JOONAS SALONEN ONTELOVESIEN PAIKANNUS MAATUTKA- LUOTAUKSELLA. Kandidaatintyö

JOONAS SALONEN ONTELOVESIEN PAIKANNUS MAATUTKA- LUOTAUKSELLA Kandidaatintyö Tarkastaja: TkL Olli Teriö Työ jätetty tarkastettavaksi 5. huhtikuuta 2013

II TIIVISTELMÄ TAMPEREEN TEKNILLINEN YLIOPISTO Rakennustekniikan laitos SALONEN, JOONAS: Ontelovesien paikannus maatutkaluotauksella Kandidaatintyön nimi englanniksi: Locating free water with GPR from hollow core concrete slabs Kandidaatintyö, 30 sivua, 10 liitesivua Huhtikuu 2013 Pääaine/painotus: Talonrakentaminen/ Rakennustuotanto Tarkastaja: TkL Olli Teriö Avainsanat: Ainetta rikkomaton tutkimusmenetelmä, Maatutkaluotaus, Ontelolaatta, Ontelovesi, Ontelolaattojen vesireiät Ontelolaattoihin jäävä rakennuskosteus aiheuttaa kiusallisia ongelmia rakennusten käyttäjille ja rakentajille. Ontelolaattojen ontelovedet saattavat tulla läpi laatan alapinnasta jo rakennusaikana tai vasta useiden vuosien kuluttua. Ontelolaatoissa käytettävän betonin tiiveydestä johtuen kosteus voi pysyä onteloissa pitkäänkin. Ontelovesien tarkkaan paikantamiseen ei ole ollut aiemmin toimivaa menetelmää. Ontelovedet pystytään kyllä poistamaan poraamalla laatan alapintaan reikiä, mutta nykyään reiät porataan lähinnä sattumanvaraisesti sinne, mistä vettä näyttäisi tulevan läpi. Tämän kandidaatintyön tavoitteena oli tutkia maatutkaluotauksen soveltuvuutta ontelovesien paikantamiseen ontelolaatoista. Tässä opinnäytetyössä käytettiin kahta maatutkaluotainta, jotka saatiin käyttöön Roadscanners Oy:ltä. Työssä käytettiin yhdysvaltalaisen GSSI:n valmistamaa SIR-3000 -maatutkalaitteistoa ja italialaisen IDS:n valmistamaa RIS Hi-BrigHT - maatutkalaitteistoa. Roadscanners Oy oli muutenkin vahvasti mukana kandidaatintyössä, sillä yritykseltä oli työntekijöitä suorittamassa työssä tehtyjä testimittauksia. Maatutkaluotausta käytetään Suomessa nykyään lähinnä maan rakenteisiin liittyvissä tutkimuksissa ja esimerkiksi siltojen vesieristeiden kuntotutkimuksissa. Maatutkaluotaus perustuu radioaaltotaajuudella toimiviin sähkömagneettisiin aaltoihin, joiden avulla pystytään tutkimaan rakennetta. Maatutkaluotaimessa olevan antennin avulla voidaan lähettää pulsseja tutkittavaan rakenteeseen. Pulssit synnyttävät heijasteita tutkittavan rakenteen eri materiaaleista ja heijasteet vastaanotetaan maatutkaluotaimessa olevalla vastaanottimella. Vastaanotin laskee heijastumiseen kuluneen ajan ja arvioi tällä tavalla eri rakennekerrosten paksuudet ja sijainnit tutkittavassa rakenteessa. Eri materiaalit saadaan mittauksen jälkeen tarkemmin näkyviin tietokoneella tehtävällä tasokartalla, jossa eri materiaalit näkyvät erivärisinä. Tässä työssä tehtiin kaksi eri koemittausta. Ensimmäinen koemittaus tehtiin Parman Ylöjärven ontelolaattatehtaalla, jossa mittausta varten oli tehty valmiiksi noin 1,5 metriä pitkä ontelolaattakoekappale. Toinen mittaus tehtiin Skanskan kerrostalokohteessa Tampereella, jossa mitattiin yhden kerrostalohuoneiston ontelolaattarakenteista lattiaa. Molemmissa mittauksissa kokeiltiin GSSI:n maatutkalaitteistoa ja jälkimäisessä kokeiltiin myös IDS:n laitteistoa. Alustavat tutkimukset maatutkaluotauksen soveltuvuudesta ontelovesien paikantamiseen vaikuttavat hyvältä, mutta jatkotutkimuksia tarvitaan. Laitteisto on tehty alun perin hieman eri käyttötarkoitukseen, joten maatutkalaitteistoa on kehitettävä, jotta se soveltuu paremmin ontelovesien tutkimiseen. Laite ei vielä tällä hetkellä näytä ontelovesiä reaaliaikaisesti, koska laitteiston antama data täytyy käsitellä tietokoneohjelmistolla mittausten jälkeen. Ideaalitilanne olisi, että mahdolliset ontelovedet näkyvät heti maatutkaluotaimen omalla näytöllä ja poraukset voitaisiin suorittaa välittömästi.

III SISÄLLYS 1 Johdanto... 1 1.1 Aihe ja tutkittava ongelma... 1 1.2 Menetelmät ongelman poistoon ja tutkimuksen tavoitteet... 1 1.3 Työn rakenne... 2 2 Ontelolaattojen kosteusongelmat... 3 2.1 Ontelolaatastojen kastuminen... 3 2.2 Ontelovedet... 4 2.3 Ontelovesien aiheuttamat vauriot... 5 3 Ontelolaattojen vedenpoisto... 6 3.1 Vesireiät... 6 3.2 Vesitaskujen syntyminen työstettäessä... 7 3.3 Ongelmat vesireikien teossa... 7 4 Maatutkaluotaus... 8 4.1 Maatutkaluotauksen historiaa... 8 4.1.1 Yleistä maatutkaluotauksesta... 8 4.1.2 Maatutkaluotauksen käyttö ja käyttökohteet... 8 4.2 Maatutkaluotauksen toimintaperiaatteet... 9 4.2.1 Maatutkaluotauksen toiminta... 9 4.2.2 Dielektrisyysarvo... 9 4.2.3 Väliaineen sähkönjohtavuus... 9 4.2.4 Väliaineen ominaisuuksien vaikutukset... 10 4.3 Impulssitutka... 10 4.4 3D -tutka... 13 4.5 Ontelovesien paikantaminen SIR-3000 -maatutkalla... 14 4.6 Ontelovesien paikantaminen RIS Hi-BrigHT -maatutkalla... 15 5 Tutkimusmenetelmät ja tutkimuksen suoritus... 17 5.1 Tutkimusmenetelmät... 17 5.2 Tutkimuksen suoritus... 18 6 Maatutkamittaukset ja mittausten tulokset... 19 6.1 Koemittaus koepalasta... 19 6.1.1 Mittauksen suoritus... 19 6.1.2 Mittauksen tulokset... 20 6.2 Koemittaus kerrostaloasunnossa... 22 6.2.1 Mittauksen suoritus... 22 6.2.2 Mittauksen tulokset... 24 7 Johtopäätökset... 27 7.1 Tulosten tarkastelu... 27 7.2 Tutkimusmenetelmien tarkastelu... 28 7.3 Jatkotutkimusehdotukset... 28

Lähteet... 30 Liite 1: GSSI Structure scan optical -esite... 32 Liite 2: IDS Ris Hi-BrigHT -esite... 38 IV

V LYHENTEET, TERMIT JA NIIDEN MÄÄRITELMÄT TTY GSSI IDS GPR Tampereen Teknillinen Yliopisto Geographical Survey Systems Incorporated (SIR-3000 -maatutkalaitteiston valmistaja) Ingeneria Dei Sistemi (RIS Hi-BrigHT -maatutkalaitteiston valmistaja) Ground penetraiting radar (Maatutkaluotain) SIR-3000 Subsurface Interface Radar System 3000 VOC Hz ε r Volatile organic compounds (Haihtuvat orgaaniset yhdisteet) Taajuuden yksikkö Väliaineen dielektrisyysarvo

1 1 JOHDANTO 1.1 Aihe ja tutkittava ongelma Tämän kandidaatintyön aiheena on ontelolaattojen ontelovesien paikannus maatutkaluotauksella. Aihe on saatu Tekniikan lisensiaatti Olli Teriöltä Tampereen Teknilliseltä Yliopistolta. Ontelolaattojen onteloihin on mahdollista päästä vettä sekä varastoinnin aikana että rakennusaikana. Ontelovesien poisto pyritään tekemään poraamalla reiät ontelolaattojen molempiin päihin elementtitehtaalla. Aina nämä ennalta poratut reiät eivät kuitenkaan ole auki enää laattojen asennuksen jälkeen, joten reikiä joudutaan avaamaan uudestaan vielä rakennustyömaalla. Ongelmana ontelovesien poistossa ja vesireikien poraamisessa on se, että kaikkia tarvittavia porauspaikkoja ei tiedetä ennalta ja porauksia joudutaan tekemään hakuammuntana. Siltikään kaikkia vettä kerääviä paikkoja ei onteloista välttämättä löydetä ja runsaastikin vettä voi jäädä onteloiden pohjalle. (Teriö, O. 2003.) Ontelolaattoihin jäävä rakennekosteus on haitallista siksi, että se aiheuttaa kiusallisia ongelmia rakentajille ja rakennusten käyttäjille. Pienet vesimäärät onteloissa eivät haittaa, mutta suurista pitoisuuksista aiheutuu ongelmia. Onteloissa oleva vesi voi poistua laatastosta pitkän ajan kuluessa rakentamisen jälkeen ja aiheuttaa kosmeettisia virheitä rakennuksen sisäpintojen tasoitteisiin. Laatan läpi tuleva vesi voi aiheuttaa esimerkiksi keltaisia värjäytymiä ontelolaataston alapinnan tasoitteisiin. Tasoitetöiden uusimisesta aiheutuu turhia lisäkustannuksia ja ongelmat voivat vaikuttaa negatiivisesti myös rakennusurakoitsijan maineeseen. Tavoitteena on tutkia keinoa, jolla vesi saataisiin pois onteloista ennen kuin se aiheuttaa ongelmia. (Kukka, J. 2008.) 1.2 Menetelmät ongelman poistoon ja tutkimuksen tavoitteet Teriö (2003) esittää kehitysehdotuksia ontelovesien hallintaan ontelolaattojen tilaajille ja toimittajille. Ehdotuksena on muun muassa, että työmaan käyttöön tehtäisiin porausohje ja työmaalla poraukset suorittaisivat poraustyöhön koulutetut elementtitehtaan porarit. Ongelmaksi jää kuitenkin vielä se, millä keinolla ontelolaatoista löydetään pahimmat vesitaskut. Pahimpia ontelovesipaikkoja ei pystytä paikantamaan laatan päältä, koska suuretkin vesipitoisuudet voivat näkyä vasta pitkien aikojen kuluttua. Maatutkaluotaus eli GPR (Ground penetraiting radar) on muun muassa Yhdysvalloissa suosittu ainetta rikkomaton menetelmä rakenteiden tutkimiseen. Maatutkalla on mahdollista löytää muun muassa rakenteiden sisällä olevat raudat, kaapelit, ilmatilat ja vedet. (Saarenketo, T. 2006). Tässä kandidaatintyössä tutkitaankin, onko maatutkalla

2 saatava tieto ontelovesien sijainnista riittävän tarkkaa ja pystytäänkö tämän pohjalta tekemään porauskartta ontelovesien poistoon. Tavoitteena on tehdä myös ohjekirja valitun maatutkan käyttöön ja porauskartan tekoon työmaille. Kuvasta 1.1 selviää tämän kandidaatintyön pääongelma ja mahdollinen menetelmä ongelman poistoon. Kuva 1.1 Työn sisältö (Luetaan myötäpäivään) Tavoitteena on selvittää kuinka helppoa ontelovesien paikantaminen on maatutkaluotauksella ja onko menetelmä niin tarkka, että sitä kannattaisi käyttää uudisrakennuskohteissa ennen tasoitetöiden tekemistä. Aihe on rajattu koskemaan lähinnä betonielementtiontelolaatoista valmistettuja välipohjia. Tutkimuksissa käytössä on GSSI:n valmistama SIR-3000 -maatutkalaitteisto ja IDS:n valmistama RIS Hi-BrigHT -maatutka. Tutkimuksessa tehtävät mittaukset tehdään yhteistyössä Roadscanners Oy:n kanssa, jolta saadaan laitteet mittauksia varten. Tutkimuskohteina ovat ontelolaattakoekappale sekä yksi työmaakohde, jossa välipohjat on tehty ontelolaatoista. 1.3 Työn rakenne Kappaleessa 2 on kerrottu yleisesti ontelolaattojen kosteusongelmista ja siitä, miten kosteutta ontelolaattoihin pääsee. Toisessa kappaleessa on myös kerrottu ontelovesien aiheuttamista yleisimmistä vaurioista. Kappale 3 käsittelee eri keinoja ontelovesien poistamiseen ontelolaatoista ja sitä, miten ontelovedet poistetaan tehtaalla ja miten ne poistetaan työmaalla. Kappaleessa 3 käsitellään myös ongelmia, jotka liittyvät ontelovesien poistamiseen. Kappaleessa 4 on kerrottu maatutkaluotauksesta, sen historiasta, käyttökohteista, toimintatavasta ja myös työssä käytössä olevasta kahdesta eri maatutkasta. Kappaleessa 5 on raportit kandidaatintyötä varten tehdyistä kahdesta kenttätutkimuksesta. Kappaleesta 6 löytyvät johtopäätökset ja yhteenveto työstä. Tässä kandidaatintyössä on liitteenä myös molempien työssä käytettyjen maatutkaluotaimien alkuperäiset esitteet.

3 2 ONTELOLAATTOJEN KOSTEUSONGELMAT 2.1 Ontelolaatastojen kastuminen Ontelolaatastojen kastuminen työmaalla johtuu pääasiassa vesi- ja lumisateesta. Suomessa normaali sademäärä syksyisenä päivänä voi olla esimerkiksi 20 mm. Tämä tarkoittaa 400 m 2 :n holvin lohkolla 8 m 3 :n kokonaissademäärää vuorokaudessa. (Teriö, O. 2003 s.10.) Osa tästä vedestä voi valua ulko- ja väliseinien kautta ontelolaattojen onteloihin ja aiheuttaa kosteusongelmia. Sadevesien lisäksi ontelolaattojen onteloihin on mahdollista päästä muutakin vettä. Timanttiporaus- ja timanttisahaustyöt, muuraukset ja tasoitetyöt ovat mahdollisia ontelovesien lisääjiä. Myös mahdolliset vesivahingot voivat kastella rakenteita. Varastoinnin aikana aiheutuva ontelolaattojen kastuminen on myös merkittävää. Useimmiten ontelolaatat ovat työmaalla ulkosäilytyksessä ja useamman päivän sade voi tällöin kastella ontelolaatat (Kuva2). Kuva 2.1 Ontelolaatat ulkona välivarastossa Rakenteita ei ole aina mahdollista tehdä kuivissa olosuhteissa. Esimerkiksi holvin rakentaminen on lähes mahdotonta katoksen alla, sillä ontelolaattoja joudutaan nostamaan nosturilla ylhäältä käsin paikoilleen. Useimmiten rakennuksessa on mahdollisuudet kuiville rakennusolosuhteille vasta, kun kaikki holvit ovat paikoillaan ja vesikatto on tiivis. Ontelolaatat eivät tosin helposti ime vettä, mutta usean viikon sade voi kuitenkin

4 kastella laatat. Kaksi viikkoa kestävä jatkuva vesisade saattaa pidentää holvin kuivumista jopa 20 viikolla. Täten holvi kannattaa suojata pressuilla heti asennuksen jälkeen, jos mahdollista. (Kukka, J. 2008.) 2.2 Ontelovedet Ontelovesiä (kuva 2.2) voi kerääntyä onteloihin runsaasti rakennusaikana. Ontelovesien havaitseminen voi kestää pitkään sillä ontelolaatan rakenne on hyvin tiivis ja tämän vuoksi ontelovedet havaitaan useimmiten vasta käyttöönottovaiheessa niiden tulessa betonirakenteen läpi. (Kukka, J. 2008.) Onteloissa olevista vesirei'istä huolimatta onteloihin voi jäädä vettä. Suurin osa ontelovesistä joutuu onteloihin laattojen jo ollessa paikallaan. Tämä johtuu osaksi siitä, että ontelolaatat ovat ylöspäin kaarevia jännitetyn rakenteensa vuoksi ja holville satanut vesi tai lumi kulkeutuu pääasiassa seiniä kohti. Seiniä pitkin vesi pääsee valumaan onteloihin, ellei irtovesiä poisteta riittävän nopeasti. Irtovedet pääsevät onteloihin etenkin ontelolaatoissa olevien erilaisten aukkojen ja varauksien kohdalta. Esimerkiksi parvekekannakkeiden varauksista, hormien ja muiden läpimenojen kohdalta ja porrasvarausten kohdalta irtovesillä on helppo pääsy onteloihin. (Teriö, 2003.) Ontelovesiä syntyy myös jonkin verran onteloiden sisällä tapahtuvasta haihtumisesta. Onteloiden sisällä oleva kosteus voi tiivistyä onteloissa vedeksi, koska se ei pääse haihtumaan ontelosta ulos. Kuva 2.2 Vähäistä vettä ontelolaatan ontelossa

5 2.3 Ontelovesien aiheuttamat vauriot Ontelolaattojen ontelovedet ovat kiusallinen ongelma sekä rakentajille että rakennusten käyttäjille. Ontelovedet aiheuttavat lähinnä kosmeettisia ongelmia, mutta mahdollisesti myös rakenteellisia vaurioita. Onteloveden tullessa laatan läpi se tekee useimmiten laatan alapohjan tasoitteeseen tai maaliin värivirheitä. Yleisimmät ontelovesien aiheuttamat vauriot ovatkin kellertävät tai tummat kohdat katon alapinnan tasoitteessa (kuva 2.3). Kuva 2.3 Ontelovesien aiheuttama tasoitevaurio katon alapinnassa, ja kattoon poratut vedenpoistoreiät. (Kukka, J. Ontelolaattojen ontelovedet 2008). Tasoitetöiden ja maalauksen jälkeen katto voi näyttää hyvältä pitkäänkin, mutta kosteuden tullessa laatan läpi maali alkaa hilseillä ja rappaus irrota. Yleisin korjausmenetelmä tähän on paikkamaalaus, jossa ontelovedet poistetaan vaurioituneesta kohdasta, reiät tukitaan, tehdään pohjatyöt ja maalataan vaurioitunut kohta häivyttämällä. Ontelovesien määrän ollessa suuri, vesi voi olla myös tippuvaa, jolloin ongelmat ovat suurempia ja korjaukset todennäköisesti laajempia Ontelovesien ei ole todettu aiheuttavan homehaittaa. Koska ontelolaatta on betonirakenteinen ja valmistettu hyvin tiivistä betonista, ei laatassa itsessään ole homekasvustolle otollista elinympäristöä. Jos kuitenkin märän ontelolaatan pintaan asennetaan esimerkiksi muovimatto liimaamalla, voivat käytettävät liima ja tasoite reagoida ja aiheuttaa VOC-päästöjä, eli haihtuvia orgaanisia yhdisteitä, huoneilmaan ja nämä kemikaalit voivat imeytyä myös betoniin ja aiheuttaa ympäristön mikrobikasvustoille. (IndoorAid Internet-sivusto, artikkeli) Muovimatto voi myös irrota märästä laatan pinnasta ja täten aiheuttaa korjauskustannuksia. Vaurioiden korjaaminen on kallista ja aikaa vievää. Tämän vuoksi ontelovedet tulisi saada pois ontelolaatoista ennen maalaustöiden tekemistä. Ontelovedet saadaan parhaiten pois ontelolaatoista poraamalla vesireikiä ontelolaattojen alapintaan.

6 3 ONTELOLAATTOJEN VEDENPOISTO 3.1 Vesireiät Ontelolaattojen vedenpoistoa varten onteloihin tarvitaan vesireiät (kuva 3.1). Laattoihin porataan tehtaalla reiät ennalta määrättyihin paikkoihin ja reikiä porataan joka onteloon vähintään kaksi. Normaalisti ontelolaatan kumpaankin päähän tulisi porata kaikkiin onteloihin reikä, vaikka laatta olisi lyhytkin. Tällä voitaisiin varmistaa paras mahdollinen vedenpoisto onteloista. Tehtaalla reiät tehdään siihen tarkoitetulla poratukilla, jonka päälle ontelolaatta nostetaan nosturin avulla. (Teriö, O. 2003.) Poratukkiin on kiinnitettynä riviin useita porakoneita, jotka poraavat samanaikaisesti reiät joka onteloon. Reiät avataan ja reikiä porataan vielä lisää työmailla, sillä ne ovat voineet tukkiutua tai niitä ei ole tarpeeksi. Reikiä tulisi porata lisää myös ulkoseinien reunustoille, kohtiin, josta vesi pääsee valumaan onteloihin. Reikiä joudutaan poraamaan lisää myös esimerkiksi läpivientien ja varausten kohdille, koska ne ovat herkästi vettä kerääviä paikkoja. Vesireiät porataan pienimillään 12 millimetrin terällä, mutta tarvittaessa voidaan tehdä myös 14 20 millimetrin vesireikiä. (Teriö, 2003.) Työmaalla jälkikäteen porattavat reiät voivat olla vielä tätäkin suurempia. Mahdollista on porata ontelolaatassa oleviin märkiin kohtiin jopa 32 mm terällä, johon mahtuu sopivasti 32 millimetrin muoviputki. Putken kautta ontelo voidaan kuivattaa puhaltimella. Kuva 3.1 Ontelolaatoissa olevat vesireiät (kuva: Kukka, J. 2008).

7 3.2 Vesitaskujen syntyminen työstettäessä Sen lisäksi, että ontelolaatoissa on valmiiksi herkästi vettä kerääviä paikkoja, voi ontelolaattoja työstettäessä myös syntyä vesitaskuja. Vesitaskuja voi syntyä esimerkiksi laattoja leikattaessa timanttisahalla, jolloin onteloihin syntyy lietettä, joka voi tukkia vesireiät. Liete, joka onteloiden pohjalle jää, voi aiheuttaa kauluksen vesireikiä porattaessa ja tällöin vesirei istä tulee hyödyttömiä. Kaikki vesi ei pääse rei istä pois, vaikka ne uudelleenporattaisiinkin. (Teriö, O. 2003.) Myös varauksia tehdessä syntyy purseita, jotka voivat tukkia vesireikiä niin, ettei vesi pääse kulkeutumaan onteloista pois. Tämän vuoksi ontelot tulisikin puhdistaa tehtaalla varausten teon jälkeen, etteivät purseet pääse kovettumaan. Mahdollisia vesitaskuja voi syntyä myös ontelolaattojen asennuksen aikana. Ontelolaattojen onteloiden päihin asennetaan tehtaalla valutulpat, joiden on tarkoitus estää ontelolaattojen päätyjen saumoja valettaessa betonin pääsy ontelon sisään. Ongelmana kuitenkin on, että valutulpat ovat muovia ja voivat rikkoutua kuljetuksen tai asennuksen aikana ja tällöin valun aikana betonia pääseekin ontelon sisään. Juotosbetoni tukkii helposti vesireiät ja ontelon päähän syntyy vesitasku. Tällaisessa tapauksessa vesireikiä tarvitaan lisää ja niiden paikantamiseen olisi hyvä olla varma tapa, jotta ei jouduttaisi tekemään turhaa työtä. 3.3 Ongelmat vesireikien teossa Vesireikien teossa esiintyy useita ongelmia. Tehtaalla ongelmana on esimerkiksi se, että poraus ei välttämättä osu keskelle onteloa, jolloin onteloon voi jäädä pohjalle suuriakin vesipitoisuuksia, vaikka vesireiät olisivat auki. (Teriö, O. 2003.) On myös mahdollista, että joku porakonetukin koneista on vioittunut tai terät ovat vioittuneet, jolloin rei istä ei tule täydellisiä. Yhtenä ongelmana on myös se, että onteloissa oleva vesi voi jäätyä ja vaikka vesireikiä porattaisiinkin oikeisiin paikkoihin, ei vettä välttämättä tule ulos. Vesi voi tulla ulos ontelosta siinä vaiheessa, kun rakennuksessa saadaan lämmöt päälle ja tällöin vesi todennäköisesti aiheuttaa jo pahoja vaurioita. Suurin ongelma työmaalla tehtävien vesireikien teossa on kuitenkin pahimpien vesipaikkojen löytäminen. Onteloissa olevat vedet eivät näy läpi laatasta vielä rakennusvaiheessa ja tämän vuoksi vesireikien teko perustuu lähinnä vanhoihin olettamuksiin pahimmista vesipaikoista. Vesireiät voitaisiin tehdä porauskartan perusteella, jos pahimmat vesitaskut paikannetaan maatutkan avulla.

8 4 MAATUTKALUOTAUS 4.1 Maatutkaluotauksen historiaa 4.1.1 Yleistä maatutkaluotauksesta Maatutkaluotaus eli GPR on suosittu ainetta rikkomaton tutkimusmenetelmä ympäri maailmaa. Maatutkaluotaus on geofysikaalinen tutkimusmenetelmä ja sitä voidaan käyttää lukuisiin eri tutkimuksiin, kuten teiden eri kerrosten tutkimiseen ja siltojen kansien kuntokartoituksiin. (Jol, Harry M. 2009.) Muilla ainetta rikkomattomilla tutkimusmenetelmillä pystytään useimmiten paikantamaan rakenteen sisästä vain yhtä asiaa, kuten teräksiä. Maatutkaluotauksen etuna muihin ainetta rikkomattomiin menetelmiin verrattuna on se, että maatutkalla pystytään paikantamaan rakenteen sisästä monia eri objekteja, kuten vettä, muoviputkia, kaapeleita ja tyhjätiloja. (Ruotanen, J. 2012.) Suomessa maatutkaluotausta käytetään rakennetutkimuksissa vielä kohtalaisen vähän, mutta tässä opinnäytetyössä selvitetään, sopiiko kyseinen laite ontelovesien paikantamiseen. 4.1.2 Maatutkaluotauksen käyttö ja käyttökohteet Maatutkaluotausta on käytetty Yhdysvalloissa 1970-luvun alusta lähtien tierakentamisen tutkimuksissa. Tuolloin Yhdysvaltojen liittovaltion liikennevirasto alkoi tutkia maatutkaluotauksen käyttöä tunnelisovelluksissa ja siltojen kansirakenteissa. Maatutkaluotausta käytettiin tuolloin muun muassa kosteuden havaitsemiseen rakennusmateriaaleista, siltojen kansien tutkimiseen ja tyhjiöiden paikantamiseen valtateiden betonin sisältä. Skandinaviassa maatutkaluotausta kokeiltiin 1970- ja 1980-luvun taitteessa ilmavasteantennilla. Menetelmä ei kuitenkaan saavuttanut aluksi kovin suurta suosiota. Suomessa kyseistä menetelmää alettiin käyttää vuonna 1986, jolloin siitä tuli nopeasti perustyökalu moniin tierakenteiden suunnitteluprojekteihin ja rakenteenparantamisprojekteihin. Myöhemmin menetelmää alettiin käyttää myös tierakenteiden päällysteiden laaduntarkastuksissa. (Saarenketo, T. 2006, s.15.) Maatutkaluotaustekniikan tiesovelluksissa Suomi onkin ollut uranuurtajamaa. (Saarenketo & Maijala 2004). Ulkomailla maatutkaluotausta on käytetty 1990-luvulta alkaen myös betonirakenteiden tutkimiseen. Menetelmää on käytetty muun muassa maantie- ja rautatietunneleiden kuntotutkimuksiin. Myös siltojen tutkiminen aloitettiin 1990-luvun alussa. Tunneleissa tutkimukset ovat keskittyneet halkeamien paikantamiseen, betoniseinämän paksuuden tutkimiseen, rautojen paikantamiseen ja tyhjiöiden havaitsemiseen kallion ja betoniseinämän välissä. Myös vesivuotojen havaitsemiseen laitetta on käytetty. Siltojen kansissa maatutkaluotausta on käytetty ja käytetään edelleen muun muassa päällysteen paksuuden mittaamiseen, yksittäisen päällystekerroksen paksuuden mittaamiseen, päällysteen

9 vaurioiden havaitsemiseen ja betonin ja vesieristeiden vaurioiden tutkimiseen. (Saarenketo, T. 2006 s.91 92.) 4.2 Maatutkaluotauksen toimintaperiaatteet 4.2.1 Maatutkaluotauksen toiminta Maatutkaluotauksen toiminta perustuu radiotaajuisten sähkömagneettisten aaltojen käyttöön maaperän luotaamiseksi. Maaperä voi tässä tapauksessa tarkoittaa lähes mitä tahansa vähähäviöistä dielektristä ainetta. (Jol, Harry M., 2009). Maatutkaluotauksen tuloksiin vaikuttavat fysikaaliset parametrit ovat dielektrisyys, väliaineen sähkönjohtavuus ja magneettinen suskeptibiliteetti, jotka vaihtelevat materiaalista riippuen. Magneettinen suskeptibiliteetti kertoo kuinka helposti aine magnetoituu ulkoisen magneettikentän vaikutuksesta. Maatutkaluotauksessa käytettävän tutkan taajuusalue vaihtelee 10-3000 MHz välillä riippuen halutusta luotaussyvyydestä ja -tarkkuudesta. Kyseisillä taajuuksilla lähetetyt signaalit etenevät aaltoina sähköisesti eristeisessä väliaineessa. (Saarenketo & Maijala 2004.) 4.2.2 Dielektrisyysarvo Dielektrisyysarvo on yksi tärkeimmistä aineen sähkömagneettisia ominaisuuksia kuvaavista arvosta. Dielektrisyysvakio tarkoittaa aineen suhteellista permittiivisyyttä, joka on riippuvainen aineen rakenteesta. Permittiivisyys kuvastaa sitä, miten sähkökenttä vaikuttaa ja muuttuu väliaineessa. Permittiviteettiä kuvataan suhteellisella dielektrisyysarvolla ε r, joka tarkoittaa väliaineen ja tyhjiön dielektrisyysvakioiden suhdetta. Permittiivisyys kuvaa aineen kykyä polarisoitua, eli varautua, ulkoisen magneettikentän vaikutuksesta. Kun ulkoinen magneettikenttä katoaa, alkutila palautuu, jos alkutila ei täysin palaudu, on polarisaatio osittain häviöllistä. Tärkein molekyyli, joka voi polarisoitua luonnonmateriaaleissa, on vesi. Tästä syystä dielektrisyysarvo riippuukin pääasiassa vapaan veden määrästä materiaalissa. Vapaan veden määrän kasvu nostaa materiaalin dielektrisyysarvoa. Kiinteillä aineilla dielektrisyysarvo on tyypillisesti 3-5 niiden ollessa kuivia. Vedellä dielektrisyysarvo on noin 81, joka on huomattavasti suurempi kuin kiinteiden aineiden arvot. (Saarenketo & Maijala 2004.) 4.2.3 Väliaineen sähkönjohtavuus Väliaineen sähkönjohtavuus kuvaa vapaiden varausten liikettä väliaineessa. Mitä enemmän vapaita varauksia, ioneja ja elektroneja väliaineessa on, sitä suurempi on sen sähkönjohtavuus ja maatutkasignaalin vaimennus. Kun maatutkasignaalin vaimennus on suuri, maatutkasignaalin syvyysulottuvuus pienenee. (Saarenketo & Maijala 2004.)

10 4.2.4 Väliaineen ominaisuuksien vaikutukset Sekä väliaineen dielektrisyysarvo että magneettinen suskeptibiliteetti vaikuttavat aallon etenemisnopeuteen ja aallon vaimenemiseen väliaineessa. Dielektrisyysarvon kasvaminen suurentaa aallon vaimennusta ja magneettisen suskeptibiliteetin kasvu myös suurentaa vaimennusta. Jos taas väliaineen sähkönjohtavuus on suuri, mittauksen syvyysulottuvuus pienenee. Magneettinen suskeptibiliteetti voidaan yleensä jättää huomiotta muissa kuin magnetoituvissa väliaineissa. Maatutkasignaalien avulla voidaan erottaa selkeästi kahden materiaalin rajapinta, jos materiaalien dielektrisyysarvot ovat selvästi erilaiset. Veden dielektrisyysarvon,, ollessa huomattavasti suurempi kuin betonin,, vesi erottuu selvästi maatutkalla tutkittaessa. (Passi, T. 2007.) 4.3 Impulssitutka Suurin osa nykyään käytössä olevista maatutkista on perinteisiä impulssitutkia. Muita tutkatyyppejä ovat 3D-laitteistojen käyttämät askeltaajuustutka ja taajuusmoduloitujatkuva-aaltotutka. Impulssitutkan laitteisto koostuu pulssigeneraattorista, lähetinantennista, vastaanotinantennista ja näytteenottimesta. Pulssigeneraattori määrää lähetettävän signaalin pituuden, voimakkuuden ja toistotaajuuden. Lähetinantenni lähettää signaalin väliaineeseen ja vastaanotinantenni kerää rajapinnoista takaisin heijastuvat signaalit ja vahvistaa ne. Näytteenottimen tehtävänä on muuntaa heijastuneet signaalit sellaiseen muotoon, jossa ne voidaan tallentaa. (Passi, T. 2007.) Yksinkertaisimmillaan pulssitutkassa on siis vastaanotin ja lähetin, joita siirrellään tutkittavan kohteen yläpuolella ja havaitaan heijastuksia eri rajapinnoista. (Jol, Harry M., 2009). Kuvassa 4.1 on kuvattuna yksinkertaistettu piirros maatutkasta. Kuvassa T tarkoittaa lähetinantennia ja R vastaanotinantennia. Kuva 4.1 Impulssitutkan signaalin heijastuminen eri rajapinnoista. Signaali heijastuu voimakkaampana lähemmistä rajapinnoista.

11 Lähetinantennin lähettämän sähkömagneettisen pulssin pituus riippuu käytettävästä antennitaajuudesta. Signaaliin pituus vaihtelee yleensä hieman alle nanosekunnista kymmeniin nanosekunteihin. Osa lähettimen lähettämistä signaaleista heijastuu takaisin rajapinnasta ja osa jatkaa etenemistään seuraaville rajapinnoille. Heijastuksien kulkuaika mitataan tutkalla ja esitetään kulkuajan funktiona. Tutkalla mitataan myös signaalin amplitudi. Tällöin tutkittavasta väliaineesta saadaan jatkuva luotausprofiili eli tutkakuva, kun mittauksia tehdään useita peräkkäin (kuva 4.2). Tutkakuvasta voidaan erottaa eri väliaineiden sähköiset rajapinnat. (Saarenketo & Maijala, 2004.) Kuva 4.2 Tutkakuva ontelolaattakoekappaleesta SIR-3000 -maatutkalla. Kuvasta voidaan erottaa selvästi ontelot, joissa on lisättyä vettä. (copyright Roadscanners Oy). Yleisin käytetty signaalin taajuusalue vaihtelee 10 ja 3000 MHz:n välissä. Näillä taajuuksilla maatutkan lähettämä signaali etenee aaltoina sähköisesti eristeisessä väliaineessa. Signaalit heijastuvat rajapinnoista optiikan lakien mukaisesti. Pulssitutka-antennit voidaan jakaa kahteen luokkaan, jotka ovat maanvasteantennit ja ilmavasteantennit. Nämä luokat ovat esitettynä taulukossa 4.1. Molemmat tässä työs-

12 sä käytössä olevista maatutkaluotaimista käyttävät maavasteantenneja tiedonkeräämisen. Taulukko 4.1 Eritaajuisten antennien taajuudet ja syvyysulottuvuudet Antennit Taajuus [MHz] Syvyysulottuvuus [m] Maavasteantennit 1. Korkeataajuiset 900-1500 0,4-1,0 2. Keskitaajuiset 400-600 1,5-4,0 3. Matalataajuiset 50-200 3,0-30 Ilmavasteantennit 1. Korkeataajuiset 2000-0,4-0,6 2. Keskitaajuiset 900-1200 0,5-1,0 3. Matalataajuiset 400-600 1,0-3,0 Maanvasteantennien taajuus vaihtelee 50 MHz:stä 1500 MHz:iin ja niillä on parempi syvyysulottuvuus kuin ilmavasteantenneilla. Ilmavasteantennien taajuus vaihtelee 500-2500 MHz:n välillä ja yleisin käytössä oleva antennitaajuus on 1 GHz:ä. Matalataajuisia antenneja käytetään yleensä maa- ja kallioperän rakennetutkimuksissa. Keskitaajuusantenneja käytetään kunnallisteknisissä tutkimuksissa ja tierakennetutkimuksissa ja korkeataajuusantenneja betonirakenteiden ja asfalttipäällysteiden tutkimisessa. Tutkien erottelukyky vaihtelee myös antennien taajuuden mukaan siten, että matalataajuusantenneilla se on noin 0,6-1,5 metriä, keskitaajuusantenneilla 0,08-0,3 metriä ja korkeataajuusantenneilla 0,02-0,1 metriä. Erottelukyvyllä tarkoitetaan tässä sitä, kuinka lähellä toisiaan olevat rajapinnat voidaan tutkalla erottaa vielä erillisiksi. Erottelukyky kuvaa sekä vaaka- että pystysuunnassa tapahtuvaa erottelukykyä. Erottelukyky paranee taajuuden kasvaessa, mutta samalla syvyysulottuvuus pienenee. (Saarenketo & Maijala 2004.) Impulssitutkan erottelukyky on mahdollista laskea. Vertikaalisuuntainen erottelukyky voidaan laskea kaavalla, missä τ = pulssin pituus [ns] c = valon nopeus tyhjiössä (0,3 m/ns) = väliaineen dielektrisyys Pulssin pituus tarkoittaa aikaa nanosekunteina, jonka ajan antenni lähettää säteilyä tutkittavaan rakenteeseen yhden senttimetrin välein.

13 Myös tutkan syvyysulottuvuus voidaan laskea. Syvyys, jolla rajapinta sijaitsee, voidaan laskea kaavalla, missä twt = kaksinkertainen kulkuaika. (Saarenketo & Maijala 2004.) 4.4 3D -tutka Impulssitutkauksen rinnalle on kehitetty myös 3D -maatutka, jolla tutkittavasta kohteesta voidaan saada tarkempaa tietoa. 3D -maatutkaluotaus käyttää niin sanottua moniantennitekniikkaa, jolloin alus- ja päällysrakenteita voidaan tutkia useasta eri pisteestä samanaikaisesti sekä pituus- että poikkisuunnassa. 3D -tekniikalla on mahdollista mitata jopa useaa kymmentä mittalinjaa samanaikaisesti, kun taas 2D -tekniikalla on mahdollista mitata vain kahta linjaa kerrallaan. 3D -maatutkalla voidaan kerätä tietoa koko antennin leveydeltä ja luoda mitattavasta kohteesta 3D-malleja. (Passi, T. 2007). 3Dmaatutka on niin sanottu askeltaajuustutka, joka toimii taajuustasossa. Pulssitutka toimii vastaavasti suoraan aikatasossa. Askeltaajuustutka lähettää kaikkia lähetystaajuuksia yhtä kauan ja näin ollen sen taajuusspektri saadaan määritettyä paremmin ja se on tasaisempi kuin impulssitutkalla. Pulssitutkan epätasaisempi taajuusspektri johtuu siitä, että se lähettää tietyllä keskitaajuudella olevan pulssin, jossa pieniä ja suuria taajuuksia on vähemmän kuin keskitaajuuksia. Askeltaajuustutkassa signaali muutetaan jälkiprosessoinnilla aikatasoon, josta voidaan tehdä maatutkaprofiili. Kuvassa 4.3 on Italialaisen IDS:n valmistama 16-antenninen 3D-maatutka, jolla saadaan mitattua kerrallaan noin yhden metrin levyinen alue. (IDS RIS Hi-BrigHT Internet-sivusto, 2013.) Kuva 4.3 Italialaisvalmisteisen IDS RIS Hi-BrigHT 3D-maatutkan antenni

14 3D-maatutkaluotaus sopii hyvin kohteisiin, joissa halutaan saada tarkkaa tietoa mitattavasta rakenteesta sekä pysty- että poikkisuunnassa. (Passi, T. 2007). 4.5 Ontelovesien paikantaminen SIR-3000 -maatutkalla Toinen tässä opinnäytetyössä käytössä oleva maatutka on yhdysvaltalaisen GSSI:n valmistama SIR-3000 -maatutkalaitteisto, joka soveltuu erinomaisesti betonirakenteiden tutkimiseen. Laitteistoon kuuluu SIR-3000 -ohjausyksikkö, 1,5 GHz antenni sekä käsikelkka, johon antenni kiinnitetään. Laitteistoon kuuluu myös akku, jota tutka-antenni käyttää. (Geophysical Survey Systems, I. 2013.) SIR-3000 -maatutkalaitteistolla voidaan tutkia rakennetta kahdella tavalla. Yleensä rakenteita tutkitaan niin sanotulla pituusprofiilitutkimuksella, jossa laitteella tutkataan kohdetta yhdessä suunnassa yhtä linjaa pitkin ja tällä tavoin saadaan profiilikuva kohteesta. Toinen tapa on rakennetutkaus eli structure scan, jossa laitteella tutkataan kohde sekä vertikaalisessa että horisontaalisessa suunnassa ja näin tutkattavasta kohteesta saadaan tulostettua rakennekuva. Laitteisto on pieni ja siksi se on helposti liikuteltavissa ja käytettävissä. Laitetta käytetään tyypillisesti metallisten ja ei-metallisten kohteiden löytämiseen seinistä, katoista ja lattioista. Laitteella voidaan mitata myös rakenteen paksuutta, tyhjätiloja rakenteessa ja myös rakenteessa olevaa irtovettä. GSSI.ltä on saatavissa laitetta myös korkeampitaajuisella 2.6 GHz:n antennilla varustettuna, jolla saadaan erittäin korkearesoluutioinen kuva tutkattavasta kohteesta. SIR-3000:n ohjausyksiköstä nähdään tarkka kuva rakenteesta reaaliajassa, joten kohteiden havaitseminen rakenteesta on nopeaa. (Geophysical Survey Systems, I. 2013.) Kuvassa 4.4 laite on valmiina mittauksia varten. Kuva 4.4 SIR-3000 -maatutkalaitteisto

15 Laite mahtuu kokonaisuudessaan pieneen kantolaukkuun, joten sitä on helppo kuljettaa mukana työmaalle. Laite soveltuu käytettäväksi myös yksin. 4.6 Ontelovesien paikantaminen RIS Hi-BrigHT - maatutkalla Toinen opinnäytetyön tutkimuksissa käytössä oleva maatutkalaitteisto on IDS:n valmistamaan RIS Hi-BrigHT -maatutka. Maatutkalaitteistoon kuuluu jo yllä mainittu 16- antenninen, noin metrin levyinen tutka. Laitteistoon kuuluvat myös tiedonkeruulaite, keskusyksikkö ja akku, jotka näkyvät kuvassa 4.5. Kaikki tämä on asennettu pyörillä kulkevan rungon päälle, joten laitteisto on kevyt ja nopea käyttää ja sillä voidaan tutkata kohtalaisen iso alue kerrallaan. Tutka koostuu kahdeksasta HH-polarisointi -antennista ja kahdeksasta VVpolarisointi -antennista. HH-polarisointi -antenni tarkoittaa tässä tapauksessa antennia, joka lähettää ja vastaanottaa signaaleja horisontaalisessa suunnassa ja VV-polarisointi - antenni antennia, joka lähettää ja vastaanottaa signaaleja vertikaalisessa suunnassa. Näillä antenneilla aikaansaadaan tuplapolarisointi, jolla saadaan yksityiskohtaista tietoa tutkittavasta kohteesta. Tuplapolarisointi parantaa myös tutkan luotaussyvyyttä. Koska tutkassa on valmiina kahteen suuntaan lähettävät ja vastaanottavat antennit, riittää, että sillä tutkataan alue vain yhteen suuntaan. Silti kohteesta saadaan luotua 3-ulotteinen rakennekuva yhdellä mittauskerralla. Antennit ovat tässä tutkassa taajuudeltaan 2 GHz:ä ja ne toimivat laajalla kaistanleveydellä parhaan resoluution aikaansaamiseksi. (IDS RIS Hi-BrigHT Internet-sivusto, 2013.) Kuva 4.5 RIS Hi-BrigHT -maatutkalaitteisto RIS Hi-BrigHT -maatutkaa voidaan käyttää tehokkaana ainetta rikkomattomana tutkimusmenetelmänä, jolla saadaan 3-ulotteista kuvaa nopeassa ajassa. Laitteistoa on

helppo ohjata sen kevyen ja kompaktin muotoilun ansiosta. Laitteisto painaa kokonaisuudessaan vain noin 50 kg, joten se on yhden miehen liikuteltavissa kohtalaisen helposti. Tiedonkeruunopeus laitteistolla on 100 skannausta per metri 7 km/h nopeudessa. Kyseistä maatutkaa käytetään pääasiassa siltojen kansien tutkimuksissa ja laite toimitetaankin ohjelmistolla, joka on tarkoitettu juuri siltojen kuntotutkimuksiin. Laitteella voidaan helposti havaita esimerkiksi katukiveyksen, betonin ja asfaltin paksuudet ja korroosion vaurioittamat alueet ja laite havaitsee myös automaattisesti raudoitukset rakenteesta. Laiteella on myös mahdollista tehdä automaattinen kosteuskartta rakenteesta. Laitteen ohjelmistolla voidaan tehdä esimerkiksi kartta kosteusalueesta sillan kannessa ja kartasta voidaan havaita mahdolliset vauriot kosteuseristeissä. (IDS RIS Hi-BrigHT Internet-sivusto, 2013.) Roadscanners Oy on käyttänyt kyseistä laitetta sillan kansien tutkimuksissa jo vuodesta 2004 saakka. Tyypillisesti Roadscanners käyttää laitetta juuri pintakerroksen paksuuden tutkimiseen, vahvistuskerroksen pinnan syvyyden mittaamiseen ja kosteusvaurioiden ja muiden vaurioiden tutkimiseen betonikannesta. (Roadscanners Oy Internetsivusto 2013). Koska laitteella on mahdollista havaita kosteusvauriot ja kosteus sillan kansista, saattaa laite soveltua myös ontelolaattojen kosteuspitoisuuksien tutkimiseen. 16

17 5 TUTKIMUSMENETELMÄT JA TUTKIMUKSEN SUORITUS 5.1 Tutkimusmenetelmät Tutkimusmenetelmänä työssä käytetään kokeellisia ja ei-kokeellisia tutkimuksia. Näiden tukena on käytetty kirjallisuusanalyysiä. Kokeellisissa tutkimuksissa ja eikokeellisissa tutkimuksissa tullaan arvioimaan, kuinka luotettavaa maatutkan antamaa dataa on tulkita työmaaolosuhteissa. Kandidaatintyön lähestymistapana on kvalitatiivinen eli laadullinen tutkimus. Tässä kandidaatintyössä pyritään selvittämään ontelovesien paikantamisessa uuden laitteen soveltuvuutta vanhan ongelman poistamiseen. Laitetta ei ole ennen kokeiltu tähän tarkoitukseen, joten ennakko-odotuksia mittausten tuloksista ei juuri ole. Kuitenkin on olemassa tietoa siitä, miten kandidaatintyössä käytössä olevat mittauslaitteet suoriutuvat töistä, joihin niitä tällä hetkellä käytetään. Teoria on mukana tutkimuksessa keinona, joka auttaa tutkimuksen etenemisessä. Laitteista on paljon kirjoitettua tietoa, jonka pohjalta voidaan arvioida laitteiden soveltuvuutta ontelovesien paikantamiseen. Tässä kandidaatintyössä tutkimusotteeksi soveltuu konstruktiivinen tutkimusote, joka on yksi case-tutkimuksen muoto. Konstruktiivinen tutkimusote on menetelmä, jonka avulla voidaan tuottaa innovatiivisia konstruktioita ongelman ratkaisuun. Tällainen voi olla esimerkiksi ontelovesien paikantamiseen soveltuva laite. Tässä työssä ei kuitenkaan ole tarkoituksena luoda uutta laitetta, vaan tutkitaan jo olemassa olevan laitteen soveltuvuutta ongelman ratkaisemiseen. Konstruktiivisessa tutkimusotteessa innovatiivisten konstruktioiden avulla pyritään ratkaisemaan aitoja reaalimaailman ongelmia. Tässä tapauksessa ontelovesien löytämistä ontelolaatoista, ennen kuin ontelovedet aiheuttavat ongelmia rakentajalle. Konstruktiivisen tutkimusotteen avulla pyritään tuottamaan avustusta sille tieteenalalle, jossa sen tuottamia konstruktioita sovelletaan. Konstruktiivisen otteen käyttöön liittyy tulosten todentaminen käytännön sovellutuksilla.(olkkonen, T., 1994.) Tässä työssä pyritään saamaan tuloksia tekemällä ontelolaatoista kenttämittauksia kahdella eri maatutkaluotaimella. Työmaatutkimuksissa tullaan kokeilemaan IDS:n RIS Hi-BrigHT - maatutkalaitteiston ja GSSI:n SIR-3000 -maatutkalaitteiston soveltuvuutta ontelovesien paikantamiseen. Rakennusten ontelolaatastot ovat yleensä pinta-alaltaan suuria, joten ensimmäinen laite tulee todennäköisesti merkittävämmäksi tutkimuksissa. Tarkoituksena on luodata laatastoissa ne alueet, joissa vapaata vettä todennäköisimmin esiintyy. Tästä syystä rakennuksen koko lattiapinta-alaa ei tulla luotaamaan. Yhtenä tehtävänä kenttätutkimuksissa on myös mittaustulosten tarkistus. Kun mittaukset maatutkalla on

18 tehty ja pahimmat vesitaskut paikannettu, voidaan laatan alapintaan porata vesireiät. Tällä tavoin voidaan tarkistaa kuinka hyvin mittaukset pitävät paikkansa. Ensimmäinen mittaus, joka on kokeellinen mittaus, suoritetaan laboratoriokokeen tyylisenä kokeena, jossa mitattavana kohteena toimii ontelolaattakoekappale, jonka dimensiot ovat selvillä ja vesien sijainti onteloissa tunnetaan. Työssä kokeellinen mittaus tehdään ensin, joten kokeellisesta mittauksesta saatujen tulosten avulla mittausten tutkimustuloksia pystytään vertailemaan keskenään. Ei-kokeellisena tutkimuksena työssä on kenttätutkimus, joka suoritetaan todellisissa olosuhteissa, jossa muuttujien manipulointi ei ole mahdollista. Tämä ei-kokeellinen tutkimus suoritetaan kerrostalokohteessa, jossa vettä joko on ontelolaatastossa tai sitten ei ole. Asiasta ei ole täyttä varmuutta ennen mittauksen suorittamista. 5.2 Tutkimuksen suoritus Tiedon hankintaan käytettiin TTY:n kirjastoa ja e-kirjastoa. Myös Google Scholar - hakukonetta käytettiin tiedon hakuun. Ontelolaattojen ontelovesistä ja ontelolaattojen kosteusongelmista löytyy jonkin verran sekä kirjallista materiaalia että Internetmateriaalia. Maatutkasta löytyy tietoa sekä GSSI:n, IDS:n että Roadscanners Oy:n Internet-sivustoilta. Maatutkasta on tehty myös jonkin verran kirjallista materiaalia niin suomalaisten kuin ulkomaalaistenkin osaajien toimesta. Muun muassa Roadscanners Oy:n toimitusjohtaja Timo Saarenketo on kirjoittanut kirjoja ja artikkeleita, joista löytyy tietoa maatutkasta. Myös joitain Saarenkedon materiaaleja käytettiin lähteinä tässä kandidaatintyössä. Tutkimuksen suorittaminen alkoi tutkimussuunnitelman teolla. Tutkimussuunnitelmassa käytiin läpi asiat, joita kandidaatintyössä tullaan tutkimaan sekä miten tutkimukset tullaan suorittamaan. Kandidaatintyön kirjoittamisen alkuvaiheessa, ennen mittausten suorittamista, tutustuttiin monipuolisesti lähdemateriaaleihin. Kun aiheesta oli kerätty riittävästi lähtötietoja, alkoi varsinaisen kirjallisuusselvityksen kirjoittaminen. Lähdemateriaalien tutkiminen jatkui koko ajan myös kirjallisuusselvityksen edetessä. Ensimmäinen työtä varten tehty kenttämittaus tehtiin jo heti kandidaatintyön alkuvaiheessa, noin viikko aiheen saamisen jälkeen. Roadscanners Oy oli suorittamassa ensimmäisen koemittauksen Parman Ylöjärven elementtitehtaalla, jossa oli valmiiksi tehtynä ontelolaattakoekappale mittauksia varten. Mittauksen suorittamisen jälkeen tuloksia jäätiin odottamaan Roadscanners Oy:ltä ja kirjallisuusselvityksen kirjoittaminen jatkui. Kirjallisuusselvityksen valmistumisen jälkeen alkoi ensimmäisen mittauksesta kertovan kappaleen kirjoittaminen. Joulukuussa tehtiin toinen mittaus Härmälänrannassa Tampereella. Kirjallisuusanalyysin tekeminen ja sitä varten kerätyn aineiston lukeminen toimi hyvänä pohjana kenttämittauksissa. Näiden avulla laitteen perustoimintaperiaate saatiin selville, mikä helpotti mittausten ymmärtämistä. Mittausten suorittamisen kulku on kerrottu tarkemmin kappaleissa 6.1.1 ja 6.2.1. Mittaukset suoritettiin Roadscanners Oy:n suoritustapojen mukaisesti yrityksen työntekijöiden tekeminä.

19 6 MAATUTKAMITTAUKSET JA MITTAUSTEN TULOKSET 6.1 Koemittaus koepalasta Ensimmäinen koemittaus suoritettiin Parma Oy:n elementtitehtaalla Ylöjärvellä 17.9.2012. Mukana mittausta olivat seuraamassa ja suorittamassa Parmalta Juhani Toivonen ja Jouko Parviainen, Roadscanners Oy:ltä Tuukka Saikka ja TTY:lta Olli Teriö ja Joonas Salonen. 6.1.1 Mittauksen suoritus Mittaus suoritettiin Parma Oy:n tehtaan pihalla 17.9. aamupäivän aikana. Ilma oli tuolloin poutainen, joten koekappaleessa ei ollut ylimääräistä ilmasta aiheutuvaa kosteutta. Ontelolaattakoekappale oli Parman varta vasten tätä mittausta varten tekemä noin 1500 millimetriä pitkä ja 1150 millimetriä leveä ontelolaatta. Ontelolaattakoekappaleen korkeus oli 285 millimetriä. Testikappaleessa oli viisi onteloa, joista kaksi oli valmiiksi tulpattu betonilla ja täytetty vedellä laatan päälle poratuista rei'istä. Mittaus suoritettiin SIR-3000 -maatutkalaitteistolla. Kuvassa 5.1 on näkyvissä testilaatta ja mittauslaite. (Koemittaus 7.9.2012, Ylöjärvi.) Kuva 6.1 Ontelolaattakoekappale ja SIR-3000- maatutkalaitteisto

20 Kuten kuvasta näkyy, reunimmaiset ontelot ja keskimmäinen ontelo ovat auki ja kaksi keskellä olevaa on päistään tulpattu. Oikeanpuolista onteloa kasteltiin pintakosteaksi kastelukannulla vielä juuri ennen mittauksen suorittamista, jotta saataisiin selville voidaanko maatutkalla havaita myös pienet kosteuspitoisuudet ontelolaatan onteloista. Tulppaukset olivat noin 30 cm pitkiä, joten keskellä olevissa onteloissa vapaa tila oli noin 90 cm. (Koemittaus 7.9.2012, Ylöjärvi.) Mittaus suoritettiin laatan päältä sekä pituus että poikkisuunnassa. Mittauksen suorittajana toimi Tuukka Saikka. Pituus- ja poikkilinjat merkattiin laattaan 10 cm välein ja mittaus suoritettiin jokaisen merkin kohdalta. Linjojen alkumerkit merkattiin tussilla ontelolaatan pintaan, joten mittauksessa ei käytetty minkäänlaista apuruudukkoa, jota myös on mahdollista käyttää kyseisen laitteiston kanssa. SIR-3000 -laitteisto oli varustettu 1,5 GHz:n antennilla, jonka syvyysulottuvuus on noin 0,5 metriä.(gssi, StructureScanOptical esite, 2012) Tämä tarkoittaa sitä, että laitteistolla pystytään helposti tutkaamaan koko ontelolaatta paksuussuunnassa. Laitetta liikutettiin laatan päällä käsin, painamalla sitä samalla kevyesti ontelolaattaa vasten. (Koemittaus 7.9.2012, Ylöjärvi.) SIR-3000 -laitteistossa on valmiina asetuksia eri materiaaleille, joissa on määriteltynä esimerkiksi materiaalin dielektrisyysarvo. Valikosta pystyy valitsemaan myös betonin arvioidun kosteuspitoisuuden, jonka mukaisesti laite itse määrittelee betonin dielektrisyysarvon. Toinen mahdollinen menetelmä dielektrisyyden valitsemiseksi on sen määrittäminen itse laitteen avulla. Dielektrisyyden oikea suuruus vaikuttaa siihen kuinka tarkkoja tutkimustulokset ovat. Mittauksissa käytettiin laitteen esiasetuksia, jolloin dielektrisyysarvo on ennalta määrätty. (Koemittaus 7.9.2012, Ylöjärvi.) 6.1.2 Mittauksen tulokset Mittauksesta saadut tulokset on muokattu Roadscanners Oy:n toimesta mittausten jälkeen tasokartoiksi ja yksinkertaisemmin tulkittaviksi kuviksi. Mittausten aikana on mahdollista havaita ontelovesiä SIR-3000 -laitteen näytöltä, mutta tarkemman kuvan saa, kun vierekkäisistä mittauslinjoista tehdään tasokartta. SIR-3000 -maatutkalla mitattaessa vasta jälkeenpäin tehdystä tasokartasta voi varmasti sanoa, että ontelolaatoissa on irtovettä. Kuvassa 5.2 on esitettynä tasokartta ontelolaatasta poikkilinjoja pitkin tehdystä mittauksesta. Kuvassa sininen väri osoittaa veden olemassaolon onteloissa ja punainen ja oranssi väri muita rajapintoja ontelolaatassa. (Koemittaus 7.9.2012, Ylöjärvi.) Poikkilinjoja pitkin mittaaminen osoittautui koemittauksissa paremmaksi tavaksi kuin pitkittäislinjoja pitkin mittaaminen.

21 Kuva 6.2 Tasokartta ontelolaattakoekappaleesta poikkilinjoja pitkin tehdystä mittauksesta.(copyright Roadscanners Oy 2012). Pituuslinjojen kohdalta mitattuna oli vaikeampaa havaita vesi onteloista, koska antenni ei kulje koko ajan onteloiden päältä. Kuvassa 5.3 on tasokartta koekappaleesta pituuslinjoja pitkin tehdystä mittauksista. (Koemittaus 7.9.2012, Ylöjärvi.) Kuva 6.3 Tasokartta ontelolaattakoekappaleesta pituuslinjoja pitkin tehdystä mittauksesta. (Copyright Roadscanners Oy 2012). Kuvan 5.3 pituuslinjoja pitkin suoritetusta mittauksesta tehdystä tasokartasta nähdään, että ontelot eivät erotu yhtä selvästi kuin poikkilinjoja pitkin mitattuna. Ontelolaattakoekappaleen mittauksista saadut tulokset vaikuttivat lupaavilta ja niiden perusteella voi alustavasti sanoa, että maatutkaluotauksella on mahdollista löytää irtovesiä ontelolaattojen onteloista. Todennäköisesti SIR-3000 -maatutkalaitteisto ei ole oikea väline ontelolaatastojen tutkaamiseen, sillä ontelolaattoja voi olla asuntokohteissakin tuhansia neliöitä ja kyseisellä laitteella aikaa kuluisi huomattavan paljon. Koemittaukset suoritetaan myös IDS:n maatutkalla, jolla saadaan tutkattua laajempi alue kerrallaan.

22 6.2 Koemittaus kerrostaloasunnossa Toinen koemittaus suoritettiin Skanskan rakenteilla olevassa kerrostalokohteessa Tampereen Härmälänrannassa 12.12.2012. Mittausta olivat suorittamassa Roadscanners Oy:ltä Tuukka Saikka ja Juho Nyyssönen sekä TTY:lta Joonas Salonen. Lisäksi mittausta oli kuvaamassa TTY:lta Kimmo Jalonen. Mittaus suoritettiin pääasiassa isommalla IDS:n RIS Hi-BrigHT -maatutkaluotaimella, mutta pienemmällä GSSI:n SIR-3000 - maatutkaluotaimella tehtiin myös vertailumittaus. 6.2.1 Mittauksen suoritus Kerrostalossa, jossa mittausta oltiin tekemässä, tasoitetyöt olivat käynnissä ja alakatot ja seinät olivat pääasiassa maalatut ja tasoitetut. Mittaus tehtiin kerrostalon neljännessä kerroksessa olevassa 90 m 2 asunnossa. Asunnossa väliseinät olivat jo paikallaan, mutta kuvasta poiketen asunnossa ei ollut vielä paikallaan mitään kiintokalusteita. Lattiassa oli vielä pystyssä muutamia putkivarauksia, joita ei ollut liitetty. (Koemittaus 12.12.2012, Härmälänranta.) Kuvassa 5.4 on esitettynä mittauskohteen pohjapiirros. Kuvassa on punaisella merkattuna alue, josta IDS:n mittaustulokset on saatu. Kuva 6.4 Pohjapiirros mittauskohteesta ja mittausalue. GSSI:n laitteen mittausalue oli noin puolet IDS:n alueen leveydestä. (Pohjapiirustus Arkkitehtitoimisto Eero Lahti OY, 2011). Mittaus tehtiin IDS:n laitteistolla koko asunnosta, mutta tasokartta tehtiin vain punaisella merkatusta alueesta. GSSI:n laitteistolla tehdyn vertailumittauksen mittausala

23 oli leveyssuunnassa noin puolet punaisella merkatusta alueesta. Tuloksia voidaan siis verrata toisiinsa ensimmäiseltä 1,3 metriltä. Mittauspäivänä kohteessa ei ollut käytössä hissiä, joten molemmat maatutkat kannettiin neljänteen kerrokseen portaita pitkin. Laitteet ovat kohtuullisen helposti liikuteltavissa myös miesvoimin. RIS Hi-BrigHT - maatukasta antenniosan saa irrotettua rungosta, jotta laitetta on helpompi kantaa yksin. RIS Hi-BrigHT -maatutkan toimimisessa oli aluksi ongelmia, mutta akun vaihtamisen ja johtojen tarkastamisen jälkeen vika korjaantui. Ennen mittausta laiteen matkamittaus kalibroitiin mittaamalla mittanauhalla tietty matka ja kokeilemalla tämän jälkeen, että laite näyttää näytöllä saman kuljetun matkan. Näin mittakaava saadaan oikeaksi tasokuvissa. Mittaus suoritettiin suorina linjoina kuvan 5.4 mukaisesti alkaen sisältä päin kohti ulkoseinää. Mittaukset suoritettiin poikkisuuntaan ontelolaattoihin nähden, koska ensimmäisellä mittauskerralla havaittiin, että näin saadaan tarkimmat tulokset. Punaiselta alueelta saatiin mitattua IDS:n tutkalla kolme linjaa. GSSI:n tutkalla linjat ovat vain 10 cm päässä toisistaan, joten tutkalla mitattiin vertailun vuoksi samalta alueelta 13 vierekkäistä linjaa. IDS:n tutkan kanssa mittaus aloitettiin merkkaamalla huoneen laitaan aloitusmerkki, jonka jälkeen maatutka laitettiin merkin kohdalle ja merkattiin antennin toiseen reunaan seuraavan linjan aloituskohta. Tämän jälkeen aloitettiin mittauksen suorittaminen. Mittaus IDS:n tutkalla oli helppoa ja nopeaa. Laitteiston kanssa käveltiin huoneen toiseen päähän, jonka jälkeen saadut tulokset tallennettiin laitteiston tietokoneelle ja laite vedettiin takaisin aloituspaikkaan. Tämän jälkeen aloitettiin seuraavien linjojen mittaaminen. (Koemittaus 12.12.2012, Härmälänranta.) IDS:n laitteen suuren koon vuoksi mittauslinjat saatiin aloitettua noin 1,2 metrin päästä takaseinästä (kuva 5.5). Myös antennissa kiinni olevat ohjainpyörät aiheuttivat sen, että laitteella ei pysty mittaamaan aivan ulkoseinään asti ja tällöin mitattavalle alueelle jää joitain tutkaamattomia kohtia. Optimaalisten tulosten saamiseksi huoneistojen tulisi olla tyhjä, eikä siellä saisi olla mitään seiniä paikallaan. (Koemittaus 12.12.2012, Härmälänranta.) Kuva 6.5 Laitteen ison koon vuoksi mittaamista ei ollut mahdollista suorittaa huoneistossa lattian reunasta reunaan.

24 Myös GSSI:n laite kalibroitiin ennen mittausta. Laitteen matkamittaus tarkistettiin ja tietokoneeseen asetettiin betonille sopivat fysikaaliset parametrit. Dielektrisyyslukuna käytettiin 14 ja pulssin pituutena τ oli 12 nanosekuntia. Mitattavat linjat merkattiin tussilla lattiaan 10 cm välein ja mittaus suoritettiin vastaavasti kuin IDS:n tutkalla. Myös GSSI:n maatutkalaitteistossa oli kuljetusvaunu johon SIR-3000 -maatutkalaitteiston saa kiinnitettyä. Kuvassa 5.6 on näkyvissä SIR-3000 -maatutkalaitteisto kuljetusvaunussaan. (Koemittaus 12.12.2012, Härmälänranta.) Kuva 6.6 SIR-3000 -maatutkalaitteisto kuljetusvaunussaan. Kuljetusvaunu helpottaa huomattavasti SIR-3000 -maatutkan käyttöä, koska tämän avulla mittaajan ei tarvitse liikuttaa kumarassa asennossa lattiatasossa. Kuljetusvaunuun kiinnitettynä GSSI:n tutkaa voi käyttää vastaavasti kuin IDS:n tutkaa. Tässäkin tapauksessa kuljetusvaunu tosin syö hieman tutkattavasta pinta-alasta ison muovikuoren ja pyörien takia. Kuljetusvaunun vuoksi myös SIR-3000:lla mittaaminen oli nopeaa ja mittauksen voi suorittaa kävelyvauhtia. (Koemittaus 12.12.2012, Härmälänranta.) 6.2.2 Mittauksen tulokset Mittauksesta kerätty data käsiteltiin Roadscanners Oy:n toimesta tietokoneella. Erillisen tietokoneohjelman avulla pystytään maatutkan tallentamasta datasta muodostamaan tasokartta mitattavasta alueesta. Tietokoneella saatujen tulosten perusteella voidaan havaita poikkeamia rakenteesta syntyvissä heijasteissa. Nämä poikkeamat voidaan kuvata tasokuvissa eri väreillä. (Koemittaus Härmälänranta, 2012, Tuukka Saikka, Roadscanners Oy.) IDS:n tutkassa on mahdollisuus, että puolet antenneista on horisontaalisesti ja puolet vertikaalisesti. Mittauksissa käytössä olleessa tutkassa olivat kaikki 16 antennia samansuuntaisesti eli horisontaalisesti. Tässä mittauksessa tuloksia ei tarvittu kolmiulotteisessa muodossa, joten riittää, että antennit ovat samansuuntaisesti. Jo mittausten ai-

25 kana voitiin havaita, että ontelot erottuvat erittäin selvästi molemmilla maatutkalaitteistoilla laitteistojen omien tietokoneiden näytöillä. Kuvassa 5.7 on esitettynä IDS:n maatutkan tietokoneen kuvaa yhden linjan tutkaamisen jälkeen. Kuva 6.7 RIS Hi-BrigHT -maatutkalaitteiston antamaa kuvaa mittausten aikana. Kuvassa 5.7 ei kuitenkaan näy muuta kuin ontelolaattojen rajat ja onteloiden ylä- ja alapintojen sijainnit. Laitteiston keräämää dataa muokataan tietokoneohjelmistolla ja saadaan kuvan 5.8 mukainen kuva mitatusta alueesta. Kuvassa 5.8 on yhdistettynä IDS:n laitteella saadut mittaustulokset yhdeksi poikkileikkauskuvaksi ja tasokartaksi. Kuvassa 5.9 on vastaava kuva GSSI:n laitteiston tuloksista. Tasokuvissa mittakaava löytyy vasemmasta reunasta ja siitä huomataan, että isommalla maatutkalla mitattu alue on noin 3 metriä ja pienemmällä alue on noin 1,3 metriä. Nollakohta, eli mittauksen aloituskohta on molemmissa tasokuvissa suunnilleen sama, joten tasokuvat ovat vertailukelpoiset ensimmäisen 1,3 metrin matkalta. (Koemittaus 12.12.2012, Härmälänranta.) RIS Hi-BrigHT -maatutka ei näytä tasokuvassa selkeitä poikkeamia ontelolaatoissa. Ontelojen reunat erottuvat kyllä tasokuvassakin, mutta mahdollisista ontelovesistä ei pääse varmuuteen tämän mittauksen perusteella. Mittausten perusteella voidaan todeta, että laitteen kalibrointiin tulee käyttää enemmän aikaa, jotta päästään selkeämpiin tuloksiin. (Koemittaus 12.12.2012, Härmälänranta.) GSSI:n SIR-3000 -maatutka näyttää onteloiden rajat vielä selkeämmin kuin RIS Hi- BrigHT -maatutka. Tasokuvassa mahdollinen kosteus onteloissa näkyy sinisenä. Vertailumittaus tehtiin GSSI:n tutkalla, koska ensimmäisen koemittauksen perusteella voidaan karkeasti sanoa, että SIR-3000 näyttää ontelovedet, jos niitä on. Kuitenkin tälläkin maatutkalaitteistolla jatkotutkimuksia tulee tehdä, koska laite tulee kalibroida oikealla tavalla juuri ontelovesien mittausta varten. (Koemittaus 12.12.2012, Härmälänranta.) Se, että laitteistot eivät toisella koemittauskerralla näyttäneet selkeästi ontelovesien olemassaoloa kohteessa, ei kuitenkaan tarkoita sitä etteivät laitteet sopisi tähän tarkoitukseen. Kyseisessä mittauskohteessa ontelolaatat oli jo rei'itetty myös työmaalla, joten

26 suurin osa ontelovesistä on varmasti poistunut jo ennen mittausten tekemistä. Porausta laattojen mahdollisiin vesipaikkoihin ei suoritettu, koska tasoitetyöt ja alakattojen maalaus oli kohteessa jo tehty.(koemittaus 12.12.2012, Härmälänranta.) Kuva 6.8 RIS Hi-BrigHT -maatutkalaitteistolla kerätystä aineistosta tehty tasokartta ja poikkileikkauskuva. (Copyright Roadscanners Oy 2013). Kuva 6.9 SIR-3000 -maatutkalaitteistolla kerätystä aineistosta tehty tasokartta ja poikkileikkauskuva. (Copyright Roadscanners Oy 2013).

27 7 JOHTOPÄÄTÖKSET 7.1 Tulosten tarkastelu Tämän kandidaatintyön tarkoituksena oli tutkia maatutkaluotauksen soveltuvuutta ontelovesien paikantamiseen ontelolaatoista. Alkuperäisenä ajatuksena oli tehdä myös ohjekirja maatutkaluotaimen käyttöä varten rakennustyömaille ja porauskartta ontelovesien paikantamiseen. Koemittauskertojen vähyyden ja laitteen vähän käytön vuoksi ohjekirjaa ei kuitenkaan pystytty tekemään. Myöskään porauskarttaa ei voitu tehdä mittauskertojen vähyyden vuoksi. Mittausten myötä kävi myös ilmi, että porauskartta ei ehkä olekaan paras vaihtoehto ontelovesien etsimiseen. Jos ontelovedet näkyisivät heti maatutkaluotaimen näytöllä, ei tarvitsisi tehdä ylimääräistä työtä porauskarttojen tekemiseksi. Kandidaatintyössä keskityttiin tutkimaan kahden eri laitteistovalmistajan maatutkalaitteiston soveltuvuutta ontelovesien paikantamiseen. Laitteistoina mittauksissa olivat yhdysvaltalaisen GSSI:n valmistama SIR-3000 -maatutkalaitteisto ja italialaisen IDS:n valmistama RIS Hi-BrigHT -maatutkalaitteisto. Soveltuvuutta testattiin kahdella eri koemittauksella. Ensimmäinen koemittaus tehtiin tutkimuksia varten valmistetusta ontelolaattakoekappaleesta, josta tiedettiin kaikki dimensiot ja myös ontelovesien sijainti. Ensimmäisessä mittauksessa käytettiin ainoastaan SIR-300 -maatutkalaitteistoa. Toinen mittaus tehtiin todellisessa kohteessa kerrostaloasunnossa Tampereella, jossa välipohjat ovat ontelolaattarakenteiset. Mittauksessa oli käytössä molemmat yllä mainitut maatutkalaitteistot. Mittauksista saatujen tulosten perusteella voidaan alustavasti sanoa, että laitteet soveltuvat ontelovesien paikantamiseen, mutta varmuutta asiasta ei saada ennen jatkotutkimuksia. GSSI:n maatutka näytti ontelovedet selvästi ensimmäisessä mittauksessa, ja toisessakin mittauksessa luotain näytti mahdollisen kosteuden onteloissa. IDS:n tutkalla mittauksesta ei saatu varmoja tuloksia. Toisessa mittauksessa porauksia ei laattoihin kuitenkaan mittausten jälkeen tehty, joten varmistusta ontelovesien olemassaolosta ei pystytty tekemään. Mittausten perusteella voidaan todeta laitteiden soveltuvan fyysisesti hyvin ontelovesien paikantamiseen ja mittaaminen on kohtuullisen vaivatonta. Pienemmällä SIR- 3000 -maatutkalaitteistolla pystytään mittaamaan ahtaistakin paikoista, kun mitataan ilman kuljetusvaunua. RIS Hi-BrigHT -maatutkalaitteistolla taas voidaan mitata hyvin suuriakin alueita nopeasti. Koemittauksia kävi ilmi, että laitteita on erittäin helppo liikutella myös työmaaolosuhteissa, eikä työmaalla välttämättä tarvitse olla hissiä laitteiden kuljettamiseksi ylempiin kerroksiin. Vaikka laitteet ovatkin melko pieniä kooltaan, mittausten helpottamiseksi paras vaihe mittausten suorittamiseen työmailla olisi juuri tasoitevalun tekemisen jälkeen. Tasoitevalu tekee mitattavan pinnan tasaiseksi, mikä auttaa

28 paremman lopputuloksen saavuttamisessa. Tällöin myös kerrostalo tai vastaava rakennus olisi täysin tyhjä ja siellä päästäisiin mittaamaan suuria pinta-aloja helposti. 7.2 Tutkimusmenetelmien tarkastelu Tutkimusmenetelminä kandidaatintyössä käytettiin kirjallisuusanalyysiä sekä laitteella tehtyjä kokeellisia ja ei-kokeellisia tutkimuksia. Työssä käytetyt tutkimusmenetelmät olivat toimivia, mutta mittauksia laitteilla tulisi tehdä paljon lisää. Kokeellisia tutkimuksia olisi hyvä tehdä lisää, jotta laitteet pystytään kalibroimaan oikeisiin asetuksiin. Kokeellisissa tutkimuksissa voidaan nojautua tietoon siitä, missä vedet todellisuudessa sijaitsevat kokeissa käytettävissä ontelolaatoissa. Tällöin laitteet voidaan kalibroida varmemmin. Työssä kokeellisia mittauksia tehtiin vain yksi, joten laitteita ei pystytty kalibroimaan kovinkaan tarkasti. Toinen työssä tehty mittaus oli ei-kokeellinen tutkimus, koska kohteessa ei tiedetty ontelovesien tarkkaa sijaintia tai sitä, onko kohteen ontelolaatoissa vettä lainkaan. Vertailupohjaa saatiin toki sillä, että toisessa mittauksessa käytettiin myös ensimmäisen mittauksen laitetta, jonka tulokset näyttivät melko lupaavilta ensimmäisessä mittauksessa. Ei-kokeellisia mittauksia tulisi tehdä myös paljon lisää, mutta mielellään vasta sen jälkeen, kun laitetta on jo kalibroitu laboratorio-olosuhteissa. Myös tällaisissa kentällä tehtävissä mittauksissa olisi hyvä päästä varmuuteen mittaustuloksista ja se onnistuu ainoastaan poraamalla vesireiät niihin kohtiin, joissa maatutkaluotaimen mukaan pitäisi olla vettä. Kirjallisuusanalyysi tuki hyvin työn suorittamista ja antoi hyvät perustiedot laitteiden toiminnasta. Kirjoittaminen olisi kyllä saattanut olla helpompaa, jos laitetta olisi päässyt käyttämään itse. Jatkotutkimuksia ajatellen olisi hyvä käydä jonkinlainen koulutus laitteen käyttöä varten. 7.3 Jatkotutkimusehdotukset Johtopäätöksenä voidaan sanoa, että jatkotutkimuksia laitteilla tarvitaan. Alustavat tulokset ovat lupaavia, mutta mittauskertoja tarvitaan lisää ja laitteiden ohjelmistoja tulee kehittää. Tulosten luotettavuus ei ole riittävän suuri ennen kuin mittausten jälkeen päästään poraamalla tarkistamaan onko luodatussa kohdassa oikeasti vettä vai ei. Tämän vuoksi tuloksiin tuleekin suhtautua sopivalla varauksella ennen jatkotutkimuksia. Laitteita olisi parasta päästä testaamaan järjestettyihin olosuhteisiin, esimerkiksi laboratorioon. Optimaalinen tilanne olisi, jos laitteita voitaisiin testata lisää kokeita varten tehtyjen ontelolaattojen kanssa. Tällöin tiedettäisiin varmasti, missä vedet ontelolaatoissa ovat, ja tämän tiedon avulla laitteet voitaisiin kalibroida juuri oikealla tavalla. Myös tulosten reaaliaikaisuus täytyy saada mahdolliseksi. Tällä hetkellä tulokset saadaan näkyviin vasta tietokoneella tehdyn käsittelyn jälkeen. Jos tulokset näkyisivät jo maatutkalaitteiston näytöllä, voitaisiin reiät porata välittömästi mittauksen jälkeen tai mahdolli-

sesti jo mittauksen aikana. Laitteen ohjelmistoa tulee kehittää siihen suuntaan, että mahdolliset ontelovedet näkyvät heti maatutkalaitteiston näytöltä. Tulevaisuudessa maatutkaluotausta toivottavasti kehitetään sopivammaksi myös ontelovesien paikantamista varten. Tällöin säästyttäisiin monilta ontelovesien aiheuttamilta kiusallisilta ongelmilta ja ylimääräisiltä korjaustöiltä. 29

30 LÄHTEET Björkholtz D, Lämpö ja kosteus: rakennusfysiikka, Rakennustieto, Helsinki, 1997 Geophysical Survey Systems, I. (2012, Salem, NH). Structure Scan optical, complete GPR system for concrete inspection and analysis,[www], [viitattu 9.3.2013],saatavissa: http://www.geophysical.com/documentation/brochures/gssi- StructureScanOpticalBrochure.pdf IDS RIS Hi-Bright maatutkan Internet-sivusto, [WWW], [viitattu 9.3.2013], saatavissa:http://www.idscorporation.com/en/georadar/our-solutions-products/civilengineering/products/item/8-ris-hi-bright IndoorAid Internet-sivusto, artikkeli, [viitattu 9.3.2013] saatavissa: http://www.indooraid.com/?page_id=80 Jol, Harry M. (2009). Ground Penetrating Radar Theory and Applications. Elsevier, [WWW], [viitattu 9.3.2013], saatavissa: http://www.knovel.com/web/portal/browse/display?_ext_knovel_display_booki d=3198&verticalid=0 Kukka, J. Ontelolaattojen ontelovedet, tutkintotyö, Tampereen ammattikorkeakoulu, Tampere 2008 [PDF], [viitattu 9.3.2013], saatavissa: http://urn.fi/urn:nbn:fi:amk- 201003064372 Olkkonen, T., Johdatus teollisuustalouden tutkimustyöhön, Teknillinen korkeakoulu, Otaniemi, 1994 Ontelolaattakoekappaleen mittaus Parman Ylöjärven elementtitehtaalla 7.9.2012, Saikka Tuukka, Roadscanners Oy Ontelolaattakoekappaleen mittaus Skanskan kerrostalokohteessa Härmälänrannassa 12.12.2012, Saikka Tuukka, Roadscanners Oy Passi, T. (Ratahallintokeskuksen julkaisuja, Helsinki 2007). Maatutkatekniikan hyödyntäminen radan tukikerroksen kunnon arvioinnissa, ISBN 978-952-445-198-7 [PDF], http://www2.liikennevirasto.fi/julkaisut/pdf4/rhk_2007- a8_maatutkatekniikan_hyodyntaminen_web.pdf

31 Roadscanners Oy Internet-sivusto [WWW], [viitattu 9.3.2013], saatavissa: http://www.roadscanners.com/index.php/consulting/bridge-surveys Ruotanen, J. 2012, SIR-3000-maatutkan soveltuvuus teräsbetonirakenteiden tutkimiseen, opinnäytetyö, Oulu 2012, Oulun seudun ammattikorkeakoulu, [PDF], [viitattu 9.3.2013], saatavissa: http://urn.fi/urn:nbn:fi:amk-2012060311341 Saarenketo, T. (2006). Electrical properties of road materials and subgrade soils and the use of ground penetrating radar in traffic infrastructure surveys,[ PDF] http://herkules.oulu.fi/isbn9514282221/isbn9514282221.pdf. University of Oulu). Saarenketo, T. Maijala, P. (Tiehallinto, Helsinki 2004). Rakenteen parantamissuunnittelua edeltävät maatutkatutkimukset ja tulosten esitystapa - menetelmäkuvaus,[pdf] http://alk.tiehallinto.fi/thohje/pdf/2100027-v 04rakentparantamissuunn.pdf Teriö, O. (2003, VTT, Tampere). Betonivalmisosarakentamisen kosteudenhallinta, [PDF], [viitattu 9.3.2013], saatavissa: http://www.google.fi/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&ved=0ccmqfj AA&url=http%3A%2F%2Fwww.elementtisuunnittelu.fi%2FDownload%2F21955%2F Betonivalmisosarakentamisen%2Bkosteudenhallinta.pdf&ei=KuptUMOSMuqp4gTqgAE&usg=AFQjCNG0w_GL RCIYDn6XVAhB0NrJ7n56ww.

LIITE 1: GSSI STRUCTURE SCAN OPTICAL -ESITE 32

33

34

35

36

37

LIITE 2: IDS RIS HI-BRIGHT -ESITE 38

39

40