Tiivistelmä työntutkimustiedotteesta 20a

1* SORATIEN KULUTUSKERROSTUTKIMUS II b Tutkimus erilaisten kulut.uskerrosmateriaalien ja suolamäärien vaikutuksesta tien kuntoon ja tarvittavien hoitotoimenpiteiden määrään. Tiivistelmä työntutkimustiedotteesta 20a TkT Asko Saarela Pvm: 5.6.1978 TVH 732743

II 1:-. '.'

70 1. TJTKIMUSEN TACITTi Tutkimuksen tarkoituksena oli pyrkiä selvitlämään, kuinka nykyistä soratien kulutuskerroksen rakeisuutta ja/tai suolamääriä muuttamalla voitaisiin alentaa kunnossapitokustannuksia pitäytymällä laatustandardin mukaisella minimilaatutasolla. 2. KULUTU3KRR0SMATEHIAALIT Tutkimuksessa käytetyt materiaalit voidaan luokitella ja kuvailla seuraavasti: 1. Sr 20 2. MSr2O 3. MSr16 L1 MSr12 5. MrM2O 6. MrM16 7. MrM12 8. M 16 GE SILTTI MIEKKA SOMA 002 "Jo 006 0.02 006 0.2 08 2 6 AO % 90 80 ' 60 50 40 30 20 10 IHIUIIUI R I iii iiiiii U44_I halu 1111 0002 06 02 co 0)2 O2 05 1 2 4 a 16 32 64 SIITTI MIEKKA SORA T002-0 006 002 0.06 0.2 08 6 AO P'JL/ 0/ 90 80 70 uuuni uui - UIIBHI III,. - 11111 0.002 ODZ6 t02 OO 0125 G25 0.5 1 2 4 6 16 32 64 60 40 30 20 10 Kuva 1. Kulutuskerrosmaterjaalit

3. YULUTUSK3RFOSTEN 3AK}FJTANINNN Kiviaines levitettiin kerrospaksuuteen 2,5 x dma Kerrokseen sekoitettiin suolaa (CaCl 2 ) standardin mukaiset määrät: Kp-luokka Suolamäärä kg/m2 t/km 4 0,6 3 5 0,4 2 6 0,2 1 7 0,1 0,5 Optimisuolamääriä etsittäessä vaihtelivat suolamäärät 0,1... 1,0 kg/rn2 (0,5...5 t/km). Kulutuskerrosmateriaali liitettiin vanhaan tienpintaan muokkaushöyläyksellä, jonka yhteydessä lisättiin suola ja vesi. Tasauksen jälkeen kulutuskerrokset tiivistettiin 2 kertaa joko kumipyöräjyrällä tai kuorma-autoilla. 1 RAKEISUUDEN VAIKUTUS KULUTUSKERROKSEN LAATUUN, KUNNOSSAPITOTYÖMÄÄRIIN JA -KUSTANNUKSIIN Tienpinnan laatua arvosteltiin standardin mukaisella kuvauksella sekä kuoppien lukumäärän mukaan 50 m:n matkalla (3 x 50 m/1 km). Kiinteys ilmaistiin %-arvona (kiinteä osuus/ koko tien leveys). Eri kulutuskerrostyypeillä olivat kuntoa ja laatua kuvaavat tulokset keskimäärin seuraavanlaisia:

IJ Taulukko 1 Fri kulutus rrostyynoien keskimääräiset ominaisuudet kesän aikana. 0 o o, U).-4 1 «1 -I 1 ' Seulakoko mm o -i s.. c) 1 z 0,074 1 8 1 2 16 20 ::3 CI) 0) CI) H.-4 0 E CI), 0 ) o -' CI, CI) 4)._ (') >.,,..-4 0. 3 (1) c Q) > o. c,-i. 4) :cu -4.-l0 CI) cd 0. 0) 00 - CI) 0.-,-i Q) - C C1 i I 0 > t')o 0. 4 Sr 20 8,4 44 88 94 98 99 3,9 2,0 41 3,2 14 65 4,7 MSr2O 9,1 32 74 86 95 99 3,5 1,2 46 3,4 25 72 4,6 MSr16 10,4 L1 81 93 98 99 4,2 1,5 47 3,5 17 76 4,9 MSr12 9,5 37 79 92 94 98 3,3 2,5 44 3,4 19 75 4,8 M 16 10,0 35 72 85 96 99 3,5 1,7 44 3,6 12 74 4,9 5 Sr 20 8,2 43 87 93 98 99 4,2 1,7 40 31 18 61 4,8 MSr2O 9,3 33 74 85 9/ 99 3,2 1,7 43 3,4 12 76 4,8 MSr16 9,4 38 80 92 98 98 3,7 1,4 46 3,3 18 74 4,8 MSr12 9,5 38 82 93 98 99 4,6 2,0 45 3,2 27 77 4,9 M 16 9,0 36 79 90 97 99 3,6 2,2 36 3,3 14 66 4,8 6 MSr16 8,8 31 80 92 97 100 2,3 2,7 29 3,4 6 19 4,3 MrM2O 13,0 37 72 84 95 100 3,5 2,4 35 4,4 7 78 4,7 MrM16 13,0 36 73 85 93 100 3,5 3,4 30 3,8 20 72 4,7 MrM12 14,7 41 82 91 95 100 4,3 3,3 27 4,6 4 78 4,7 7 MSr16 9,1 32 81 93 97 100 4,4 0,2 24 3,4 8 21 4,7 MrM2O 13,5 38 73 84 94 100 5,3 0,4 32 4,3 8 75 5,0 MrM16 15,8 43 84 94 98 100 5,6 0,5 28 3,9 22 77 5,0 MrM12 16,4 45 86 95 98 100 5,4 1,1 30 4,0 27 80 5,0 Kulutuskerroksissa oleellisimmat muutokset tapahtuivat tasalsuudessa, kerrospaksuudessa ja seulakoon 0,074 mm läpäisyprosentissa. Tasaisuuden alenemiseen minimilaatutasolle kulunutta aikaa kuvaa höyläysten lukumäärä (taulukko 3). Hienoainesmäärän suhteellinen lisääntyminen johtuu kulutuskerroksen ohenernisesta, mikä taas johtui erityisesti suurten rakeiden poissiirtymisestä. Liikenteen aiheuttamasta materiaalin poistumasta voidaan arvioida kulutuskerrosten uusimisaikaväii:

Taulukko 2. Eri kulutuskerrostyyppien materiaalihäviöt yhden kesän aikana ja uusimisaikavälit. Materiaali Ohentuma Poisturna Uusimisvälj Keskimääräinen mm m3itd/krn v KKVL 1. Sr 20 32 (15) 260(125) 1 (2) 440 2. MSr2O 10 70-80 4 440 3. MSr16 18 125-150 2 345 4. MSr12 8 55-65 3 440 5. MrM2O 10 70 4 160 6. MrM16 2 15 15 160 7. MrM12 6 40 4 160 8. M 16 10 70-80 3 440 Edellä esitetyt arviot ovat perustuneet kulutuskerrospaksuuteen 2,5 x d max (mitä hienompi kiviaines, sitä ohuemmaksi kulutuskerros rakennettiin). Jos vertailukohteena olisi 50 mm paksu kulutuskerros (yleinen tavoitepaksuus), olisivat uusimisaikavälit 16 mm ja 12 mm materiaaleja käytettäessä pidentyneet oleellisesti (25 % ja 67 %). Kun kulutuskerroksen laatu oli alentunut minimilaatutasolle suoritettiin tienpinnalle seuraavia hoitotoimenpiteitä tai niiden yhdistelmiä: - kunriossapitohöyläys H = 1 H - muokkaushöyläys MH 3 H - paikkaus P = 3,5 H - pölynsidonta PS = 21 H - materiaalin lisäys ML 80 H Muutettaessa näin kaikki kesän aikana tarpeelliset kunnossapitotoimenpiteet vastaamaan yksinkertaista kp-höyläystä saadaan hoitotoimenpiteiden määräksi:

5. Taulukko 3. ri kulutuskerrostyypeille suoritetut höyläyskerrat/tie-km. Materiaali Kp-luokka 4 5 6 7 1. Sr 20 34,0 53,3 - - 2. MSr2O 1,7 1,7 - - 3. MSr16 1,7 10,3 2,0 1,0 4. MSr12 1,7 2,0 - - 5. MrM2O - - 1,7-6. MrM16 - - 1,0 0 7. MrM12 - - 1,0 0 8. M 16 4,3 13,7 - - Sorateiden kulutuskerrosten kokonaiskunnossapi tokustannukset saatiin summaarnalla - rakentamjskustannukset - materiaalikustannukset - suolakustannukset - hoitokustannukset 2700-3510 mk/km 2100-4290 " 200-1560 " 0-1600 " Ottamalla huomioon arvioitu kulutuskerrosten uusimisaikaväli 3 v saatiin vuotuisiksi kunnossapitokustannuksiksi: Taulukko 4. Vuotuiset kunnossapitokustannukset mk/km. Materiaali Kp-luokka 4 5 6 7 1. Sr 20 4170 4030-2. MSr2O 4070 3280 - - - 3. MSr16 3835 3325 2385 1945 4. MSr12 3650 2905 - - 5. MrM2O - - 2360 1900 6. MrM16 - - 2260 1825 7. MrM12 - - 2255 1820 8. M 16 4420 3770 - - x) sisältää myös kuljetukset

5. SUOLAMÄÄRÄN VAIKUTUS KUNNOSSAPITOTYÖMÄÄHIIN JA -KUSTANNUKSIIN Suolarnääriä tutkittaessa oli kiviaineksena MSr16. Kesän aikana olivat tarpeelliset höyläysmäärät kp-luokittain seuraavat: Taulukko 5. Kesän aikana tarvitut höyläysmäärät eri suolausmääriä käytettäessä Kp-luokka Suolamäärä Höyläyskg/m2 kerrat 4 0,4 2-3 (2,5) 0,6 2-3 (2,5) 0,8 2-3 (2,5) 1,0 3 (3) 6 0,2 0-3 (1,5) 0,4 0-3 (1,5) 0,6 0-3 (1,5) 7 0,1 1 0,2 1 0,4 1 Suolamäärällä ei ollut vaikutusta höyläysmääriin. Sen sijaan kustannuksiin suolamäärällä on ollut hyvin merkittävä vaikutus (kuva 2). Kun suolauksen kustannuksiin lisättiin sekä kiviaineksen (MSr16) että hoitotöiden kustannukset saatiin kuvassa 2 esitettävät tulokset levitetyn suolamäärän mukaan:

7. E - c 0 0,2 0,4 0.6 0.8 1,0 Suotamäärö, kg /m2 Kuva 2. Suolamäärän vaikutus kunnossapjtokustannuksjjn eri kp-luokissa. 6. MINIMILAATUTASO? Tien pinnan tasaisuuden kuvauksessa käytettiin apuna sekä standardin mukaista arvostelua että kuoppien (vähintään 20 mm syvä kolo) lukumäärää kpl/50 m. Tasaisuuden ja kuoppien lukumäärän välille saadun regressioyhtälön perusteella voidaan esittää arviot minimilaatutasolle: Kp-luokka Standardi- kuoppien lukumäärä arvo kpl/m (ajorata) 4 2,8 1 5 2,4 2 6 2,0 3 7 1,5 5

7. JOHTOPÄÄTÖKSET Tutkimustulosten perusteella näyttää siltä, että sorateiden kulutuskerroksen materiaalin tulisi olla murskattua ja rakeisuudeltaan kuvan 3 mukainen: - 100 SEULAKOKO mm 0.074 0125 1 2 4 8 12 18 20 LÄPAISY- / 13 16 15 19 38 44 46 56 57 69 72 86 84 95 95 100 100 rnn 1 80 60 40 20 V,'J( '.' UI V,L VJ U' U v,i U7 ip 1 J 4 3 0 1 0 Y IV LV SEULAKOKO, mm Kuva 3. Tutkimuksissa parhaiten menestyneiden materiaalien rakeisuusalue. Murskatuilla materiaaleilla, etenkin rnoreenimurskeilla, on saavutettu yhtä laatuluokkaa parempi kulutuskerros kuin murskaamattomilla kiviaineksilla. Kulutuskerroksen hyvänä säilymiselle on kunnollisella rakentamisella (huom. muokkaushöyläys ja tiivistys) merkittävä vaikutus hyvän kiviainsen lisäksi. Soratien pölyäminen ei parhaissa tapauksissa ollut onäelma. Pölyämisen syynä näyttääkin olevan huono, helposti irtoava kulutuskerrosmateriaali eikä suolauksen määrä. Jos vain kulutuskerrosmateriaali sisältää riittävästi sideainetta ( ^ 0,074 mm aineosuus 13...16 %) saattaisi olla mandollista tulla toimeen jopa ilman suolaa pölyämisen ehkäisyssä? Näiden kokeiden mukaan suolamäärällä ei ole ollut mitään vaiku-

tusta tarvittavaan hoitotyömäärään teiden pitämiseksi vähintään minimilaatutasoisessa kunnossa. Suolauksen sijasta kannattaisi ilmeisesti kiinnittää huomio kiviaineksen lisäämiseen, johon suolausvaroilla olisi mandollista ryhtyä.