. Megakarkeusarvo oli melko alhainen (noin,4 mm). Sekä koealueella I että referenssialueella olivat megakarkeusarvot hieman kasvaneet ja niissä esiintyi enemmän epätasaisuutta kuin koealueella II.
Juvan koerakennuskohde 27,7,6,5,4,3 7/5/1998 2/8/1998 9/9/1996,2,1 48 5 52 54 56 58 6 62 Matka, m Kuva 27. Koealueen II megakarkeudet. Myös makrokarkeusarvot kasvoivat kaikilla koealueilla ja eniten koealueella I. Myöskin makrokarkeutena ilmaistuna epätasaisuuserot koealueilla olivat kasvaneet. Vuoden 1996 mittausten mukaan makrokarkeus oli alueilla noin.3,4 mm ja vuoden 1998 mittausten mukaan arvot vaihtelivat välillä,4 -,6 mm. Päällysteen uudelleen käsittely lisäsi lyhytaaltoista karkeutta.,6,5,4,3 2/8/1998 7/5/1998 9/9/1996,2,1 48 5 52 54 56 58 6 62 Matka, m Kuva 28. Koealueen II makrokarkeudet.
28 Juvan korakennuskohde 4.4 Vauriokartoitus Koekohteella ongelmana oli levennetyn kaistan ja vanhan ajoradan välisen sauman halkeilu. Sauman halkeilu ja repeily korjattiin 7.5.1998 tehdyllä Remix-käsittelyllä. Viimeisimmän vauriotarkastelun 4.7.21 mukaan koealueella on saumojen suhteen sama ongelma. Sauma oli koealueilla lähes kauttaaltaan halkeillut ja/tai irti tai jo saumattu tai paikattu,6-1,5 m:n levyisellä paikkauksella. Saumavaurioiden ja poikkihalkeamien lisäksi muita vaurioita ei ollut havaittavissa ennen kevättä 2, jolloin oikeanpuoleiseen ajouraan oli syntynyt verkkohalkeamaa. Vauriot lisääntyivät koko ajan ja kohde päällystettiin kesällä 21 massalla SMA16/9. Taulukossa 4 on esitetty koealueiden vauriot 4.7.21 tehdyn vauriokartoituksen mukaan. Kuvassa 29 on esitetty vaurio paikkauksineen, joista taain paikkaus on paalulla 49. Kuva 29. Oikean ajouran verkkohalkeamaa paikkauksineen.
Juvan koerakennuskohde 29 Kohteen vauriokartoituksen paalutus on työmaapaalutuksen mukainen. Koerakenteen tierekisteriosoite on Vt5, tos 132, suunta 2 (koerakenteet ohituskaistalla suunnassa Juva - Mikkeli): Tierekisteri Työmaapaalu KaM (kiillepitoinen) 143-133 5-6 SrM 133-123 6-7 KaM (hyväl.), referenssi 123-113 7 8 Taulukko 4. Koealueiden vauriot. Alue Verkkohalkeama Poikittaishalkeama Oikea ajoura Paalu, Leveys, m cm Vasen ajoura Paalu, Leveys, m cm Paa lu m Oikea kaista Muu tie 4-5 4-5 3-11 424 459 Kokon. Kokon. Koko tie Koko tie 5-6 Koerakenne II 5-54 58-59 52-545 577-6 3-5 2-3 2-8 2-1 521 552 565 589 598 Kokon. 1 m Kokon. 2,5 m 1 m Koko tie Koko tie Koko tie Koko tie Koko tie 6-7 Koerakenne I 6-64 669-681 2-1 2-3 611 657 687 Kokon. Kokon. Kokon. Koko tie Koko tie Koko tie 7-8 Referenssirak. 73-74 748-757 766-768 778-779 2-3 8-1 2-3 2-4 753-765 77-774 2-3 8-1 78 718 758 8 1,5 m 1,5 m 3 m Kokon. Koko tie Koko tie Koko tie Koko tie 8-9 821-878 2-8 821-828 1-2 847 Kokon. Koko tie Varsinaisella koekentällä verkkohalkeamaa oli kiillepitoisen materiaalin osuudella 53 m, soramurskealueella 52 ja hyvälaatuisella materiaaliosuudella 28 m (12 m+16 m). Referenssirakenteen materiaalia on käytetty aina paalulle 93 asti. Paalivälillä 8-9 verkkohalkeamaa oli oikeassa ajourassa 57 m:n matkalta ja vasemmassa ajourassa 7 m:n matkalta. Koekenttää ennen oleva materiaali oli samaa kuin koerakenteen I soramurske ja oikea ajoura oli koko 1 m:n matkalta verkkohalkeamilla.
3 Juvan korakennuskohde Koko koerakenne ja lähes koko ohituskaista vaurioitui miltei samanaikaisesti neljän vuoden kuluttua rakentamisesta. Päällysteelle tehtiin Remix-käsittely tosin jo vuoden päästä rakentamisesta. Koerakenteiden jakava kerros tehtiin talvella ja kantava kerros keväällä. Kantavan kerroksen materiaalien laatuerojen osuus päällysteen vaurioitumiseen oli vähäinen. Pelkästään koerakenteita verrattaessa voitiin hyvälaatuisen materiaalin katsoa hieman hidastaneen vaurioitumista. Tarkasteltaessa levennettyä kaistaa koerakennetta laajemmalta alueelta tuli ratkaisevammaksi tekijäksi erilaiset geomorfologiset ja ilmastolliset tekijät. Vettä oli päässyt valumaan runsaslumisten talvien jäljiltä rakenteisiin ja erityisesti levennetyn kaistan mäkiosaan. Rakenteen kastumista olivat edesauttaneet tiellä olleet runsaat ja suuret halkeamat. Mitatut urien syvyydet on esitetty taulukossa 5. Pahiten vaurioituneiden kohtien oikean uran syvyys oli suurimmillaan noin 2 mm ja vasemmassa urassa 12 mm. Vaurioitumattoman uran syvyys oli 2-4 mm, mikä oli nastarenkaiden aiheuttamaa kulumista. Taulukko 5. Urasyvyydet (mm) Ajoura Paalu, m 49 5 535 598 64 67 71 75 78 812 855 Oikea 19 1 16 15 3 7 4 12 8 8 4 Vasen 4 2 3 4 3 3 3 4 1 12 1 Paaluvälillä 77-8 oli ajourissa mastiksia kulunut kivien ympäriltä runsaasti ja kiviä oli irronnut päällysteestä. Kuvassa 3 on esitetty paalulta 78 kuvattu vaurioitumiskohta. Kuvassa 31 on esitetty tyypillistä saumahalkeamaa paikkauksineen. Kuva 3. Päällysteen vaurioituminen mastiksin ja kivien irtoamisena.
Juvan koerakennuskohde 31 Kuva 31. Tyypillistä saumahalkeamaa paikkauksineen.
32 Juvan korakennuskohde YHTEENVETO JA PÄÄTELMÄT 5 YHTEENVETO JA PÄÄTELMÄT TPPT:n kuormituskestävyyden parantamiseen tähtäävässä koerakentamisessa yhtenä kohteena oli Juvalla Vt 5:n tieosalle 132 rakennetut koeosuudet. Koerakennuskohteessa vertailtiin kolmea erilaista sitomattoman kantavan kerroksen murskelaatua. Muilta osin rakenne oli samanlainen kaikilla koeosuuksilla. Tutkittavia asioita olivat: kantavan kerroksen materiaalien ominaisuudet materiaalien toimivuus rakenteiden kuormituskestävyysominaisuudet rakenteiden kestoikä Koeosuuksien seuraamiseksi ja rakenteen vaurioitumismekanismin selvittämiseksi koeosuudet instrumentoitiin jakavan kerroksen yläosaan asennetuilla paineantureilla. Raskaan liikenteen aiheuttamaa jännityksen välittymistä päällysteen ja sitomattoman kantavan kerroksen läpi jakavaan kerrokseen seurattiin vuotuisilla mittauksilla. Seurantaohjelmaan kuuluivat myös vuosittain tehtävät kantavuusmittaukset, palvelutasomittaukset ja silmämääräinen vauriokartoitus. Sitomattoman kantavan kerroksen erilaisten materiaalien pitkäaikaiskestävyydestä ja niiden vaikutuksesta kuormituskestävyyteen saatiin tietoa seurannan myötä. Tulosten perusteella arvioitiin murskeen laadun merkitystä rakenteen kuormituskestävyyteen. Kantavan kerroksen eri materiaaleilla ei ollut vaikutusta rakenteen kantavuusominaisuuksiin mittausten perusteella. Kantavuus oli kaikilla osuuksilla hieman alle 4 MPa, mikä pudotuspainolaitteella mitattuna on melko pieni arvo kyseisen luokan tielle. Tasaisuusmittausten tuloksista näkyi tasaisuuden parantuminen seurantamittauksissa. Tasaisuusmuutoksen syynä oli kohteella tehty päällysteen Remix-käsittely. Mitatut tasaisuudet olivat kaikilla osuuksilla erittäin hyviä. Vastemittauksia tehtiin rakentamisvuonna 1996 ja kolmena vuonna sen jälkeen, viimeksi 21. Mittaukset tehtiin ajoneuvolla, jossa oli yksittäiset akselit sekä paripyörillä että yksittäisillä pyörillä varustettuna. Molemmilla pyörätyypeillä käytettiin akselipainona 8 kn, 1 kn ja 115 kn. Yksittäispyörä aiheutti kantavan kerroksen alapuolelle yleensä 1-2 % suuremman jännityksen kuin vastaavan painoinen paripyörä. Rakentamisvuoden mittauksissa standardiakselin aiheuttamat jännitykset olivat suunnilleen samalla tasolla (12 kpa) kaikilla rakenteilla, hyvälaatuisella murskeella kuitenkin hieman alempana. Ajan mukana kaikkien alueiden jännitykset kasvoivat vuoteen 2 asti. Kiillepitoisen materiaalin jännitysarvot olivat vuoden 2 mittauksissa jatkaneet kasvua lineaarisesti, kun taas jännitykset muilla alueilla olivat pysyneet vuoden 1998 tasolla. Mitatut jännitykset kantavan kerroksen alapintaan vuonna 21 päällystämisen jälkeen luonnolli-
Juvan koerakennuskohde YHTEENVETO JA PÄÄTELMÄT 33 sesti pienenivät, mutta kiillepitoisen rakennemateriaalin suhteellinen ero muihin materiaaleihin säilyi ennallaan tai jopa hieman kasvoi. Mittausten mukaan kiillepitoinen materiaali oli kantavan kerroksen materiaalina heikompaa kuin muut käytetyt materiaalit, mutta päällysteen vaurioituminen lähes samanaikaisesti kaikilla koeosuuksilla ja koeosuuksien päissä olevilla tavanomaisilla rakenteilla näyttivät vaurioitumissyiden olevan materiaaleista jokseenkin riippumattomia. Kantavan kerroksen materiaalien laatuerojen osuus päällysteen vaurioitumiseen oli vähäinen. Pelkästään koerakenteita verrattaessa voitiin hyvälaatuisen materiaalin katsoa vain hieman hidastaneen vaurioitumista. Tarkasteltaessa levennettyä kaistaa koerakennetta laajemmalta alueelta tulee ratkaisevammaksi tekijäksi erilaiset geomorfologiset ja ilmastolliset tekijät. Varsinaisella koekentällä verkkohalkeamaa oli vuonna 21 kiillepitoisen materiaalin osuudella 53 m, soramurskealueella 52 m ja hyvälaatuisella materiaaliosuudella 28 m (12 m+16 m). Referenssirakenteen materiaalia oli käytetty aina paalulle 93 asti. Paalivälillä 8-9 verkkohalkeamaa oli oikeassa ajourassa 57 m:n matkalta ja vasemmassa ajourassa 7 m:n matkalta. Koekenttää ennen oleva materiaali oli samaa kuin koerakenteen I soramurske ja oikea ajoura oli koko 1 m:n matkalta verkkohalkeamilla. Vettä oli ilmeisesti päässyt valumaan runsaslumisten talvien jäljiltä rakenteisiin. Kokonaisuutena rakenne oli liian heikko raskaasti liikennöidylle tielle, koska päällysteeseen oli jo vuonna 2 syntynyt verkkohalkeamia. Koealueiden vaurioituminen oli nopeaa ensimmäisten vaurioiden havaitsemisen jälkeen niin, että koealueet päällystettiin loppukesällä 21. Kuivatus näytti hyvältä, mutta runsaista pituushalkeamista (saumahalkeamista) saattoi imeytyä haitallisesti vettä sitomattomiin kerroksiin. Koekohde päällystettiin vuonna 21 verkkohalkeilun ja urapainuman takia. Vastemittaukset (jännityksen välittyminen jakavan kerroksen yläpintaan) osoittivat, että kiillepitoinen murske heikkeni ajan mittaan selvästi eniten. Kohteen vaurioitumista kannattaa seurata edelleen, mutta ensimmäiset vastemittaukset kannattaa tehdä vasta sitten, kun halkeamat tai urautuminen ovat lisääntyneet selvästi.
34 Juvan korakennuskohde LIITTEET 6 LIITTEET 1. Pudotuspainomittaustulokset 2. Koeosuuksien IRI ja IRI4 arvot 3. Koeosuuksien IRI5 arvot 4. IRI5 tulokset koeosuuksittain 5. Koeosuuksien pituusprofiilit 6. Koeosuuksien makrokarkeusarvot 7. Megakarkeudet koeosuuksittain 8. Koeosuuksien megakarkeusarvot 9. Makrokarkeudet koeosuuksittain