Vihtola-Jäkkö (pdf) - Ramboll

UUMA-inventaari
Pt 14790/500-900 ja 1725-2000 Vihtola-Jäkkö (Lappeenranta)
Rikastushiekka+lentotuhka ja kuitutuhka, massiivirakenteet
2008
Ramboll
Vohlisaarentie 2 B
36760 Luopioinen
Finland
Puhelin: 020 755 6740
www.ramboll.fi

Sisältö
1. Kohteen kuvaus 1
1.1 Sijainti 1
1.2 UUMA-rakentamisen tarkoitus ja tavoitteet 1
1.3 Käytetyt UUMA-materiaalit ja -rakenteet 2
2. Materiaalitutkimukset ennen rakentamista 3
2.1 Tekniset 3
2.2 Ympäristökelpoisuus 4
3. Taustatutkimukset 5
3.1 Tekniset 5
3.2 Ympäristökelpoisuus 6
4. Seurantatutkimukset 2007-2008 6
4.1 Tekniset 6
4.1.1 Rakennetutkimukset 7
4.1.2 Silmämääräinen seuranta ja visuaalinen vauriokartoitus 8
4.1.3 Päällystevauriot 9
4.1.4 IRI- ja URA-mittaukset 11
4.1.5 Kantavuusmittaukset 12
4.2 Ympäristökelpoisuus 14
4.3 Haastattelut 16
5. Tutkimustulosten arviointi 17
Viitteet 19

1. Kohteen kuvaus
1.1 Sijainti
Pilottikohde (Pt 14790/500-900 ja 1725-2000 Vihtola-Jäkkö) on Lappeenrannan kaupungin
alueella sijaitseva Vihtolan yksityistie, joka muutettiin parantamisen yhteydessä
vuonna 2006 paikallistieksi. Ecoroad-hankkeen pilottiosuudet toteutettiin 20.-
25.9.2006.
Kohteen kokonaispituus on noin 3.5 km. Pilottirakenteiden pituudet ovat 400 m ja 275
m. Toinen pilottirakenteista perustuu rikastushiekan ja toinen kuitutuhkan käyttöön.
Rikastushiekkarakenne sijaitsee paaluvälillä 500-900 ja kuitutuhkarakenne paaluvälillä
1725-2000.
Kuva 1. Vihtola-Jäkkö pilotin sijainti.
1.2 UUMA-rakentamisen tarkoitus ja tavoitteet
Kohteen perusongelmana oli tierakenteen heikko kunto ja siitä johtuvat kantavuus- ja
routaongelmat, kuivatuspuutteet sekä tien pysty- ja vaakageometrian puutteet. Ecoroad-hankkeen
yhteydessä tie päällystettiin ja sen kuivatusta tehostettiin.
Pilottiosuuksilla testattiin stabiloitujen sivutuoterakenteiden käyttöä tierakenteen jakavassa
ja kantavassa kerroksessa. Kuivatuksen tehostamiseen, rumpukohtien tai pahojen
kivien/kalliokohtien korjaamiseen yms. liittyvät työt on tehty alkuperäisen, pilottirakentamista
edeltävän suunnitelman mukaisesti.
Vihtola-Jäkkö.doc 1

1.3 Käytetyt UUMA-materiaalit ja -rakenteet
Rikastushiekkarakenne
Kohteessa toteutettiin stabiloitu rikastushiekka-lentotuhka (RH+LT) kerros kantavana
kerroksena. Kasavarastoituun (kosteaan) Nordkalk Oyj:n rikastushiekkaan sekoitettiin
20 % lentotuhkaa, jota oli varastoitu kostutettuna Stora Enso OyJ Imatran Kaukopään
tehtaalla, sekä 4 % yleissementtiä. Sekä kostean tuhkan että sementin määrät laskettiin
rikastushiekan kuivamassasta ja seoksen vesipitoisuus säädettiin noin 16 % tavoitetasolle.
Sekoitettu massa käytettiin kantavassa kerroksessa periaatekuvan (kuva 2) mukaisesti:
- sivutuotekerroksen paksuus 250 mm ja leveys 6.5 m
- tierakenteen suunniteltu kokonaispaksuus 900 mm (toteutunut 1000 mm)
- sivutuotekerroksen tavoitteellinen tiiveysaste 94 %
Kuva 2. Tyyppipoikkileikkaukset suunnitelluista rikastushiekka-tuhkarakenteista, Vihtola-Jäkkö.
Kuitutuhkarakenne
Kuitutuhkaseoksessa käytettiin Stora Enso Oyj Imatran Kaukopään tehtaan lentotuhkaa
(LT) ja kuitusavea (KS; kuitulietettä) märkämassasuhteessa 4:1 sekä yleissementtiä
5,5 % edellisestä laskettuna. Kuitutuhkaseosta käytettiin tässä rakenteessa jakavassa
kerroksessa, paksuus 300 mm. Kuitutuhkakerroksen alle rakennettiin lisää jakavaa
kerrosta sorasta sekä suodatinkerros, ja päälle kantava murske 300 mm sekä
Vihtola-Jäkkö.doc 2

päällyste AB 20/120. Päällisrakenteen kokonaispaksuus oli 950 mm. Tyyppipoikkileikkaus
on esitetty kuvassa 3.
Pilottirakenteessa korvattiin siis osa jakavasta kerroksesta stabiloidulla kuitutuhkalla.
Kuitutuhka sekoitettiin etukäteen Nordkalkin tehdasalueella aumasekoittimella. Välivarastoitu
kostea lentotuhka ja kostea kuitusavi sekoitettiin märkämassojen suhteessa
4:1. Seokseen lisättiin 5.5 % yleissementtiä edellä mainitun tuhka-kuitusavi seoksen
märkämassasta laskettuna. Seoksen vesipitoisuus säädettiin sekoituksen aikana halutulle,
noin 50 %, tasolle.
Kuva 3. Tyyppipoikkileikkaus suunnitelluista rakenteista, Vihtola-Jäkkö.
Kuitutuhkaosuus saatiin tiivistettyä jokseenkin suunnitellulla tavalla. On kuitenkin
mahdollista, että stabiloidun rakenteen laadussa esiintyy vaihtelua.
2. Materiaalitutkimukset ennen rakentamista
2.1 Tekniset
Rikastushiekka-tuhkamateriaalin modulina laskelmissa käytettiin 550…880 MN/m 2 (laboratoriossa
määritetty moduli oli jopa yli 1 000 MN/m 2 ). Rakenteen mitoituksessa
kantavuus siis ylitti asetetun vaatimuksen. Materiaalin modulin arvoksi riittäisi 450
MN/m 2 jolloin rakenteen mitoitus on varmalla puolella. Toisaalta stabiloidun kerroksen
alapinnan kantavuus oli laskennallisesti noin 55 MPa tasolla, mikä on stabilointikerrokselle
ohjeistettua matalampi (vrt. ”Tietoa tiesuunnitteluun 71”). Rakentamisen tapah-
Vihtola-Jäkkö.doc 3

tuessa loppukesällä pohjamaan kantavuus oli korkeampi kuin laskennassa käytetty,
jolloin työalustan kantavuus on riittävä. Aikaisempien rakentamiskokemusten perusteella
tämä matalampi kantavuus ei vaikuta oleellisesti rakenteen lujittumiseen ja toimivuuteen.
Routamitoituksessa käytettiin rikastushiekka-tuhka materiaalin eristävyyden vastaavuuskertoimena
arvoa 1,25. Rikastushiekan lämmönjohtavuus on noin 1,2…
1,5 W/(Km) ja tuhkan noin 0,6…0,8 W/(Km).
Lentotuhka-kuitusavi- eli kuitutuhkarakenteessa kantavuusvaatimus oli 145 MPa päällysteen
alapinnassa. Kuitutuhkamateriaalin modulina laskelmissa käytettiin 170…190
MN/m 2 (laboratoriossa 150…200 MN/m 2 ). Rakenteen kantavuus on määräävä.
Laskennallisen routanousun perusteella suunniteltu kuitutuhkarakenne on vertailurakennetta
parempi. Routamitoituksessa on käytetty kuitutuhkan vastaavuuskertoimena
1,75 (arvio 1,5…2,0). Kuitusaven ja tuhkan lämmönjohtavuudet ovat noin 0,6…0,8
W/(Km).
2.2 Ympäristökelpoisuus
Lentotuhkasta, kuitusavesta sekä rikastushiekasta määritettiin materiaalien tuottajien
toimesta kokonaispitoisuudet (taulukko 1). Stabilointitutkimusten yhteydessä rakenteissa
käytettyjä materiaaleja vastaaville seoksille tehtiin CEN/TS 14405 mukainen
liukoisuustesti (kolonnitesti), jonka tulokset on esitetty taulukossa 2.
Taulukko 1. Vihtola-Jäkkö kuitutuhka- ja rikastushiekkakoerakenteessa käytettyjen
materiaalien kokonaispitoisuudet verrattuna VNa 591/2006 mukaisiin lento- ja pohjatuhkan
perusmäärityksen raja-arvoihin.
StoraEnso StoraEnso Nordkalk Pitoisuuden
Pitoisuus lentotuhka kuitusavi rikastushiekka raja-arvo
6/05
6.9.05
7/05
mg/kg Imatra Imatra VNa 591/2006
antimoni 0,11 alle määr. alle määr.
arseeni 3,13 < 2 < 2 50
barium 144 3,03 3,18 3000
kadmium 6,22 alle määr. alle määr. 15
koboltti 7,59 alle määr. 1,54
kromi 63,7 0,47 3,58 400
kupari 77,8 1,9 6,88 400
elohopea
lyijy 54,6 < 2 4,28 300
molybdeeni 8 alle määr. 0,13 50
nikkeli 24,2 0,22 3,35
vanadiini 29,8 2,42 7,49 400
sinkki 1385 2,5 7,23 2000
seleeni 7,05 0,678 1,98
kosteus-% 0,024 71,25 2,743
Vihtola-Jäkkö.doc 4

Taulukko 2. Vihtola-Jäkkö kuitutuhka- ja rikastushiekkarakenteita vastaavien koemateriaalien
kumulatiiviset liukoisuudet L/S=10 l/kg liukoisuustestin CEN/TS 14405 mukaisesti.
Tuloksia on verrattu VNA 591/2006.mukaisiin lento- ja pohjatuhkan perusmäärityksen
liukoisuusraja-arvoihin.
Liukoisuus Peitetty Päällystetty
mg/kg EL-46* EL-224** EL-240*** rakenne rakenne
Sb < 0,06 < 0,06 < 0,06 0,06 0,18
As < 0,1 < 0,1 < 0,1 0,5 1,5
Ba 1,47 0,86 0,61 20 60
Cd < 0,005 < 0,005 < 0,005 0,04 0,04
Cr 0,71 2,7 2,96 0,5 3
Cu 0,20 0,28 0,18 2 6
Hg < 0,01 < 0,01 < 0,01 0,01 0,01
Pb 0,08 0,08 0,09 0,5 1,5
Mo 0,54 2,78 2,91 0,5 6
Ni 0,007 0,0075 0,008 0,4 1,2
V < 0,5 < 0,5 < 0,5 2 3
Zn 0,01 0,074 0,08 4 12
Se < 0,1 < 0,1 < 0,1 0,1 0,5
Co < 0,02 < 0,02 < 0,02
DOC 18,95 445,6 275,4 500 500
Fluoridi 4,8 < 50 < 50 10 50
Sulfaatti 488 4849,5 5523 1000 10000
Kloridi 468,5 < 2400 < 2400 800 2400
*EL-46 vastaa seossuhdetta RH + LT 20 % + Yse 3 %
**EL-224 vastaa seossuhdetta (LT + KS) 3:1 + Yse 5 %
***EL-240 vastaa seossuhdetta (LT + KS) 7:1 + Yse 5 %
Tutkittujen materiaalien kokonaispitoisuudet alittavat VNA 591/2006 mukaiset pitoisuusraja-arvot.
Koerakenteissa käytettäviä materiaaleja vastaavien materiaalien liukoisuudet
alittavat kaikilta osin VNA 591/2006 mukaiset päällystetyn rakenteen rajaarvot.
Peitetyn rakenteen raja-arvot ylittyvät kromin, molybdeenin ja sulfaatin osalta.
Rikastushiekkarakenteessa ylittyvät kromin ja molybdeenin peitetyn rakenteen rajaarvot.
Seoksia on ollut tarkoitus käyttää päällystetyissä rakenteissa.
3. Taustatutkimukset
3.1 Tekniset
Kairaus- ja koekuoppatutkimukset
Koerakenteet sijaitsevat tasaisilla osuuksilla jossa pohjamaa on pehmeää savea noin
0,5…1,0 metrin syvyyteen. Pohjamaa muuttuu syvemmällä kovaksi saveksi ja saviseksi
siltiksi, joka syvimmillään ulottuu noin 6,0…8,0 metrin syvyyteen maanpinnasta.
Tämän kerroksen alla on tiivis moreenikerros. Maaperätiedot perustuu vuonna 1996
tehtyihin koekuoppiin ja vuonna 1992 tehtyihin tärykairauksiin. Maaperä on heikosti
vettäläpäisevää.
Vihtola-Jäkkö.doc 5

Maatutkaluotaus
Paaluväliltä 0…1200 tehtiin maatutkaluotaus (15.2.2006). Luotauksen perusteella alkuperäisen
rakennekerrosten vahvuus oli 20…60 cm ja pohjamaa oli pehmeää koerakenteen
paaluvälillä 500…900.
Kantavuusmittaukset
Lähtötilanteen kantavuus mitattiin 17.5.2006 (kuva 4). Kantavuusmittaukset ennen
koerakentamista tehtiin vain rikastushiekkarakenteen osuudella. Kuitutuhkarakenne
sijoittui uudelle tielinjalle.
Kuva 4. Vihtolan yksityistien kantavuus keväällä 2006.
3.2 Ympäristökelpoisuus
Kohteessa otettiin maa- ja vesinäytteitä vuonna 2006 ennen rakentamista ja noin vuoden
kuluttua rakentamisesta vuonna 2007. Maanäytteiden analyyseistä vastasi Lappeenrannan
teknillinen yliopisto. Vesinäytteet otettiin ja analysoitiin Kaakkois-Suomen
tiepiirin toimesta (Destia Oy). Tulokset on käsitelty luvussa 4.2.
4. Seurantatutkimukset 2007-2008
4.1 Tekniset
Seuranta on kohdistettu sekä koerakenteisiin että vertailurakenteeseen, joka on kohteen
perinteisesti toteutettu rakenneosuus.paaluvälillä 400…2300 (murskerakenne,).
Vertailurakenteesta on käytettävissä kantavuusmittausten tuloksia syksyltä 2006 ja
tasaisuusmittauksia keväältä 2007. Nämä tulokset on esitetty koerakenteiden vastaavien
tulosten yhteydessä.
Vihtola-Jäkkö.doc 6

4.1.1 Rakennetutkimukset
Kohteesta otettiin elokuussa 2007 rakennenäytteitä timanttiporalla. Poranäytteiden
oton yhteydessä mitattiin kerrospaksuudet, valokuvattiin kohdetta ja tehtiin kuntoarviointia
(kuva 5 ja taulukko 3). Tutkimuksia tehtiin neljästä poikkileikkauksesta rikastushiekkarakenteesta.
Kuitutuhkarakenteesta näitä tutkimuksia ei tehty. Kuitutuhkarakenne
todettiin hyväkuntoiseksi ja sen toimivuudessa ei ollut esiintynyt ongelmia ensimmäisen
vuoden aikana. Poranäytteiden otto jätettiin tekemättä sen vuoksi, että ei
ollut perusteltua lähteä rikkomaan hyväkuntoista rakennetta.
Taulukko 3. Rikastushiekka-tuhka rakenteesta porattujen näytteiden yksiaksiaaliset
puristuslujuudet (näytteenotto Tero Jokinen, Ramboll 21.-22.8.2007).
Paalu
550
RH+LT
650
RH+LT
675
RH+LT
805
RH+LT
Havainnot näytteenoton yhteydessä
- virheetön päällyste 50 mm
- murskekerros 70…90 mm
- kiinteäpintainen koerakennekerros, kohtuullisesti porattavissa
- porakappaleet katkeavat helposti
- porakappaleet silmämääräisesti tarkastellen homogeenisia,
yksittäisiä rikastushiekka/tuhka-lajittumia
- hyväkuntoinen päällyste 50 mm, vasemmalla kaistalla
kapea pituushalkeama
- murskekerros 20 mm
- kiinteäpintainen koerakennekerros 200 mm, hyvin porattavissa;
luja, ehjä ja homogeeninen
- kaksi porakappaletta kerroksen paksuudelta – yksi kappale
noin 100 mm
-porakappaleet silmämääräisesti tarkastellen homogeenisia,
yksittäisiä rikastushiekka/tuhka-lajittumia
- virheetön päällyste 50 mm
- murskekerros 60…70 mm
- kiinteäpintainen koerakennekerros 180…200 mm, hyvin
porattavissa, lähes koko kerroksen korkuiset kappaleet –
luja, kiinteä
- kaksi porakappaletta keskikaistalta kerroksen paksuudelta
noin 200 mm – kaksi kappaletta reunasta kerroksen
keskiosasta
-porakappaleet silmämääräisesti tarkastellen homogeenisia,
yksittäisiä rikastushiekka/tuhka-lajittumia, myös
murskerakeita
- virheetön päällyste 50 mm
- murskekerros 50 mm
- kiinteä- ja karkeapintainen koerakennekerros 270 mm,
melko hyvin porattavissa – luja, kiinteä
- kaksi porakappaletta – molemmat katkesivat yläosasta,
noin 100 ja 200 mm korkuiset porakappaleet
-porakappaleet silmämääräisesti tarkastellen homogeenisia,
yksittäisiä rikastushiekka/tuhka-lajittumia
Puristuslujuus
[MPa]
- keskellä
Puristuslujuus
[MPa]
- reunassa
2,5 / 3,3 1,7
3,9
4,9 / 4,3 3,6
Rakenteiden suunnittelussa asetetut tavoitelujuudet olivat rikastushiekkatuhkarekenteelle
1,5-2,0 MPa ja kuitutuhkarakenteelle 0,8-1,0 MPa.
Stabiloidusta kantavasta kerroksesta otettujen poranäytteiden lujuustaso vaihteli välillä
1,7…4,9 MPa keskiarvon ollessa 3,4 MPa. Rakenteelle asetettu tavoitelujuustaso
saavutettiin jokaisessa tutkimuspisteessä ja lujuuden keskiarvotaso ylittää tavoitetason
selvästi. Tältä osin tulos on hyvä ja pienentää rakenteessa esiintyvän epähomo-
3,3
Vihtola-Jäkkö.doc 7

geenisuuden aiheuttamia riskejä lopputuloksen laadun ja erityisesti pitkäaikaiskestävyyden
osalta.
Kuva 5. Porakappaleet 21.-22.8.2007.
4.1.2 Silmämääräinen seuranta ja visuaalinen vauriokartoitus
Seuranta on toteutettu pääosin kunnossapidon ohjauksen (Kaakkois-Suomen tiepiiri)
yhteydessä ilman erillisiä kohdekäyntejä. Seurannassa tehtiin havaintoja yleiskunnosta
ja mahdollisista poikkeamista normaalista, valokuvattiin kohdetta, ja arvioitiin kunnossapitotarvetta
(työmäärä ja kustannukset). Seurannan yhteydessä on tehty arviointia
myös pilottikohteiden laadusta vertailuosuuksiin nähden.
Maaliskuun lopulla (vrt. kuva 6) tehtyjä havaintoja:
- molemmissa koerakenteissa havaittiin useissa kohdissa, melko pitkällä
osuudella, mutta ei kuitenkaan läpeensä, keskikohdan halkeamia, jotka
vaikuttavat alustavasti päällystystyön aikaiselta keskisaumavirheeltä
- rikastushiekkarakenne:
päällysteen läpi ulottuva poikkihalkeama sekä selvä kohoutuma
kohdassa, jossa pelto muuttuu metsäksi ja pengerrys leikkaukseksi,
lähinnä vaurion todellinen syy voi olla tien poikki menevä
vesijohtokaivanto
lisäksi ko. kohdan yhteydessä olevan maantien liittymän ja
päätien kulmauksessa tien luiska on purkautunut siten että
koerakenne näkyy piennarmurskeen alta
- kuitutuhkarakenne:
ei ollut keskihalkeamien lisäksi muita vaurioita
Vihtola-Jäkkö.doc 8

- muuten molemmat koerakenneosuudet olivat erittäin tasaisia; tie lienee
ollut kuitenkin vielä kohtuullisen syvältä jäässä, koska rakentamattomilla
osuuksilla pintakelirikko ei ollut paha
Kuva 6 . Vihtolantien koerakenteiden vaurioita (Hannu Moilanen 29.3.2007).
Pahimpaan kelirikkoaikaan (huhti-toukokuu 2007) ajoitetun kohdekäynnin yhteydessä
tehtiin koko osuudelta systemaattinen paalutukseen sidottu vauriokartoitus. Kohdekäynnillä
kiinnitettiin silmämääräisen seurannan tekijöiden lisäksi huomiota muun muassa
painumiin, heittoihin, routaongelmiin, kantavuuteen, raiteistumiseen, kuoppiin,
reikiin, tien leviämiseen, silmäkkeisiin, päällystevaurioihin yms.. Rikastushiekkatuhkarakenteessa
oli 5 poikkihalkeamaa keskimäärin 80 metrin välein. Pituushalkeamaa
oli keskilinjalla ja kaistoilla. Myös vinosuuntaista pituushalkeamaa esiintyi.
Kuitutuhkarakenteessa oli kaksi pituushalkeamaa keskilinjalla. (Jukka Hackman).
Voidaan todeta, että silmämääräisten kuntokartoitusten perusteella molemmat osuudet
olivat pysyneet suhteellisen tasaisina eikä pahoja vaurioita esiinny. Erityisesti kuitutuhkaosuus
oli säilynyt käytännössä vauriottomana. Rikastushiekka-tuhkan kohdalla
rakenteessa oli näkyvissä jonkin verran kapeaa pituushalkeilua ja muutamia poikkikatkoja.
4.1.3 Päällystevauriot
Vauriokartoitus toteutettiin Ecoroad - projektin toimesta 15.5.2007. Kuvassa 7 on esitetty
rikastushiekka-tuhka rakenteen osuudella havaitut vauriot. Rikastushiekka-tuhka
Vihtola-Jäkkö.doc 9

akenteessa oli poikkihalkeamia (4 kpl), keskihalkeamaa ja kapeaa pituushalkeamaa.
Kuitutuhkarakenteessa ei ollut havaittavissa vaurioita keskisauman halkeamaa lukuun
ottamatta. Molemmat osuudet olivat pinnaltaan suhteellisen tasaisia eikä pahoja vaurioita
esiintynyt.
Kuva 7. Rikastushiekka-tuhka rakenteen vauriokartoitus (Ramboll/Harri Jyrävä).
Kuva 8. Vihtolan tien koerakenteiden vaurioita (15.5.2007).
Vihtola-Jäkkö.doc 10

4.1.4 IRI- ja URA-mittaukset
Vihtolan tiellä suoritettiin IRI/URA-mittaus toukokuussa 2007 (kuva 9). Taulukossa 4
on esitetty keskimääräiset tasaisuusarvot koko rakennuskohteelle ja koerakenne- sekä
vertailurakennekohtaisesti. Rikastushiekka-tuhka rakenteessa mitattu IRI-arvo on pienempi
kuin kohteella keskimääräisesti tai vertailurakenteilla, mutta URA-arvo on suurempi
(erityisesti oikean kaistan osalta). Kuitutuhkarakenteen mitattu IRI-arvo on jonkin
verran suurempi kuin kohteella keskimääräisesti ja vertailurakenteilla, mutta sen
sijaan URA-arvo on pienempi. Tehdyt havainnot tulee suhteuttaa rakenteen lyhyeen
käyttöikään.
Taulukko 4. Kohteen IRI- ja URA-mittauksien (6.5.2007) keskiarvot paaluväleittäin/kaistoittain.
Paaluväli
IRI – 10 m
[mm/m]
IRI – 100 m
[mm/m]
URA – 10
m [mm]
URA – 100
m [mm]
0-3020 6,9 6,8
oikea 4,0 3,8 5,0 5,0
vasen 3,9 3,7 3,8 3,7
500-900 RH 8,8 9,4
oikea 3,1 3,1 6,8 7,7
vasen 3,2 3,1 4,3 4,3
1725-2000 KT 4,3 4,8
oikea 4,1 4,8 2,4 3,0
vasen 4,4 4,7 3,3 3,2
0-500,900-1725 ja 2000-3020
6,6 6,6
REF
oikea 4,0 3,8 4,8 4,8
vasen 3,9 3,7 3,7 3,7
URASYVYYS, URA - 100m [mm]
OIKEA OIKEA 2 VASEN VASEN 2
20.00
18.00
16.00
14.00
R.Hk + LT
kuitutuhka
URA [mm]
12.00
10.00
8.00
6.00
4.00
2.00
0.00
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
PAALU [m]
Vihtola-Jäkkö.doc 11

10
9
8
7
R.Hk + LT
TASAISUUSMITTAUS, IRI - 100m [mm/m]
OIKEA OIKEA 2 VASEN VASEN 2
kuitutuhka
IRI [mm/m]
6
5
4
3
2
1
0
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
PAALU [m]
Kuva 9. Tasaisuusmittaukset Vihtola-Jäkkö pilottikohteella kesällä 2007.
Tasaisuusmittausten (IRI/URA) ja Tiehallinnon kuntoluokituksen mukaan (TIEH
3200969-v) tien kunto vaihtelee molemmilla osuuksilla hyvän ja tyydyttävän tasolla.
Rikastushiekka-tuhka osuudella on havaittavissa selvästi enemmän urautumista (erityisesti
oikea kaista) kuin pilotilla keskimäärin (tämä voi johtua rakennusaikaisista
tiivistysongelmista / -työmenetelmistä), toisaalta kuitutuhkaosuuden IRI-lukemat ovat
keskiarvotason yläpuolella. Viimeksi mainittu mittaustulos on sikäli yllättävä, että kohdekäyntien
yhteydessä tehtyjen silmämääräisten arviointien perusteella kuitutuhkaosuus
on erittäin hyväkuntoinen.
4.1.5 Kantavuusmittaukset
Pilotin seuranta käynnistettiin noin kaksi kuukautta rakentamisen jälkeen tehdyillä
kantavuusmittauksilla. Kohteen kantavuudet on mitattu päällysteen päältä molempien
pilottirakenteiden osuuksilla sekä kantavan kerroksen päältä vertailurakenteen kohdalla
marraskuun lopussa 2006. Pudotuspainolaitteella mitattujen tulosten perusteella
vertailurakenteiden E2-kantavuuksien keskiarvo oli 169 MPa (yksittäiset mitatut arvot
134…215 MPa), rikastushiekka-tuhka rakenteen 415 MPa (yksittäiset mitatut arvot
277…523 MPa) ja kuitutuhkarakenteen 303 MPa (yksittäiset mitatut arvot 228…360
MPa). On huomattava, että osasta rakenteita keskiarvo on laskettu vain 2-3 mittauksen
tuloksista ja vertailuosuudet olivat vielä päällystämättöminä. Kantavuudet on esitetty
kuvassa 10.
Kantavan kerroksen pinnasta mitattuna ennakkoarvio kantavuudelle oli 145…185 MPa
(päällyste vaikuttaa +30…+40 MPa) eli toteutuneet pilottirakenteiden kantavuudet
ylittävät selvästi ennakoidun tavoitetason. Mittaukset on tehty ennen talvea eli rakenne
ei ole jäätynyt vielä kertaakaan.
Kantavuudet mitattiin uudelleen noin seitsemän kuukauden kuluttu rakenteiden valmistuttua
ja pahimpaan kelirikko aikaan toukokuun alussa 2007. Pudotuspainolaitteella
mitattujen tulosten perusteella E2-kantavuuksien keskiarvo oli rikastushiekka-tuhka
pilottiosuudella 363 MPa (yksittäiset mitatut arvot 144…829 MPa) ja 257 MPa (yksittäiset
mitatut arvot 171…344 MPa) kuitutuhkarakenteelle. Rakenteiden keskiosan kantavuudet
olivat parempia verrattuna reunaan molemmissa koerakenteissa. Keskikaistalla
kantavuus oli 412 MPa (224..829 MPa) ja reunassa 310 MPa (144…507 MPa) paaluvälillä
500…900. Vastaavasti keskikaistalla kantavuus oli 274 MPa (228…344 MPa) ja
reunassa 240 MPa (171…302 MPa) paaluvälillä 1725…2000. Tiepiiri ei mitannut tällä
kertaa lainkaan päällystämättömien vertailuosuuksien kantavuuksia eli siltä osin ei ole
käytettävissä vertailutietoa. On huomattava, että osasta rakenteita keskiarvo on laskettu
vain 3-6 mittauksen tuloksista. Kantavuudet on esitetty kuvan 11 kuvaajassa.
Vihtola-Jäkkö.doc 12

Tulosten perusteella molempien pilottiosuuksien kantavuus oli marraskuussa 2006
tavoitetasoa korkeampi rikastushiekka-tuhka osuuden kantavuuskeskiarvon ollessa
400 MPa luokkaa ja kuitutuhkaosuuden noin 300 MPa. Toukokuussa 2007 tulokset olivat
samansuuntaisia vaikka molemmilla osuuksilla kantavuus oli 40…50 MPa syksyn
mittauksia matalammalla tasolla. Hieman matalampi yleistaso selittyy mittausajankohdalla,
mutta tuloksissa oli rikastushiekka-tuhkaosuudella havaittavissa huomattavan
suurta hajontaa eri mittauspisteiden välillä (144…829 MPa). Rakentamisen aiheuttama
epähomogeenisuus voi siis näkyä tierakenteen ominaisuuksissa. Kuitutuhkaosuudella
kantavuuksissa ei ole havaittavissa läheskään yhtä suurta hajontaa ja rakenteen ominaisuudet
ovat tältä osin suunnitellulla tasolla.
Kuva 10. Vihtolan tien (pt 14975) kantavuusmittaus (27.11.2006) päällysteen päältä
pilottirakenteille 1 ja 2 sekä kantavan yläpinnasta vertailurakenteelle .
Vihtola-Jäkkö.doc 13

Kuva 11. Vihtolan tien (pt 14975) kantavuusmittaus 4.5.2007, pahimman kelirikon
aikana.
4.2 Ympäristökelpoisuus
Pinta- ja pohjavesiseuranta
Koerakenteen seurannan kannalta merkittävimmät seuratut laatuparametrit ovat Cr ,
Mo ja SO 4 -pitoisuudet, joissa liukoisuustestin mukaan on ylitetty peitetyn rakenteen
raja-arvot (ks. luku 2.1.2: Cr 0,5-3,0 mg/kg, Mo 0,7-2,91 mg/kg ja SO 4 4800-5500
mg/kg). Pinta- ja pohjavesinäytteiden tulokset on esitetty liitteessä 1.
Kuitutuhkarakenteen plv 1600-2000 kohdalla sijaitsee kaksi tarkkailupistettä . Ojasta
on otettu näytteet sekä ylä- että alavirran puolelta ennen rakentamista vuonna 2006
sekä noin vuosi rakentamisen jälkeen, vuonna 2007. Ojavesien laatu täyttää tutkituilta
osin talousveden laatusuositukset ja –vaatimukset muutoin paitsi raudan ja alumiinin
osalta. Talousvesisuosituksia korkeammat rauta- ja alumiinipitoisuudet ovat pintavesissä
tavanomaisia. Eri ajankohtina otetuissa näytteissä ei ollut havaittavissa merkittäviä
poikkeamia. Myöskään ylä- ja alavirran näytteet eivät poikenneet toisistaan.
Koerakennetta lähimpänä sijaitsevasta talousvesikaivosta otetut näytteet olivat hieman
happamia ja vuonna 2006 (ennen rakentamista) rautapitoisuus ylitti talousveden laatusuosituksen.
Eri laboratorioissa määritetyissä, samanaikaisesti otetuissa näytteissä
nitraattipitoisuudessa (NO 3 ) saatiin hieman toisistaan poikkeavia tuloksia. Kaivon nitraattipitoisuudet
ylittivät talousveden laatuvaatimuksen (50 mg/l) kolmessa näytteessä
neljästä. Pitoisuuden nousu ei liity koerakentamiseen, sillä nitraattipitoisuus oli kyseisessä
kaivossa vastaavalla tasolla jo ennen koerakentamista. Muilta osin kaivovesinäytteet
täyttivät laatusuositukset ja vaatimukset eikä merkittäviä pitoisuusvaihteluita
havaittu.
Vihtola-Jäkkö.doc 14

Rikastushiekka-tuhkarakenteen plv 400-900 kohdalla sijaitsee myös kaksi tarkkailupistettä
. Ojasta on otettu näytteet ylä- ja alavirran puolelta ennen rakentamista vuonna
2006 sekä noin vuosi rakentamisen jälkeen, vuonna 2007. Ojavesien laatu täyttää
tutkituilta osin talousveden laatusuositukset ja –vaatimukset muutoin paitsi raudan ja
alumiinin osalta. Talousvesisuosituksia korkeammat rauta- ja alumiinipitoisuudet ovat
pintavesissä tavanomaisia. Eri ajankohtina otetuissa näytteissä ei ollut havaittavissa
merkittäviä poikkeamia. Myöskään ylä- ja alavirran näytteet eivät poikenneet toisistaan.
Koerakennetta lähimpänä sijaitsevan talousvesikaivon vesinäytteet ylittävät talousveden
laatuvaatimuksen (1,5 mg/l) fluoridin osalta. Fluoridin esiintyminen korreloi merkitsevästi
molybdeenin esiintymisen kanssa (Lahermo et. al 2002), josta syystä myös
kaivon molybdeenipitoisuudet ovat huomattavan paljon korkeampia kuin alueen muissa
kaivoissa. Lisäksi kaivovesi ei ollut hygieenisesti täysin moitteetonta. Vuoden 2007
vesinäytteessä esiintyi koliformisia bakteereita. Bakteerit ja nitriittitypen esiintyminen
viittaa kaivon huonoon kuntoon ja pintavesivuotoihin. Kaivoveden laatumuutoksilla ei
ole yhteyttä koerakenteeseen. Muilta osin kaivovesinäytteet täyttivät laatusuositukset
ja vaatimukset eikä merkittäviä pitoisuusvaihteluita havaittu.
Maanäytteiden seuranta
Pilottirakentamisen maanäytteiden seurantulokset on esitetty taulukoissa 5 ja 6. Maanäytteet
on otettu sivusuunnassa 10 metrin etäisyydeltä tien keskiviivasta 0,5…2,5 m
syvyyksiltä molempien pilottirakenteiden kohdalta. Kokonaispitoisuudet on määritetty
1 ja 2 metrin syvyyksiltä otetuista näytteistä. Verrattaessa vuoden 2006 ja 2007 tuloksia
havaitaan, että pitoisuuksissa ei ole tapahtunut muutoksia, jotka osoittaisivat käytettyjen
sivutuotteiden vapauttavan ympäristöön haitta-aineita tarkastellulla ajanjaksolla.
Taulukko 5. Tielinjan sivusta otettujen pohjamaanäytteiden määritetyt pitoisuudet
(mg/kg) ennen rakentamistoimenpiteitä (lähtötilanne 2006).
Vihtola-Jäkkö.doc 15

Taulukko 6. Tielinjan sivusta otettujen pohjamaanäytteiden määritetyt pitoisuudet
(mg/kg) vuosi rakentamisen jälkeen (seurantatulokset 2007). Paalut 500-900 rikastushiekka-lentotuhkarakenne
ja paalut 1725-2000 kuitutuhkarakenne.
4.3 Haastattelut
Kohteen tiemestarin puhelinhaastattelu toteutettiin marraskuussa 2007. Tiemestari
Juhani Valjakka totesi haastateltaessa, että pilottirakenteiden yleiskunto on hyvä, mutta
myös vertailuosuuksien kunto on samalla tasolla. Myöskään ajoradan tasaisuus ei
poikkea muusta vastaavan tasoisesta tiestöstä. Kohteessa esiintyy jonkin verran kapeita
pituushalkeamia, jotka on bitumisaumattu, mutta vastaavia pituushalkeamia
esiintyy yleisesti tämän tasoisen tiestön päällysteissä eli kohde ei tässäkään poikkea
yleisestä kuntotasosta.
Normaalista tienpidosta poiketen stabiloidun rikastushiekka-tuhka rakenteen kohdalla
on tulossa kunnossapidosta lisälasku maaporan käyttötarpeesta aurausviittojen asennuksessa
(viittojen vaatiman asennusreiän tekeminen stabiloituun kerrokseen). Muutoin
kunnossapidon kannalta pilottirakenteet eivät ole tähän mennessä vaikuttaneet
kunnossapitokustannuksiin.
Ensimmäisen seurantavuoden aikana tien käyttö ei ole vaikuttanut tien kuntoon ja
pilottirakenteet kestivät ensimmäisen talven rasitukset hyvin. Tiemestarin mukaan
pilottirakenteiden toimivuusennuste jatkossa on hyvä.
15.1.2008 Juhani Valjakka teki havainnon tien pinnan jäisyydestä pilottirakenteiden
kohdalla, kun muu tieosuus oli pinnaltaan sula. Tiemestari kuvasi rikastushiekka-tuhka
rakenteen pintaa ”polanteiseksi” (vrt. kuva 12) ja kuitutuhkarakenteen pintaa ”jäiseksi”.
Muuten tien pinta oli ”sulanut” (vrt. kuva 12 etuala).
Vihtola-Jäkkö.doc 16

Kuva 12. Rikastushiekkarakenteen jäistä pintaa (Juhani Valjakka, 15.1.2008).
Rikastushiekkarakenteen kohdalla havaittiin 7.4.2008 tehdyssä silmämääräisessä vauriokartoituksessa
koerakenteen alkuosassa runsaasti halkeamia. Kuitutuhkarakenteen
kohdalla tie oli painunut epätasaisesti etenkin sisäkaarteen puoleisessa reunassa. Epätasainen
painuminen johtunee todennäköisesti puutteellisesta kuivatuksesta.
5. Tutkimustulosten arviointi
Vihtola-Jäkön pilottiosuuksien toteutuksessa esiintyi jonkin verran ongelmia ja poikkeamia
suunnitellusta, mikä voi ainakin rikastushiekka-tuhka rakenteen osalta vaikuttaa
heikentävästi lopputuloksen laatuun. Lähtömateriaalien laatu vastasi suunniteltua,
mutta aumasekoituksena toteutettu sekoitusprosessi osoittautui suhteellisen työlääksi
erityisesti massojen laadun seurannan ja säätämisen osalta. Tämän vuoksi sekoitustyön
ja massojen käytön välinen aikaviive venyi selvästi haluttua pidemmäksi vaikka
massojen laatu sinällään saatiinkin pysymään hyväksyttävällä tasolla. Työn toteutus
poikkesi materiaalin levitystavan osalta oleellisesti työohjeissa esitetystä (mm. ei käytetty
levitintä) mikä osaltaan vaikuttaa lopputuloksen laatuun aiheuttaen levitetyn kerroksen
epähomogeenisuutta. Poikkeaminen ohjeista todennäköisesti vaikeutti myös
tiivistystyötä, jolloin rikastushiekka-tuhka rakenteen tiiveysasteessa ei päästy kaikilta
osin vaaditulle tasolle. Kuitutuhkaosuus saatiin edellisestä huolimatta tiivistettyä lähes
suunnitellulla tavalla. Merkittävä työvirhe oli myös urakoitsijan rikastushiekka-tuhka
osuuden alkupäässä tekemä stabiloidun kerroksen tiivistystyö vielä varsinaista rakentamista
seuraavana päivänä, mikä on voinut vaurioittaa stabiloitua kerrosta ja heikentää
siten rakenteen laatua kyseisellä osuudella. Kokonaisuus huomioiden rakentamisen
toteutuksen voidaan katsoa onnistuneen vain kohtuullisesti.
Suunnitelmien mukaan piti valmis massa levittää asfaltinlevittimellä (tai vastaavalla)
tasaiseksi kerrokseksi, mutta urakoitsija toteutti työn vastoin ohjeita käyttäen levitystyössä
pyöräkuormaajaa, kaivinkonetta ja tiehöylää. Tämän takia sivutuotekerroksen
pinta jäi osittain aaltoilevaksi/epätasaiseksi ja on mahdollista, että sivutuotekerrokset
Vihtola-Jäkkö.doc 17

ovat tiivistyneet epätasaisesti erityisesti tien poikkisuunnassa. Myös massojen levitys
tien reunaosilla aiheutti käytetystä työtavasta johtuen ongelmia. Löyhänä levitetty
sivutuotekerros tiivistyi suhteellisen voimakkaasti aiheuttaen lisätyötä oikean kerroksen
kokonaispaksuuden kontrolloinnissa ja säätämisessä. Levitintä käytettäessä näistä
mainituista tekijöistä aiheutuvia ongelmia olisi pystytty ratkaisevasti pienentämään tai
ne olisi jopa vältetty kokonaan, joskin levitystyö olisi todennäköisesti jouduttu toteuttamaan
kahtena erillisenä kerroksena. Jatkossa onkin syytä kiinnittää erityshuomiota
levityspäässä käytettyjen työmenetelmien kontrollointiin ja asetettujen työmenetelmien
noudattamiseen. Erityisesti massojen levittäminen ilman levitintä ja lopputiivistyksen
toteuttaminen pahimmillaan vasta seuraavana päivänä heikentävät väistämättä
rakentamisen laatua. Suunniteltujen, alle 10 cm paksujen kerrosten käyttö koettiin
työmaalla työteknisesti hankalaksi.
Keväällä 2007 mitattu rikastushiekka-tuhka rakenteen kantavuus oli noin 360 MPa.
Kantavuusmittaustuloksissa on hajontaa erityisesti SCI-arvon osalta. Tulos saattaa
kertoa rikastushiekka-tuhkakerroksen epähomogeenisuudesta, mutta tätä on vielä
varhaista arvioida. Kantavuustuloksia onkin syytä täydentää jatkossa. Toisaalta rakentamisen
yhteydessä sivutuotekerroksen alusta urautui ja kerroksen alapinta sekoittui
osittain jakavaan kerrokseen, jonka kantavuus oli alhainen ja toteutuksessa käytetty
materiaali oli vaatimusrajoilla. Rikastushiekka-tuhka rakenteen koekappaleista määritetyt
lujuudet olivat 1,7…4,9 MPa syksyllä 2007 eli rakennetutkimusten perusteella
osuuden stabiloidun kantavan kerroksen lujuustaso täyttää tavoitetason rakentamisesta
esiintyneistä virheistä huolimatta.
Kuitutuhkarakenteen kantavuus oli noin 260 MPa keväällä 2007. Tuloksissa ei ollut
edellä kuvattua poikkeuksellisuutta ja erityisesti BCI-arvo oli pieni hajonnaltaan. Rakenteen
kantavuus ylittää tavoitteen eikä osuudella esiinny käytännössä lainkaan vaurioita.
IRI-mittausten tulokset olivat kuitenkin heikompia kuin pilottikohteen keskiarvotaso
mikä on yllättävää, sillä silmämääräisen arvioinnin perusteella kuitutuhkaosuus on
erittäin hyväkuntoinen. Tältä osin tuloksia on syytä tarkentaa jatkoseurannan yhteydessä.
Vihtola-Jäkkö pilottikohteen rakenteiden lopullista toimivuustarkastelua sekä tulosten
luotettavaa arviointia ei voida vielä luotettavasti tehdä vuoden seurannan perusteella.
Toteutetut ratkaisut vaikuttavat kuitenkin toimivilta rakentamisen laadussa esiintyneistä
poikkeamista huolimatta. Jatkossa kohteen olisi toivottavaa olla mukana tiepiirin
seurantaohjelmassa, jolloin siitä olisi myöhemmin saatavissa mm. URA-, IRI- ja kantavuustietoja.
Myös päällystevaurioinventoinnin ja runkokelirikkoarvioinnin tekeminen
on tärkeää. Koko tiekohdetta tulisi havainnoida, ja koerakennuskohteiden lisäksi seuranta
tulee kohdistaa ainakin paaluväleille 1000…1400 ja 2100…2500.
Kokonaisuutta ajatellen rakenteet ovat käyttäytyneet jokseenkin suunnitellulla tavalla.
Kohteen kunto on parantunut oleellisesti eikä merkittäviä vaurioita ole esiintynyt. Erityisesti
kantavuus on parantunut selvästi. Rakentamisen yhteydessä syntyneet poikkeamat
suunniteltuun nähden näkyvät kuitenkin rikastushiekka-tuhka osuuden seurantatuloksissa
aiheuttaen vaikeasti arvioitavissa olevan epävarmuustekijän rakenteen
pitkäaikaistoimivuuden suhteen. Kuitutuhkaosuuden osalta odotusarvo rakenteen pitkäaikaistoimivuuden
suhteen on positiivinen.
Vihtola-Jäkkö.doc 18

Viitteet
CEN/TS 14405 (Jätteiden karakterisointi. Liukoisuustestit. Läpivirtaustesti ylöspäin
(määritellyissä olosuhteissa).Characterization of waste. Leaching behaviour tests. Upflow
percolation test (under specified conditions)
Ecoroad-nettisivut, mm. englanninkielinen nettilinkki josta löytyvät ympäristöseminaarin
15.11.2007 esitykset:
http://www2.lut.fi/kete/ecoroad/index.html
ja suomenkieliset sivut, josta löytyvät raportit:
http://www2.lut.fi/kete/ecoroad/ajankohtaista.htm
Jyrävä, H., Ronkainen, M., Maijala, A., Lahtinen, P., Kilpeläinen, J. ja Reinikainen, S.-P.
Ecoroad – Ecological utilization of industrial waste materials on road construction, projektiyhteenveto.
Julkaisu 175. Lappeenrannan Teknillinen tiedekunta.
http://www2.lut.fi/kete/ecoroad/index.html
Lahermo P., Tarvainen T., Hatakka T., Backman B., Juntunen R., Kortelainen N., Lakomaa
T., Nikkarinen M., Vesterbacka P., Väisänen U. ja Suomela P.: Tuhat kaivoa –
Suomen Kaivovesien fysikaalis-kemiallinen laatu vuonna 1999. Geologian tutkimuskeskus.
Espoo. Tutkimusraportti 155.
Sorvari, J. Ympäristökriteerit mineraalisten teollisuusjätteiden käytölle maarakentamisessa.
Suomen ympäristö 421/2000. Suomen ympäristökeskus.
STM 461/2000. Sosiaali- ja terveysministeriön asetus talousveden laatuvaatimuksista
ja valvontatutkimuksista
STM 74/1994: Sosiaali- ja terveysministeriön päätös talousveden laatuvaatimuksista ja
valvontatutkimuksista 74/1994. Annettu Helsingissä 21.1.2994.
(www.finlex.fi/fi/laki/alkup/1994/19940074)
TIEH 3200969-v. Tieomaisuuden yhtenäinen kuntoluokitus. Tiehallinnon selvityksiä
57/2005. Verkkojulkaisu pdf (www.tiehallinto.fi/julkaisut)
Tietoa tiesuunnitteluun 71. TIEN PÄÄLLYSRAKENTEEN MITOITUKSESSA KÄYTETTÄVÄT
MODUULIT JA KESTÄVYYSMALLIT Tiehallinto, tie- ja geotekniikka, 27.1.2005
VNa 591/2006. Valtioneuvoston asetus eräiden jätteiden hyödyntämisestä maarakentamisessa
Vihtola-Jäkkö.doc 19

LIITE 1. Kaivojen vesinäytteiden vuosien 2006 ja 2007 talousvesianalyysien tulokset. Tummennetut analyysitulokset eivät täytä talousveden
laatuvaatimuksia tai – suosituksia (Koetoimintailmoituksen päätöksen mukaisen seurannan ilmoituksen liite 2).
1

LIITE 2. Kaivojen ja ojien vesinäytteiden vuosien 2006 ja 2007 monialkuaineanalyysit sekä DOC, TOC ja Hg määritykset (Koetoimintailmoituksen
päätöksen mukaisen seurannan ilmoituksen liite 3).
2

LIITE 2. jtk. Kaivojen ja ojien vesinäytteiden vuosien 2006 ja 2007 monialkuaineanalyysit sekä DOC, TOC ja Hg määritykset (Koetoimintailmoituksen
päätöksen mukaisen seurannan ilmoituksen liite 3).
3

LIITE 2.jtk. Kaivojen ja ojien vesinäytteiden vuosien 2006 ja 2007 monialkuaineanalyysit sekä DOC, TOC ja Hg määritykset (Koetoimintailmoituksen
päätöksen mukaisen seurannan ilmoituksen liite 3).
4