UUMA-inventaari Pt 1479/5-9 ja 1725-2 Rajalantie (Pälkäne, Luopioinen) Kuitutuhka 28 Ramboll Vohlisaarentie 2 B 3676 Luopioinen Finland Puhelin: 2 755 674 www.ramboll.fi
Sisältö 1. Kohteen kuvaus 2 1.1 Sijainti 2 1.2 Koerakentamisen tarkoitus ja tavoitteet 2 1.3 Käytetyt UUMA-materiaalit ja -rakenteet 3 2. Lähtötiedot 3 2.1 Materiaalitutkimukset ennen rakentamista 3 2.1.1 Tekniset 2.1.2 Ympäristökelpoisuus 3 4 2.2 Tausta- ja seurantatutkimukset 6 2.2.1 Tekniset 6 2.2.2 Ympäristökelpoisuus 15 3. Seurantatutkimukset 28 16 3.1 Tekniset 16 3.1.1 Rakennetutkimukset 16 3.1.2 Kuntokartoitus 17 3.1.3 IRI- ja URA-mittaukset 17 3.2 Ympäristökelpoisuus 2 3.3 Haastattelut 2 4. Tutkimustulosten arviointi 21 Viitteet 21 Ramboll Vohlisaarentie 2 B 3676 Luopioinen Finland Puhelin: 2 755 674 www.ramboll.fi
1. Kohteen kuvaus 1.1 Sijainti Rajalantie (Pälkäne/ Luopioinen) Pilottikohde on Pälkäneen kunnan alueella, Luopioisissa sijaitseva Rajalantie, kuva 1. Kohteessa toteutettiin kesällä 1996 kahdesta eri kuitutuhkaseoksesta ja murskeesta koostuvat koerakenteet. Kuitutuhkarakenteiden lisäksi kohteessa toteutettiin yksi lentotuhkarakenne sekä vertailurakenne tavanomaisella rakenneratkaisulla. Kokonaisuudessaan kohteen pituus on 699 m. Kuitutuhkarakenteiden pituudet ovat 19m ja 244 m (plv 16-35 ja 55-794). Kuva 1. Pilotin sijainti. 1.2 Koerakentamisen tarkoitus ja tavoitteet Kesällä 1996 käynnistettiin ensimmäinen koekohde, jossa käytettiin tien rakennekerroksessa kuitutuhkaa. Kuitutuhkan toimivuutta oli tarkoitus verrata perinteiseen murskeratkaisuun ja jo useammin käytössä olleeseen lentotuhkarakenteeseen. Aikaisemmat laboratoriotestaukset olivat antaneet viitteitä kuitutuhkamateriaalin erinomaisista teknisistä ominaisuuksista, kuten routakestävyydestä. Lisäksi kuitutuhkalla on mahdollista saada hyvin tiivistettäviä rakennekerroksia, joista mahdollisten haitta-aineiden liukoisuus on hyvin vähäinen. Ympäristökelpoisuutta oli arvioitu seoskomponenttien alkuainepitoisuuksien sekä seoksen liukoisuuden perusteella (läpivirtaustesti lujittuneesta ja murskatusta seosmassasta). Rajalantie.doc 2
1.3 Käytetyt UUMA-materiaalit ja -rakenteet Kuitutuhkassa käytetyn kuitusaven toimittaja oli Georgia Pacific Oy/Nokia ja lentotuhkan toimittaja oli Säteri Oy/Valkeakoski. Pilottikohteessa kantavan kerroksen yläosa korvattiin sivutuoteseoksilla. Rakenteessa sivutuotekerroksen paksuus on 2 cm, jonka päällä on 1 cm mursketta ja päällyste. Sivutuotekerroksen leveys oli 4-4.5 m. Lentotuhkarakenne (plv 95-16): Tuhka + sideaine 4 % (Rapid-sementti+ masuunikuonajauhe 3:7). Sideainemäärä laskettu kuivan tuhkan massasta. Kuitutuhkarakenne KT1 (plv 16-35): Kuitusavi + 4 % lentotuhkaa laskettuna kuitusaven märkämassasta. Sideaineena 5 % yleissementtiä (laskettuna kuitusavilentotuhkaseoksen märkämassasta). Vertailurakenne (plv 35-55): Sivutuotekerroksen sijasta murskekerros. Kuitutuhkarakenne KT2 (plv 55-794): Kuitusavi + 2 % lentotuhkaa. Sideaineena yleissementti 9 %. Kuitutuhka sekoitettiin seulamurskaimella. Lähtömateriaalien välivarastointi tapahtui kosteana aumassa. Valmis rakennekerrosmateriaali levitettiin asfalttilevittimellä ja tiivistys jyrällä. Tuhka ja sementti sekoitettiin betoniautolla Valkeakoskella. Sekoituksen jälkeen välivarastointi kesti enintään 1 viikon, jonka jälkeen materiaali levitettiin asfaltinlevittimellä ja tiivistettiin jyrällä. Käytetty tuhka pyrki rakentamisen aikana kuivumaan liikaa. Kuivumisesta johtuvia haitallisia vaikutuksia pyrittiin vähentämään työn kuluessa tehdyllä kastelulla, mutta suunniteltua kuivemman tuhkan käyttö haittasi siitä huolimatta tiivistystyötä ja vaikuttaa sitä kautta ainakin jonkin verran lopputulokseen. 2. Lähtötiedot 2.1 Materiaalitutkimukset ennen rakentamista 2.1.1 Tekniset Pilottikohteen materiaaleista tehtiin oikeiden seossuhteiden valitsemiseksi laboratoriotestauksia. Taulukossa 1 on esitetty materiaalien teknisiä ominaisuuksia.koekohteessa käytettyjen materiaalien osalta. Taulukkoon koottujen materiaalien seossuhteet vastaavat pilottikohteessa käytettyjä seossuhteita. Taulukko 1. Kohteessa käytetyn stabiloimattoman kuitusaven sekä stabiloitujen kuitusavilentotuhkaseoksien ominaisuuksia. Sideaine vesipitoisuus % ph tiheys kg/m 3 28 vrk puristuslujuus kpa (1 % muodonmuutos) vedenläpäisevyys k m/s Kuitusavi, stabiloimaton 94 7,4 137 5 3,*1-9 1,6 Kuitusavi + Lentotuhka 4 54 11,8 16 4 6,4*1-9,11 % + Yse 3% Kuitusavi +Yse 7% 83 12,2 141 59 5,8*1-9 1,1 Segrekaatiopotentiaali mm 2 /Kh Materiaalien routivuus määritettiin routanousukokeella. Routivuus on osoitettu segrekaatiopotentiaalin avulla. Tulosten perusteella sekä stabiloimaton että stabiloitu, yleissementtiä sideaineena sisältävä kuitusavi oli routivaa, mutta stabiloitu kuitusavi-lentotuhka seos osoittautui tutkitussa tiiveydessä routimattomaksi. Rajalantie.doc 3
Verrattaessa jäädytys-sulatussyklin 12 kertaa läpikäyneiden seosten puristuslujuuksia vastaavien kosteana säilytettyjen seosten puristuslujuuksiin, havaittiin jäätymisen ja sulamisen aiheuttavan koekappaleiden lujuustasoihin huomattavia pudotuksia (Taulukko 2). Stabiloimaton kuitusavi pehmeni syklien aikana niin paljon, ettei koekappaletta ollut enää mahdollista viedä puristuskokeeseen. Jäätymis-sulamissyklien aikana koekappaleisiin imeytyneen veden määrä mitattiin. Vedenimeytyminen eri seoksiin oli kääntäen verrannollista kyseisen seoksen alkuperäiseen vesipitoisuuteen. Veden imeytyminen oli runsainta lentotuhka-yleissementti seokseen, jonka vesipitoisuus oli alhaisin, ja vähäisintä stabiloimattomaan kuitusaveen, jonka vesipitoisuus aluksi oli korkein. Taulukko 2. Kohteessa käytetyn stabiloimattoman kuitusaven sekä stabiloitujen kuitusavilentotuhkaseoksien jäätymis-sulamiskokeen tuloksia. Sideaine Kosteussäilytys 28 vrk puristuslujuus (kpa) Jäätymissulamiskoe 28 vrk puristuslujuus (kpa) Kuitusavi, ei sideainetta 5-5 Kuitusavi + Lentotuhka 4 4 17 12 % + Yse 3% Kuitusavi +Yse 7% 59 2 11 Lisäveden osuus % Kuitusaven lämmönjohtavuudet mitattiin 23-26 vrk ikäisistä koekappaleista, jotka oli valmistettu sekä massan normaalissa vesipitoisuudessa että kostutettuna vesiupotuskokeen kylläistä tilannetta vastaavaan vesipitoisuuteen. Mittaukset tehtiin sekä sulasta että jäätyneestä materiaalista. Materiaalien eristävyys oli parempi sulassa kuin jäätyneessä tilassa ja toisaalta parempi normaalissa kuin vedellä kyllästetyssä vesipitoisuudessa. Kuitusavi eristää lämpöä paremmin kuin murske, mutta heikommin kuin solumuovi, kevytsora ja lentotuhka. 2.1.2 Ympäristökelpoisuus Kohteessa käytettyjen lentotuhkan ja kuitusaven ympäristökelpoisuutta on tutkinut Hämeen ympäristökeskus (Vaajasaari 1997). Kuitusavesta määritetyt kokonaispitoisuudet ja liukoisuustestin tulokset on esitetty taulukoissa 3 ja 4. Säterin lentotuhkan ongelmana oli korkea sinkkipitoisuus. Sinkki on peräisin viskoosikuitujen valmistusprosessin jätevesilietteestä, joka poltetaan tehtaan voimalaitoksella fossiilisten polttoaineiden seassa. Lentotuhkalla on myös suuri happoneutralointikapasiteetti. Sinkin liukoisuus ravistelutestissä ja kolonnitestissä jäi huomattavan paljon alhaisemmaksi kuin maksimiliukoisuustestissä, missä pitoisuus oli korkea happamuuden vuoksi. Sinkin liukeneminen jätteestä oli melko hidasta, sillä pitoisuudet ravistelutestien ja kolonnitestien suodoksissa eivät saavuttaneet maksimiliukoisuuden arvoa. Kloridi liukeni lentotuhkasta nopeasti, sillä kaikissa liukoisuustesteissä kloridin liuennut määrä saavutti maksimiliukoisuustestissä liuenneen määrän, ph:sta riippumatta. Kuitusavesta liukenevien metallien pitoisuudet olivat pieniä eivätkä ylittäneet liukoisuustesteihin liittyviä raja-arvoja. Liukenevista metalleista nikkelin liukenemista verrattiin lentotuhkasta liukenevan nikkelin liukoisuuskäyrän muotoon. Nikkelin liukeneminen näistä jätteistä tapahtui vastaavalla tavalla. Kuitusavella todettiin myös voimakas happoneutralointikyky, kuten lentotuhkalla. Kuitusavesta liukenevan nikkelin määrä lisääntyi neste / kiinteä suhteen kasvaessa. Kuitusavesta liukenevan TOC:n määrä kasvoi lineaarisesti neste/ kiinteä-suhteen muuttuessa eikä vakioitunut korkeammillakaan L/S-suhteilla. Tämä saattaa kuvat kuitusaven heikkoa pysyvyyttä. Biologisen hajoamisen aiheuttamaa vaikutusta kuitusaven pysyvyyteen ei kuitenkaan tämän tuloksen perusteella tiedetä. Rajalantie.doc 4
Taulukko 3. Kolmen kuitusavinäytteen kokonaispitoisuuksien vaihtelu (Vaajasaari 1997) sekä pitoisuuksien vertailu tässä yhteydessä VNa 591/26 raja-arvoihin Haittaaine mg/kg Kuitusavi 3 näytettä mg/kg Hg <,1 Ca 48-2 Mg 15-28 VNA 591/26 Al 15-67 As <3 5 Cd <,1 15 Co <1,-1,9 Cr 2-25 4 Cu 36-12 4 Fe 12-15 Ni 5-6 Pb 5-12 3 Zn 5-14 2 Cl 91-2 F 67-96 PCB-kok. µg/kg 23-1 1 Taulukko 4: Kuitusaven liukoisuustestin tulokset vuodelta 1996 (Vaajasaari 1997). Tuloksia on tässä yhteydessä verrattu VNa 591/26 mukaisiin lento- ja pohjatuhkan raja-arvoihin. Haittaaine mg/kg Kuitusavesta liuenneet aineet CEN II testissä Al,98 peitetty rakenne VNA 591 päällystetty rakenne As <,1,5 1,5 Cd <,3,4,4 Co,2 Cr <,1,5 3, Cu,2 2, 6, Pb <,3,5 1,5 Mn 1,3 Mo,6,5 6, Ni,12,4 1,2 Fe <,1 Zn,36 4, 12 V,1 2, 3, Hg <,1,1,1 SO4 475 1 1 Cl 37,5 8 24 F 3,15 1 5 TOC 151 COD Cr 33 Rajalantie.doc 5
2.2 Tausta- ja seurantatutkimukset 2.2.1 Tekniset Kuntokartoitus Vuonna 22 tehdyn kuntokartoituksen perusteella perusparannetun tien kunto oli sivutuoterakenteiden kohdalla hyvä. Sivutuoterakenteet olivat tuolloin selvästi vertailuosuutta paremmassa kunnossa (ks. kuva 2). Kuntokartoituksen tulokset on lueteltu seuraavassa: - Vertailuosuudella esiintyi runsaasti pituussuuntaista halkeilua tien keskiosalla. Halkeamat olivat pääosin alle 1 cm levyisiä, mutta myös 1-2 cm halkeilua esiintyi. Lisäksi havaittiin painumia varsinkin osuuden loppupäässä. Vauriotiheys oli oleellisesti sivutuoterakenteita suurempi. - Enemmän tuhkaa sisältävällä KT1-kuitutuhkaosuudella oli verkkohalkeilua yksittäisessä kohdassa n. paalulla 32. Lisäksi osuuden alussa todettiin yksittäinen painuma sekä keskihalkeama 2 m matkalla. Muilta osin osuus oli vaurioton. - Vähemmän tuhkaa sisältävällä KT2-kuitutuhkaosuulla todettiin noin 2 m jakso (plv 7-72), jolla esiintyi painumia, keskihalkeama sekä verkkohalkeilua. Muilta osin osuus oli vaurioton. - Poikkihalkeamia tai routapatteja sekä niiden aiheuttamia jälkiä ei havaittu millään osuudella. - Kadun reunat olivat ehjät, lukuun ottamatta vertailurakenteen osuutta, jossa asfaltointi oli paikoin irtonaista. - Sivutuoterakenteiden kohdalla sijaitsee muutamia kunnallistekniikan kaivoja. Rakenne oli ehjää kaivojen kohdalta ja kaivojen korkeudet olivat oikeat. Sivutuoterakenteen ei havaittu painuneen kaivojen kohdalla. - Verkkohalkeilleiden kohtien alueella päällysteen paksuus oli paikoin vain Rajalantie.doc 6
Kuva 2. Rajalantien kuntokartoituskuva vuodelta 22. Rajalantie.doc 7
Kantavuusmittaukset Rajalantie, Luopioinen Kuitutuhka ja lentotuhka, 1996 Kantavuus E2 [MPa], painotettu k.a. 2 15 1 5 Kuitutuhka 1 Kuitutuhka 2 Murske Lentotuhka 1 kk / 1996 69 34 4 161 1997 71 39 31 131 1999 55 31 18 17 22 17 78 33 148 Kuva 3. Rajalantien kuitutuhka- ja lentotuhkarakenteiden mitatut kantavuudet. Lentotuhkarakenteen vuoden 1996 mittaukset tehty 2 kk ikäisestä rakenteesta. Tuloksista: - Ensimmäiset kantavuusmittaukset tehtiin 1-2 kk rakentamisen jälkeen. - Vuoden 22 mittaukset on tehty pudotuspainolaitteistoa käyttäen, muut levykuormituskokein. Lentotuhka- ja murskerakenteiden kohdalla mittaustavan vaikutus on ollut pienehkö, mutta kuitutuhkarakenteilla ero on selvä (4-1 %). Kuidun määrän kasvaessa myös ero kasvaa. Pudotuspainomittauksin saadaan kuiturakenteilla parempia kantavuusarvoja, jotka todennäköisesti myös paremmin kuvaavat rakenteen todellisia ominaisuuksia. - Sivutuoterakenteiden kohdalla kantavuudet ovat olleet molempia mittaustapoja käyttäen selvästi parempia kuin murskerakenteen kohdalla. Erityisesti lentotuhkarakenteen kohdalla kantavuus on ollut selvästi muita korkeampi. Taulukko 5. Rajalantien koerakennuskohteesta eri ajankohtina mitatut kantavuudet (E 2 ). Rakenne Lentotuhka KT1 Murske Mittauspiste 2) pl. 12 (KL) pl. 12 (R) pl. 24 (KL) pl. 24 (R) pl. 52 (KL) pl. 52 (R) 1kk valmistumisesta, päällysteen päältä 157 *) 165 *) 95 43 46 35 Kantavuus E 2 (MPa) 1) Kevät 1997, päällysteen päältä 156 17 89 53 36 27 Kevät 1999, päällysteen päältä 118 96 64 46 21 15 Kevät 22, päällysteen päältä KT2 pl. 62 (KL) 42 52 39 82 pl. 62 (R) 26 27 23 74 1) Vuoden 22 kokeet tehty pudotuspainokokein, muut levykuormituskokein. 2) KL = tien keskilinja, R = tien reuna *) Lentotuhkarakenteen mittaukset tehty 2 kk ikäisestä rakenteesta pintamurskeen päältä. Vuoden 1999 kantavuus oli kaikkien rakenteiden kohdalla muita mittauksia matalammalla tasolla ja onkin oletettavaa, että mittausajankohdan olosuhteet poikkesivat ainakin jonkin verran muista (sulamisvaihe). Reunakantavuudet olivat kaikissa rakennevaihtoehdoissa keskitien kan- 154 143 116 98 33 33 Rajalantie.doc 8
tavuuksia matalampia (taulukko 5). Kantavuusmittausten perusteella sivutuoterakenteiden ominaisuudet eivät heikentyneet seurantajakson aikana. Rakennetutkimukset Luopioisten Rajalantiellä on tehty rakennetutkimuksia vuosina 1996, 1997 ja 22 (1 kk, 1 v ja 6 v rakentamisen jälkeen). Lisäksi rakentamisen yhteydessä seurattiin toteutuvaa lujuustasoa työmaalla tehtävien seurantakoekappaleiden avulla (käytetyistä massoista työmaalla tiivistetyt koekappaleet, jotka säilytetty laboratoriossa ja koestettu 28 vrk iässä). Kuitutuhkarakenteet: - Rakennetutkimukset on pyritty toteuttamaan päällystettä mahdollisimman vähän rikkoen ja sen vuoksi näytteenotto on tapahtunut joko näyteputkeen painaen tai poraamalla. Molemmilla tavoilla kuitutuhkakappaleiden ottaminen tierakenteesta on ollut hankalaa ja materiaali vahingoittunut helposti näytteenoton yhteydessä. Tulokset eivät siis täysin vastaa todellista tilannetta rakenteessa. - Kuvassa 4 esitetyt lujuustasot ovat kahden toteutetun kuitutuhkarakenteen keskimääräisiä arvoja. Enemmän tuhkaa sisältävän KT1-rakenteen lujuudet sijoittuvat esitetyn vaihteluvälin yläpäähän ja vastaavasti vähemmän tuhkaa sisältävän rakenteen KT2 arvot alapäähän. - Kuitutuhka on materiaalina myötälujittuva eli puristuessaan materiaali ei varsinaisesti murru vaan jännitys kasvaa muodonmuutosten kasvaessa. Tämän vuoksi ilmoitetut puristuslujuustulokset vastaavat 1 % muodonmuutostasolla vallitsevaa tilannetta. - Rakennenäytteet, jotka otettiin 1 kk ja 1 v rakentamisen jälkeen, otettiin tien reunaalueelta asfalttipinnan ulkopuolelta, jossa kuitutuhkakerroksen tiivistyminen on mahdollisesti ollut jonkin verran heikompaa. Vuonna 22 näyte otettiin ajoradalta. - Käytetystä tutkimustavasta johtuen rakennenäytteiden ottamisen yhteydessä ei ole saatu tarkkaa tietoa kerrospaksuuksien vaihtelusta eikä kerrosten rajapintojen sekoittumisesta. Kuitutuhkakerros on vaikuttanut kuitenkin suhteellisen homogeeniselta ja ehjältä, joskin pehmeähköltä. - Rakennetutkimusten yhteydessä vuonna 22 todettiin, että pl 325 päällysteen paksuus oli oikealla kaistalla.5 m keskilinjasta 7 cm ja sen alla oli 1 cm mursketta. Samalla kohtaa.5 m päässä reunasta (jalkakäytävän korokkeesta) murskepaksuus oli 18 cm, mutta murskeen alla ei ollutkaan lainkaan kuitutuhkaa vaan pohjamaa ulottui murskeeseen saakka. Kuitutuhkakerros on jostain syystä jäänyt rakennusvaiheessa kyseisellä kohdalla liian kapeaksi tai puuttuu kokonaan! - Toisessa vuoden 22 näytteenottopisteessä (KT2, pl 68) päällystepaksuus oli sekä tien keskiosalla että reunalla (oik) 5 cm ja sen alla olevan murskeen paksuus 8-1 cm. Lujuustaso, Rajalantie / kuitutuhkat (2 kpl),8,8 Puristuslujuus [MPa],6,4,2,6,4,2 lab./tavoite seur. / 1 kk rak. / 1 kk rak. / 1 v rak. / 6 v Kuva 4. Rajalantien kuitutuhkarakenteiden puristuslujuudet. Rajalantie.doc 9
- Molempien kuitutuhkien lujuustason todettiin jääneen hieman ennakoitua matalammaksi vaikka rakentamisen yhteydessä tehtyjen seurantakoekappaleiden perusteella käytetty materiaali täyttääkin asetetut vaatimukset. Seurantakoekappaleiden tuloksia ei kuitenkaan voi verrata suoraan rakennenäytteisiin sillä näytteenotto heikentää aina materiaalin lujuutta (seurantanäytteet tiivistetty koesylinteriin, jolloin ne ovat varmasti ehjiä). Ensimmäiset rakennenäytteet (1 kk ja 1 v rakentamisen jälkeen) otettiin tien reunaosalta, jossa materiaali ei ole välttämättä tiivistynyt aivan yhtä hyvin (ja vaihtelut suurempia) kuin tien poikkileikkauksessa keskimäärin. Tämän perusteella voidaan olettaa, että kuitutuhkien lujuustaso ei ole laskenut merkittävästi rasitustekijöiden vaikutuksesta vaikka loppulujuus onkin vähemmän tuhkaa sisältävän rakenteen osuudella jäänyt suunniteltua matalammalle tasolle. Tuhkarakenne: - Näytteenotto tehtiin vuonna 1996 sahaamalla näyte tuhkakerroksesta, ja vuonna 22 näytteet otettiin poraamalla. - pl 135 tehtyjen tutkimusten perusteella päällysteen paksuus on noin 5 cm ja sen alla on suunnitelman mukaisesti 1 cm mursketta. Tuhkakerroksen paksuutta ei saatu määritettyä tarkasti. - Tuhkan yläpinta oli hyvin selkeä ja tuhkakerros on kiinteää ja lujaa. Kerroksessa havaittiin jonkin verran vaakasuuntaista hiushalkeilua, keskitiellä koko paksuudelta, reunalla kerroksen yläosassa. - Tuhkakerroksen lujuusominaisuudet täyttivät selvästi ennakkotutkimusten perusteella valitut kriteerit lujuuden osalta. Kuukausi rakentamisen jälkeen määritetty matalahko lujuus johtuu tuhkan hitaasta alkulujittumisesta ja loppulujuus (kuuden vuoden päästä) vastasi hyvin rakentamisen aikana määritettyä tasoa (Kuva 5 ja Taulukko 6). - Kokonaisuutta ajatellen tuhkakerroksen lujuustaso on ylittänyt tavoitteen eikä siinä ole ollut havaittavissa selvää ominaisuuksien heikkenemistä. Esiintyvä halkeilu on jonkin verran heikentänyt kerroksen ominaisuuksia, mutta siitä huolimatta kerros on toiminut ainakin vielä 6 vuoden jälkeen selkeästi laattamaisena rakenteena. Lujuustaso, Rajalantie / LT Puristuslujuus [MPa] 3 2,5 2 1,5 1,5 lab./tavoite seur. / 1 kk rak. / 1 kk rak. / 6 v 3 2 1 Kuva 5. Rajalantien tuhkarakenteen puristuslujuudet. Rajalantie.doc 1
Taulukko 6. Rajalantien koerakenteiden puristuslujuudet. Rakenne Lentotuhka KT1 KT2 Mittauspisteet pl. 11 pl. 135 pl. 23 pl. 325 pl. 59 pl. 68 Tavoite Puristuslujuus (MPa) 1) 1 kk rakentamisesta 1) 1 % muodonmuutos, 2) puristusmurtolujuus 1 v rakentamisesta 6 v rakentamisesta 1.2-1.5.269 2) 2.2 2.8.4.5.445.15.24.3.4.219.223.26 Instrumentointi Rajalantiellä on tehty lämpötilamittauksia vuosina 1996-22 kuitutuhka- ja murskerakenteista. Lämpötila-anturit on asennettu 15 cm, 3 cm, 55 cm ja 85 cm syvyydeltä päällysteen pinnasta ja niiden perusteella on seurattu roudan tunkeutumista tierakenteeseen. Varsinaisia roudan maksimisyvyyden mittauksia ei ole tehty (alin anturi vain 85 cm syvyydessä). Tulosten (taulukko 7) perusteella voidaan todeta seuraavaa: - Lämpötilamittausten perusteella roudan eteneminen on ollut kuitutuhkarakenteissa hieman hitaampaa kuin vertailukohtana käytetyllä murskeosuudella. Ero on suhteellisen pieni, mutta kuitutuhkakerros toimii selkeästi eristeenä. Ero tuhka- ja murskerakenteisiin ilmenee tierakenteen nopeampana lämpötilan laskuna jäätymisvaiheessa ja yläosan lämpötilan hitaampana kohoamisena sulamisvaiheessa. - Maksimaalista routasyvyyttä ei voida tulosten perusteella tarkasti määrittää, mutta vaikuttaa siltä ettei eri rakenteiden välillä esiinny tältä osin ratkaisevia eroja. - Reunoilla roudan eteneminen oli hitaampaa kuin tien keskilinjalla. - Alimmista antureista (85 cm syvyydellä ) mitatut minimilämpötilat on esitetty alla olevassa taulukossa. Tuloksia tarkasteltaessa on huomattava, että eri vuosien mittausajankohdat poikkeavat jonkin verran toisistaan, joten tulokset eivät ole aivan suoraan keskenään verrannollisia. Taulukko 7. Rajalantien koerakenteiden lämpötilamittaukset alimmassa mittauspisteessä (85 cm). Rakenne Lämpötila 85 cm syvyydessä (ºC) Talvi 1996-97 Talvi 1997-98 Talvi 1998-99 Talvi 1999-2 Talvi 21-2 Kuitutuhka 1 (KL) -1.1 -.8 -.5 -.2 -.2 Kuitutuhka 1 (R) -.1 -.3 -.1 > > Kuitutuhka 2 (KL) -2.4 -.7 -.7 -.4 -.6 Kuitutuhka 2 (R) -1.6 -.2 -.1 -.4 -.1 Murske (KL) -2.5 -.3 -.6 -.7 anturi rikki Murske (R) -1.3 -.1 -.4 -.3 Rajalantie.doc 11
Siirtymämittauksilla on havaittu, että talvisin suurimmat routanousut ovat murskerakenteessa ja pienimmät KT1-rakenteessa (kuvat 6 ja 7). Suurimmillaan murskerakenteen routanousu on ollut yli 13 mm talven 1999 aikana. KT1-rakenteessa on mitattu myös painumia (max. 12 mm). Routanousut ovat tien keskilinjalla suurempia kuin reunoilla, poikkeuksena KT2-rakenne talvella 1998. Talven 2 jälkeen murske- ja KT2 rakenteiden siirtymät ovat jääneet vakiotasolle, josta on pääteltävissä antureiden jumiutuneen. Kuitutuhkarakenteiden kohdalla routanousut ovat selvästi olleet pienempiä kuin murskerakenteen kohdalla. Painuma (-) ja nousu (+) [mm] 14 12 1 8 6 4 2 Murske Murske KT2 KT2 KT1 KT1 Rajalantie, Luopioinen KT1 (KL) KT1 (R) Murske (KL) Murske (R) KT2 (KL) KT2 (R) -2 Syyskuu 1996 Marraskuu 1996 Helmikuu 1997 Huhtikuu 1997 Heinäkuu 1997 Lokakuu 1997 Helmikuu 1998 Huhtikuu 1998 Kuva 6. Rajalantien siirtymämittaukset kuitutuhka- ja murskerakenteista vuosilta 1996-98. Rajalantie, Luopioinen 14 Painuma (-) ja nousu (+) [mm] 12 1 8 6 4 2 Anturit rikki? KT2 (R) Murske (KL) Murske KT2 KT1 KT1 (R) KT1 (KL) KT1 (R) Murske (KL) Murske (R) KT2 (KL) KT2 (R) -2 Elokuu 1998 Marraskuu 1998 Maaliskuu 1999 Elokuu 1999 Maaliskuu 2 Maaliskuu 21 Maaliskuu 22 Syyskuu 22 Kuva 7. Rajalantien siirtymämittaukset kuitutuhka- ja murskerakenteista vuosilta 1998-22. Rakenteiden kosteusmittauksia on tehty vuosina 1996-1999. Vuonna 22 anturit eivät enää toimineet luotettavasti, joten tuloksia ei ole siitä alkaen enää käytettävissä. Tilavuusvesipitoisuutta mittaavat anturit oli asennettu kuitutuhkakerroksen ylä- ja alaosaan sekä kerroksen ala- Rajalantie.doc 12
puoliseen pohjamaahan/vanhaan tierakenteeseen (16, 33 ja 37 mm päällysteen pinnasta). Vertailuosuudella mittaussyvyydet olivat samat. Kosteusmittaukset rakenteista osoittavat, että kosteuspitoisuus kaikissa rakennetyypeissä on pysynyt samalla tasolla eri ajankohtina paitsi syksyllä 1998, jolloin rakenteen kosteuspitoisuus on lisääntynyt. Ylimpään mittausanturiin verrattuna kosteuspitoisuus on lisääntynyt huomattavasti (kuvat 8 ja 9). Murskerakenteessa keskilinjalla alimmalla syvyydellä (kuva 1) ja KT2- rakenteessa (kuva 12) ylimmällä syvyydellä (16 cm tien pinnasta) sijaitsevasta kosteusmittausanturista ei saatu signaalia tietyn ajankohdan jälkeen tehdyissä mittauksissa, joten mittaustulokset puuttuvat niiltä osin. Kosteusmittausten tulosten laskennan ja tulkinnan on tehnyt Soilmetric Ky. Kosteusmittaustulokset ovat kuvissa 8-13. Kosteuspitoisuus [til.-%] 6 5 4 3 2 1 4.12.96 21.5.97 13.1.97 29.5.98 13.11.98 23.8.99 16 m m 33 m m 37 m m Ajankohta Kuva 8. Kosteusmittaukset KT1-rakenteesta (keskilinja). Kosteuspitoisuus [til.-%] 6 5 4 3 2 1 4.12.96 21.5.97 13.1.97 29.5.98 13.11.98 23.8.99 16 m m 33 m m 37 m m Ajankohta Kuva 9. Kosteusmittaukset KT1-rakenteesta (reuna). Rajalantie.doc 13
Kosteuspitoisuus [til.-%] 35 3 25 2 15 1 5 4.12.96 21.5.97 13.1.97 29.5.98 13.11.98 23.8.99 16 m m 33 m m 37 m m Ajankohta Kuva 1. Kosteusmittaukset Mk-vertailurakenteesta (keskilinja). Kosteuspitoisuus [til.-%] 5 4 3 2 1 4.12.96 21.5.97 13.1.97 29.5.98 13.11.98 23.8.99 16 m m 33 m m 37 m m Ajankohta Kuva 11. Kosteusmittaukset Mk-vertailurakenteesta (reuna). kosteuspitoisuus [til.-%] 5 4 3 2 1 4.12.96 21.5.97 13.1.97 29.5.98 13.11.98 23.8.99 16 m m 33 m m 37 m m Ajankohta Kuva 12. Kosteusmittaukset KT2-rakenteesta (keskilinja). Rajalantie.doc 14
Kosteusmittaukset [til.-%] 6 5 4 3 2 1 4.12.96 21.5.97 13.1.97 29.5.98 13.11.98 23.8.99 16 m m 33 m m 37 m m Ajankohta Kuva 13. Kosteusmittaukset KT2-rakenteesta (reuna). Yhteenveto vuosilta 1996-22 - Kuitutuhkaa käytettäessä on pystytty merkittävästi ohentamaan katurakenteessa tarvittavaa rakennepaksuutta. Sillä on suuri merkitys paitsi tarvittaviin massamääriin myös katua reunustavan koivukujan säilymiseen (ei ole tarvittu juuret tuhoavaa massanvaihtoa). - Rajalantien kuitutuhka- ja tuhkarakenteet ovat käyttökokemusten perusteella toimineet varsin hyvin ja tie on pysynyt kaikkien sivutuoterakenteiden osalta selvästi paremmassa kunnossa kuin vertailurakenteena toiminut murskeosuus. - Kuitutuhkaosuuksilla mitatut routanousut ovat olleet selkeästi murskeosuutta pienempiä ja kerrokset ovat toimineet myös jonkin verran lämmöneristeenä. - Tuhkarakenteen lujuustaso on vastannut rakentamisvaiheessa esiintyneestä tuhkan kuivumisongelmasta huolimatta suunniteltua, mutta sen osalta on havaittavissa jonkin verran halkeilua. Halkeilu ei kuitenkaan, ainakaan vielä tässä vaiheessa, ole vaikuttanut rakenteen toimivuuteen tai kestävyyteen (hiushalkeilua tuhkakerroksessa, päällyste ehjä). Kuitutuhkakerrosten lujuustaso on puolestaan jäänyt jonkin verran tavoitetason alapuolelle, mutta rakenteiden toimivuuteen tai kestävyyteen sillä ei ole ollut seurannan perusteella ratkaisevaa vaikutusta. - Sivutuoterakenteiden osuudella kantavuus on ollut selvästi murskeosuutta parempi eikä niissä ole tapahtunut rakenteen toimivuuden kannalta ratkaisevia muutoksia kantavuuden tai lujuusominaisuuksien suhteen. Sen sijaan murskerakenteen kantavuus on ollut lievässä laskusuunnassa ja vaurioituminen selvästi muita osuuksia runsaampaa. 2.2.2 Ympäristökelpoisuus Ympäristöseurantaa varten salaojien kokoojakaivoista otettujen pintavesinäytteiden analyysitulokset osoittavat talousveden enimmäispitoisuuksiin (STM 74/94) verrattuna, että kromin, nikkelin ja lyijyn pitoisuudet ovat ylittäneet talousveden terveydelle vaarallisen aineen osalta pitoisuudelle asetetut vaatimukset. Verrattuna ns. 1-kertaisiin talousvesiarvoihin, ovat sekä kromi, nikkeli että lyijypitoisuudet hyvin alhaisia. Teknis-esteettisten laatuvaatimusten osalta ovat ylittyneet rauta- ja alumiinipitoisuudet. Nämä pitoisuudet ovat ylittyneet jonkin verran jo aikaisemmilla näytteenottokerroilla. Orgaanisen hiilen kokonaispitoisuus (TOC) ylittää tavoitearvon jokaisella näytteenottokerralla, myös ennen rakentamista otetussa näytteessä. Pitoisuuksien kasvamiseen saattavat olla syynä kesän 1999 vähäiset sateet, jolloin salaojakaivoon kertyneet vesimäärät ovat olleet aikaisempia kesiä pienempiä ja kaivoa ei tyhjennetty ennen näytteenottoa. Liitteen 1 taulukossa 1. on aikaisemmin otetuista vesinäytteistä analysoidut pitoisuudet ja taulukossa 2. viimeisimmän näytteenottokerran analyysitulokset sekä ennen rakentamista otetun ns. referenssinäytteen analyysitulokset. Analyysit 11.7.96-11.8.97 välisenä aikana otetuista näytteistä on tehnyt Hämeen ympäristökeskuksen laboratorio sekä 31.8.98 ja 13.9.99 otetusta näytteestä Kokemäen vesistön vesiensuojeluyhdistyksen laboratorio. Rajalantie.doc 15
3. Seurantatutkimukset 28 3.1 Tekniset 3.1.1 Rakennetutkimukset Huhtikuussa 28 otettiin paalujen 23, 34, 68 ja 672 kohdalta koekappaleet kuitutuhkarakenteista rakennetutkimuksia varten. Koekappaleiden puristuslujuudet ja porauksen yhteydessä tehdyt havainnot on esitetty taulukossa 8. Taulukko 8. Rakennetutkimuksen tulokset. Paalu Tarkenne Puristuslujuus (kpa) Kommentit Koerakenteen keskiarvo 23 kesk A 38/ 1% 23 kesk B 265/ 1% Tie on melko hyväkuntoinen, reunat hieman painuneet. Asfalttipäällysteessä havaittiin muutama pituushalkeama. Murske- ja kuitutuhkakerrosten välinen raja on melko selkeä. Kuitutuhkakerroksen yläosassa havaittiin muutamia murskerakeita. Kuitutuhkakerros ei ole kovin luja. Reunalla materiaali hajosi poratessa terän sisään. Puolet poratuista näytteistä hajosi. Kuitutuhkarakenne KT1 269 kpa 34 163/ 9% Tien porauspisteessä todettiin pahoja verkkohalkeamia. Kuitutuhkakerroksen pinta näytti melko selkeältä. Kerros ei ole kovin lujan tuntuinen, jalalla painamalla antaa hiukan periksi. 68 kesk A 62/ 6% 68 kesk B 16/ 8% Tie on tutkimuspisteen osuudella virheetön. Kuitutuhkakerroksen yläpinta on selkeä ja sekoittumaton. Reunalla oli joitakin murskerakeita painuneena kuitutuhkakerroksen yläosaan. Kuitutuhka ei ollut kovin lujan tuntuista Reunalla porattaessa materiaali hajosi terään. Keskeltä saatiin kohtalaiset koekappaleet. Koekappaleet olivat hieman joustavan tuntuisia. Kuitutuhkarakenne KT2 89 kpa 672 1/8% Tien molempien kaistojen keskellä todettiin pahat (5 mm) raidepainumat. Kuitutuhkakerroksen yläpinta oli selkeä, joitakin murskerakeita oli tosin painunut kuitutuhkakerrokseen. Kerros oli ehjä, mutta ei lujan tuntuinen, ja antaa hiukan periksi jalalla painamalla. Kahdella yrittämällä saatiin yksi kohtalainen porakappale. Koekohteiden materiaalit olivat koekappaleissa myötölujittuvia. Prosenttilukema puristuslujuuden perässä (taulukko 8) osoittaa koekappaleen suhteellista murtumismuodonmuutosta puris- Rajalantie.doc 16
tuksen aikana. Kuitutuhkaosuudella (KT1 / plv 16-35) puristuslujuuksien keskiarvo oli 269 kpa, joka on selkeästi parempi kuin toisella kuitutuhkaosuudella (KT2 / plv 55-794;89 kpa). Kuitutuhkarakenteen KT1 (enemmän tuhkaa sisältänyt seos) osuudella puristuslujuus on kasvanut vuoden 22 lujuuksista. Vuonna 22 rakenteen keskimääräinen puristuslujuus oli 24 kpa. Kuitutuhkarakenteen KT2 (vähemmän tuhkaa sisältänyt seos) osuudella puristuslujuus on selkeästi pienentyneet vuoden 22 lujuuksista. Vuonna 22 rakenteen keskimääräinen puristuslujuus oli 26 kpa. Enemmän tuhkaa sisältänyt osuus on siis säilyttänyt lujuutensa, mutta vähemmän tuhkaa sisältäneen osuuden lujuus on merkittävästi alentunut. 3.1.2 Kuntokartoitus Silmämääräinen kuntokartoitus tehtiin rakennetutkimusten ja näytteenoton yhteydessä 25.4.28. Kuntokartoituksen perusteella perusparannetun tien kunto oli sivutuoterakenteiden osalta huonontunut vuoden 22 tuloksista. Sivutuoterakenteet olivat tuolloin selvästi vertailuosuutta paremmassa kunnossa. Vuoden 28 kuntokartoituksen tulokset on lueteltu seuraavassa: - Vertailuosuus oli paaluvälillä 46-55 laajalti verkottunut ja pituussuuntaisia syviä painumia esiintyi sekä tien reunoilla että keskellä. Lisäksi koko vertailurakenteen osuudella esiintyy runsaasti pituus- ja poikittaissuuntaista halkeilua tien keskiosalla. Halkeamat ovat pääosin 5-2 mm levyisiä. Lisäksi esiintyy halkaisijaltaan,3-,5 m reikiä. Vertailurakenne oli jakautunut vaurioiltaan selkeästi kahteen eri osaan. Syynää tähän saattaa olla erot pohjamaassa sekä tien kaltevuudessa ja kuivatuksessa. Tasaisella osuudella halkeamat olivat vallitsevin vauriotyyppi ja loivalla mäkiosuudella verkkohalkeamia esiintyi runsaasti. - Enemmän tuhkaa sisältävällä KT1-kuitutuhkaosuudella on verkkohalkeilua laajimmin paaluvälillä 16-23 sekä yksittäisissä kohdissa. Lisäksi osuuden vasemman kaistan reuna on lievästi painunut verkottuneilta osuuksilta. Halkeamia on osuudella varsin vähän verrattuna muihin koerakenne- ja vertailuosuuksiin. - Vähemmän tuhkaa sisältävällä KT2-kuitutuhkaosuulla on useita jaksoja, joissa esiintyy verkkohalkeilua, halkeamia ja painumia. Poikkihalkeamia ei esiinny tällä osuudella lainkaan. - Puristuslujuustulokset korreloivat edellä mainittujen tulosten kanssa. 3.1.3 IRI- ja URA-mittaukset Rajalantien tasaisuus- ja urasyvyysmittaukset tehtiin 29.5.28. Kuvat 15 ja 16 esittävät mittaustulokset. Taulukossa 9 on esitetty keskimääräiset tasaisuusarvot koko rakennuskohteelle ja koerakenne- sekä vertailurakennekohtaisesti. Tiehallinnon kuntoluokituksen mukaan (TIEH 32969-v) tien kunto vaihtelee kaikilla osuuksilla tasaisuusmittausten (IRI) perusteella tyydyttävästä huonoon. Urautuminen vastaa hyvää ja varsinkin lentotuhkaosuudella erinomaista kuntoa. Urautuminen on vähäistä, sillä tien kautta ei kulje raskasta liikennettä. Taulukko 1 esittää PMS-mittauksiin liittyen päällystyksen ohjelmoinnissa käytettäviä kuntorajoja. Luvut ovat toimenpiderajoja eli laukaisevat toimenpidetarpeen kun peräkkäisiä satametrisiä on riittävästi. Tuloksena saadun tasaisuuden perusteella tien pintakunto on korjausta edellyttävässä kunnossa. Lentotuhkarakenteessa LT1 mitattu IRI-arvo on samaa luokkaa kuin kohteella keskimääräisesti tai vertailurakenteessa. URA-arvo on kohteen pienin. Kuitutuhkarakenteen KT1 mitattu IRI-ja URA-arvot ovat pienempiä kuin kohteella keskimääräisesti ja vertailurakenteilla. Kuitutuhkarakenteen KT2 IRI-arvot ovat samaa luokkaa kuin vertailurakenteella. URA-arvot ovat hieman parempia kuin vertailurakenteessa. Tehdyt havainnot tulee suhteuttaa rakenteen käyttöikään. Rajalantie.doc 17
Taulukko 9. Kohteen tasaisuusmittauksien (29.5.28) keskiarvot paaluväleittäin/kaistoittain. IRI URA keksiarvo min maks keksiarvo min maks -76 5.8 1.9 15.8 6.1.7 39.4 oikea 5.7 1.9 14.8 7.3.9 39.4 vasen 6. 1.9 15.8 4.9.7 29.5 LT1 95-16 6.1 3.2 7.9 3.6 1.5 6.2 oikea 6.1 4.8 7.5 3.8 1.5 6.2 vasen 6.2 3.2 7.9 3.4 2.1 5.5 KT1 16-35 5. 2.3 11.1 5.3.7 2.6 oikea 4.7 2.3 9.3 8. 1.7 2.6 vasen 5.3 2.3 11.1 2.7.7 7.5 Vertailu 35-55 6.2 2.2 15.8 8.2.7 39.4 oikea 5.9 2.3 14.8 9.6 2.1 39.4 vasen 6.5 2.2 15.8 6.9.7 29.5 KT2 55-794 6.2 1.9 15.8 7.4.7 39.4 oikea 6.1 1.9 14.8 8.1 1.9 39.4 vasen 6.5 1.9 15.8 6.7.7 29.5 Taulukko 1: Päällystyksen ohjelmoinnissa käytetyt kuntorajat KVL (keskimääräinen vuorokausiliikenne= ajon./vrk) >6 6-15 15-35 <35 Urasyvyys, mm 15 16 17 18 < 8 km/h 16 17 18 19 Tasaisuus, IRI mm/m 2,5 2,5 3,5 3,5 < 8 km/h 2,5 3,5 4,1 4,1 Vauriosumma, m2 AB 3 5 7 14 PAB 4 6 8 14 Rajalantie.doc 18
IRI(mm) 2 18 16 TASAISUUSMITTAUS, IRI - 1m (mm/m) Oikea Vasen 14 12 1 8 6 4 2 LT KT1 vertailu KT2 3 6 1 13 16 19 22 25 28 31 34 37 4 43 46 49 52 55 58 61 64 67 7 73 76 Paalu Kuva 14. Tasaisuusmittauksen tulokset kesällä 28. IRI(mm) 4 35 URASYVYYS, URA - 1m (mm/m) Oikea Vasen 3 25 2 15 1 5 3 6 1 13 16 19 22 25 28 31 34 37 4 43 46 49 52 55 58 61 64 67 7 73 76 Paalu LT KT1 vertailu KT2 Kuva 15. Urasyvyydet kesällä 28. Rajalantie.doc 19
3.2 Ympäristökelpoisuus Kohteessa ei ole tehty ympäristöseurantaa UUMA-inventaariprojektin yhteydessä, koska aikaisempia salaojakaivoja ei enää ollut käytettävissä 3.3 Haastattelut Elokuussa 28 tiemestarihaastattelukierroksen yhteydessä (15.8.28) Pälkäneen kunnan rakennusmestari Asko Valkama totesi seuraavaa: Ensimmäiseksi kuitutuhkalla toteutetuksi koekohteeksi tien kunto on edelleen kelvollinen. Tien alkuperäinen kunto ennen koeratkaisuja oli todella huono. Pohjamaa on silttiä ja routivaa moreenia, jossa isot kivet aiheuttavat epätasaista routimista. Koeosuuksilla pyrittiin etsimään sopivaa ratkaisua nimenomaan routaongelmiin. Lisäksi asutuksen keskelle sijoittuvan kadun reunan puusto haluttiin säästää, joten pohjamaan kaivuu haluttiin mahdollisimman vähäiseksi. Routaeristys on koerakenteiden kohdalla toiminut hyvin varsinkin lentotuhka- ja kuitutuhkarakenteessa KT1. Kuitutuhkarakenteessa KT2 pinnan vaurioituminen ja kantavuusongelma ovat tulleet esiin vasta viimevuosien aikana. Tällä hetkellä vertailurakenteen ja kuitutuhkarakenteen KT2 osuuksilla päällyste on halkeillut ja verkottunut. Kantavuus heikkenee entisestään, mikäli uutta päällystettä ei saada. Nopealla reagoinnilla voitaisiin edelleen säästää ylläpitokustannuksia, kun tien eristävät rakenteet voidaan säilyttää ja kunnostustoimenpiteet voidaan kohdistaa pelkästään pinnan tasausmurskekerrokseen ja päällysteeseen. Toimenpiteeksi riittäisi todennäköisesti pinnoitteen rouhinta, murskeenlisäys, tiivistäminen ja päällystäminen. Murskekerroksen ja päällysteen kerrospaksuuksissa ei tulisi tässä kohden tinkiä ja kerrospaksuudet tulisi toteuttaa erilliseen kantavuusmitoitukseen perustuen. Valkaman mukaan Rajalantien koerakenteita arvioitaessa on otettava huomioon varsin haasteelliset olosuhteet sekä koerakenteiden ja vertailurakenteen välinen huolellinen vertailu. Perinteisenä murskerakenteena toteutettu vertailuosuus on kärsinyt routimisesta ja kantavuuden puutteesta tien reunoilla jo pitkään. Vertailuosuudella tien ulkopuolinen kuivatus on edelleen kunnossa, joten routimisen syy löytyy tierakenteesta. Rajalantien kunnossapitokustannukset ovat olleet samaa luokkaa kuin muilla alueen vastaavantasoisilla teillä. Vertailuosuuden kantavuus reunoilla on heikompaa kuin keskellä. Kun tie on lisäksi kapea, autojen kohtaamistilanteissa autot väistävät tien reunan kautta ja kuormitus johtaa reunojen painumiseen. Yksittäisiä suuria vaurioita esiintyy vertailurakenteessa ja molemmilla kuitutuhkaosuuksilla. Vaurioiden laajuus ja esiintymistiheys ovat suurimmat vertailurakenteessa. Vertailuosuus lähti vaurioitumaan heti ensimmäisten vuosien aikana pahentuen vuosi vuodelta. Uusiorakenteet ovat olleet varsin hyvässä kunnossa noin 1 vuotta, jonka jälkeen paikalliset vauriot ovat syntyneet. Jos uusiorakenteet halutaan säilyttää, tien kantavuus paranee uuden päällysteen ansiosta. Koerakenteista opittiin, että liian kuiva tuhka ei lähde kovettumaan ja rakentamisen aikana tuhkan kosteudesta tulee huolehtia. Samoin kuitutuhkara- Rajalantie.doc 2
kenteiden kohdalla koerakenteet osoittivat, että tuhkan osuutta rakenteessa tulee kasvattaa rakenteen jäykkyyden lisäämiseksi. Kohteelle ei alun perin voitu asettaa kovin suuria tavoitteita. Pohjaolosuhteiden ja olemassa olevan infran säilyttämisen vuoksi rakenteet ovat hyvin ohuita ja pohjamaa routivaa. Toteutus oli kunnalle edullinen ja alkuperäiset tavoitteet on saavutettu. Kohde on edelleen paremmassa kunnossa kuin lähtötilanteessa ennen koerakentamista. Kokonaisuutena koerakenteisiin voi olla tyytyväinen. 4. Tutkimustulosten arviointi Rajalantien kohde on 12 vuotta vanha eli vanhin olemassa oleva kuitutuhkarakenne pitkäaikaiskestävyyden ja toimivuuden seurannassa. Tekniset tutkimukset ovat olleet monipuoliset. Valitettavasti kaikkea seurantaa ei ole voitu toteuttaa enää vuonna 28 mm. instrumenttien rikkoutumisen ja tien alueella tehtyjen kaivausten vuoksi. Ympäristötutkimukset ovat perustuneet vain salaojien kokoomakaivoista otettavien vesinäytteiden analyysiin. Saatuja tutkimustuloksia on ollut vaikea tulkita paitsi täysin mahdollisten rakenteiden ulkoisten vaikutusten perusteella myös sen johdosta, että esim. merkillepantavasti kohonneet ja talousveden laatuvaatimukset ylittävät alkuainearvot ovat olleet suhteellisen pieniä sekä käytetyssä lentotuhkassa että kuitusavessa. Vuonna 22 tehdyn kuntokartoituksen perusteella perusparannetun tien kunto oli kuitutuhkarakenteiden osalta hyvä. Kuitutuhkarakenteet olivat tuolloin selvästi vertailuosuutta paremmassa kunnossa. Vuoden 28 kartoituksessa myös kuitutuhkarakenteissa havaittiin ongelmia. KT1:n vauriot olivat kuitenkin vähäisempiä kuin KT2:n. KT1 sisältää enemmän tuhkaa (4%), ja rakennenäytteistä vuonna 28 mitatut lujuudet ovat korkeammat kuin vuoden 22 näytteiden lujuudet (269 kpa vs. 24 kpa). KT2 osuudelta (tuhkaa 2%) otettujen näytteiden lujuudet olivat puolestaan alemmat kuin aikaisemmin. Rakennetutkimuksen ja kuntokartoituksen tulokset vastaavat hyvin toisiaan. IRI/URA mittauksien perusteella ainakin tien pintakunto edellyttää kunnostustoimenpiteitä. Huolimatta seurannan aikana todetuista muutoksista ja vaurioista, Rajalantien peruskorjausta sivutuoterakenteilla pidetään erittäin taloudellisena ja teknisesti onnistuneena ratkaisuna, johon rakennuttaja (ent. Luopioisten, nyk. Pälkäneen kunta) on erittäin tyytyväinen. Viitteet STM 94: Sosiaali- ja terveysministeriön päätös talousveden laatuvaatimuksista ja valvontatutkimuksista 74/1994. Annettu Helsingissä 21.1.2994 (www.finlex.fi/fi/laki/alkup/1994/199474) TIEH 32969-v. Tieomaisuuden yhtenäinen kuntoluokitus. Tiehallinnon selvityksiä 57/25. Verkkojulkaisu pdf (www.tiehallinto.fi/julkaisut) Vaajasaari, K., Dahlbo, H. ja Pönni, S. (1997). Liukoisuustestit jätteiden kaatopaikkakelpoisuuden määrittämisessä. Väliraportti. Alueelliset ympäristöjulkaisut 47. Hämeen ympäristökeskus. Rajalantie.doc 21
Taulukko 1. Rajalantien paaluilta 24 ja 46 otettujen vesinäytteiden pitoisuudet. 11.7.1996 otettu näyte on ennen rakentamista otettu ns. referenssinäyte. Vesinäytteet on otettu salaojien kokoojakaivoista. Taulukossa on myös talousveden terveydelle vaarallisten aineiden ja teknis-esteettisten laatuvaatimusten enimmäispitoisuudet (Sosiaali- ja terveysministeriön päätös 74/94). Analysoitu pitoisuus on alleviivattu, mikäli se ylittää talousveden enimmäispitoisuuden. Analysoitu aine Pitoisuus näytteessä [mg/l] pl 24 Pitoisuus näytteessä [mg/l] pl. 46 Talousveden enimmäispitoisuudet [mg/l] Näytepvm 11.7.96 1.1.96 14.11.96 11.8.97 31.8.98 1.1.96 * 14.11.96 11.8.97 31.8.98 * Luokka 1 Luokka 2 kloridi 2,9 1,1 3,7,7 2,7 66 34 1 fluoridi,7,6,95,95,8,55,65 1,5 rauta <,12 <,12,42,33,3,38 1,8,2 alumiini,15,8,36,42,95,38 1,4,2 kalsium 19,2 8,3 22 17 22 36 32 1 kadmium,3,6,13,11,1,18,19,5 kromi,35,19,18,17 <,1,22,66,5 kupari,45,14,55,45,5,96,32 1, elohopea,2,1 <,1 <,7 <,5 <,1 <,7,1 magnesium 2,8,74 3,4 2,6 3,3 11 11 5 nikkeli,21,1,32,2 <,1,55,62,2 lyijy <,3 <,3,45,45 <,1,37,14,1 sinkki,39,22,73,52,11,16,43 3 arseeni,59,32,12,8 <,1,18,17,1 sulfaatti 14 4,9 24 13 14 48 52 15 koboltti,11 <,3,41,35 <,1,16,22,4 TOC 7,7 2,4 5, 9,3 4,8 4,9 21 (2,) ** * kaivo on ollut kuiva ** tavoitearvo, ei enimmäispitoisuus Luokka 1. Terveydelle vaarallisten aineiden enimmäispitoisuus Luokka 2. Teknis-esteettiset laatuvaatimukset Liite 1 L:\projektit\ama\82113231_UUMA-inventaari\Raportointi ja ohjaus\3231-raportointi_28\loppuraportti_28\uuma-33-liitetiedostot\rajalantie.doc 1
Liite 1 Taulukko 2. Rajalantien paaluilta 24 ja 46 otettujen vesinäytteiden pitoisuudet. 11.7.1996 otettu näyte on ennen rakentamista otettu ns. referenssinäyte. Vesinäytteet on otettu salaojien kokoojakaivoista. Taulukossa on myös talousveden terveydelle vaarallisten aineiden ja teknis-esteettisten laatuvaatimusten enimmäispitoisuudet (Sosiaali- ja terveysministeriön päätös 74/94). Analysoitu pitoisuus on alleviivattu, mikäli se ylittää talousveden enimmäispitoisuuden. Analysoitu Pitoisuus näytteessä [mg/l] Pitoisuus näytteessä [mg/l] Talousveden enimmäispitoisuudet aine pl 24 pl. 46 [mg/l] Näytepvm 11.7.96 13.9.99 1.1.96 * 13.9.99 * Luokka 1 Luokka 2 kloridi 2,9 1,3 1 fluoridi,7 <,5 1,5 rauta <,12 58,2 alumiini,15 37,2 kalsium 19,2 14 1 kadmium,3,14,5 kromi,35,13,5 kupari,45,11 1, elohopea,2,5,1 magnesium 2,8 15 5 nikkeli,21,86,2 lyijy <,3,66,1 sinkki,39 2, 3 arseeni,59,31,1 sulfaatti 14 6,8 15 koboltti,11 <,1,4 TOC 7,7 5,8 (2,) ** * kaivo on ollut kuiva ** tavoitearvo, ei enimmäispitoisuus Luokka 1. Terveydelle vaarallisten aineiden enimmäispitoisuus Luokka 2. Teknis-esteettiset laatuvaatimukset L:\projektit\ama\82113231_UUMA-inventaari\Raportointi ja ohjaus\3231-raportointi_28\loppuraportti_28\uuma-33-liitetiedostot\rajalantie.doc 2