1.1 Tutkimuksen tausta
Tutkimuksessa tarkastellaan sekoitusjyrsinnän soveltumista kevyeksi rakenteen paran-tamistoimenpiteeksi alempiasteiselle päällystetylle tieverkolle. Alempiasteinen tieverk-ko sisältää seutu- ja yhdysteitä, joita on yhteensä noin 64 800 km eli noin 83 % yleisistä teistä. Vähäliikenteisiä teitä on noin 44 % yleisistä teistä. (Tiehallinto 2003c) Tässä tut-kimuksessa vähäliikenteisiksi teiksi luokitellaan kaikki tiet, joiden liikennemäärä on alle 1500 ajoneuvoa vuorokaudessa. Seutu- ja yhdystieverkolla on keskeinen merkitys haja-asutusalueiden elinvoimaisuudelle ja kehittymiselle. Haja-haja-asutusalueiden pysyvä asutus, maatalouden kuljetukset ja metsäteollisuuden puuraaka-ainekuljetukset toimivat alem-piasteisen tieverkon varassa. (Tiehallinto 2005a.)
Kuva 1. Maanteiden päällysteet 2011 (Liikennevirasto 2011a)
Pääpaino yleisen tieverkon tienpidossa on ollut pitkään päätieverkossa ja sen kehittämi-sessä. Tienpidon rahoituksen pienentyessä on pyritty turvaamaan päätieverkon rahoitus, jolloin alempiasteisen tieverkon rahoitus on pienentynyt suhteessa enemmän kuin pää-tieverkon. Alemman tieverkon kunto on heikentynyt selvästi etenkin yhdysteillä. (Tie-hallinto 2003c.)
Alemman tieverkon ongelmana on teiden huonokuntoisuus, mikä ilmenee mm. kanta-vuuspuutteina, kelirikkoisuutena, huonokuntoisina siltoina ja huonoina päällysteinä.
Alempiasteisen tieverkon geometria on usein puutteellinen. (Tiehallinto 2003c.)
Vähäliikenteiset päällystetyt tiet ovat yleensä kapeita ja mutkaisia, luiskat saattavat olla jyrkkiä ja kuivatuksessa esiintyy usein puutteita. Vähäliikenteiset päällystetyt tiet ovat usein rakentamattomia, jolloin tien rakennekerrokset ovat puutteelliset. Tien
leventämi-11 nen on saattanut aiheuttaa poikkileikkaukseltaan epähomogeenisen rakenteen, jos aino-astaan tien reunalle on lisätty materiaalia. Tien parantamisen yhteydessä on voitu lisätä sitomatonta materiaalia vanhan päällystekerroksen päälle, jolloin rakenne vaurioituu nopeasti. Parantamistoimenpiteitä hankaloittaa tiealueen kapeus, jolloin luiskien loi-ventaminen ja tasausviivan nosto vaikeutuvat. Vähäliikenteisen tien rakenne toimii ja vaurioituu eri tavoin kuin rakennettujen teiden, koska päällysteen paksuus on pieni ja routimattomien rakennekerrosten paksuudet ovat ohuet. (Tiehallinto 2005a.)
Alempiasteisen tieverkon kunnostaminen pyritään toteuttamaan mahdollisimman vähin kustannuksin, mikä rajoittaa eri kunnostustoimenpiteiden käyttöä ja tien lähtötietojen hankintaa. Tavallisimmat päällysteiden ylläpitotoimenpiteet ovat uudelleen päällystä-minen tai rakenteen parantapäällystä-minen. Rakenteen parantamistoimenpiteenä käytetään yleensä sekoitusjyrsintää tai bitumistabilointia. (Tiehallinto 2005a.) PAB-V -päällysteen uusiminen maksaa noin 19 000 €/km ja rakenteen parantaminen noin 33 000 €/km.
(Tiehallinto 2006.)
Sekoitusjyrsintä on kevyt rakenteen parantamistoimenpide, jossa vanha asfalttipäällyste ja kantava kerros jyrsitään ja sekoitetaan uudeksi rakennekerrokseksi (kuva 2). Jyrsitty ja sekoitettu kerros tiivistetään ja muotoillaan, minkä jälkeen se päällystetään. Sekoitus-jyrsintä ei ole stabilointimenetelmä, koska siinä ei lisätä uutta sideainetta. Kantavan kerroksen rakeisuutta voidaan parantaa lisämurskeen tai sepelin avulla. (Tiehallinto 2007f.)
Kuva 2. Sekoitusjyrsinnän toimintaperiaate. (Mohamed 2009)
Sekoitusjyrsintää on tehty Suomessa 1990 -luvun alusta lähtien. Ensimmäinen sekoitus-jyrsintä tehtiin Keski- Pohjanmaalla. Kohde oli suunniteltu bitumistabiloinniksi, johon ei kuitenkaan vähäisen rahoituksen takia lisätty sideainetta. Menetelmän todettiin olevan hyvä, minkä jälkeen sekoitusjyrsintä on yleistynyt rakenteen parantamistoimenpiteenä.
(Salminen 2007.) Sekoitusjyrsintää vastaavia menetelmiä on käytetty rakenteen paran-tamistoimenpiteenä ainakin Pohjois-Amerikassa ja Ruotsissa. Pohjois-Amerikassa
se-12 koitusjyrsintää on kehitetty lisäämään asfaltin uusiokäyttöä ja vähentämään vanhasta päällysteestä aiheutuvia jäteongelmia. (Cooley 2005.)
Sekoitusjyrsintämenetelmä on viime vuosina syrjäyttänyt stabiloinnit rakenteen paran-tamiskohteissa. Sekoitusjyrsinnän yleistymiseen ovat vaikuttaneet sen alhaisemmat ra-kentamiskustannukset, jotka johtuvat rakennusmateriaalien ja niiden kuljetusten vähäi-sestä tarpeesta. (Tiehallinto 2007f.)
*) Vuoteen 2006 asti murskeenlisäys ja sekoitusjyrsintä tilastoitiin yhdessä.
**) Vuodesta 2007 asti sekoitusjyrsintä on tilastoitu omana toimenpiteenä.
Kuva 3. Päällystyksen yhteydessä tehdyt rakenteen parantamistoimenpiteet maanteillä.
(Nordiskt vägforum 2011)
1.2 Tutkimusongelma
Sekoitusjyrsitty materiaali eroaa sitomattomasta kantavan kerroksen materiaalista sen sisältämän asfalttirouheen ja bitumin takia. Sekoitusjyrsintä poikkeaa myös bitumilla sidotusta kantavasta kerroksesta, koska bitumia on melko vähän stabilointiin verrattuna.
Sekoitusjyrsintä on yleistynyt viime vuosina ja siitä on hyviä kokemuksia, vaikka sitä ei ole juurikaan tutkittu. Sekoitusjyrsityn kerroksen toimintaa kantavan kerroksen materi-aalina ei ole tutkittu. Sekoitusjyrsinnän vaikutuksia tien kantavuuteen ei ole mitattu ja materiaalin jäykkyydestä on olemassa ristiriitaisia tietoja, jotka perustuvat urakoitsijoi-den kokemuksiin. Asfalttirouheen soveltumista kantavan kerroksen materiaaliksi on tutkittu paljon Yhdysvalloissa, mutta tutkimustulokset eivät ole suoraan verrannollisia suomalaiseen sekoitusjyrsintämateriaaliin. Sekoitusjyrsityn materiaalin ominaisuuksiin vaikuttavat asfalttirouhepitoisuus ja rouheen ominaisuudet, materiaalien rakeisuudet, vesipitoisuus ja tiiveysaste.
13 Sekoitusjyrsinnästä ei ole olemassa omia suunnitteluohjeita vaan suunnittelussa käyte-tään apuna esimerkiksi Tiehallinnon stabilointiohjetta tai rakenteen parantamisen suun-nitteluohjetta. Tiehallinnon Päällysrakenteen stabilointiohjeessa on sekoitusjyrsinnälle määritetty seuraavat ohjeet ja vaatimukset (Tiehallinto 2007f):
Jyrsityn kerroksen suurin yksittäinen rouherae ei saa olla yli 50 mm
Sekoitusjyrsityn kerroksen tiiveysvaatimus on 95 % koejyräyksen perusteella määritetystä maksimitiiveydestä.
Jyrsintäsyvyys määritetään kalibroidulla jyrsintäsyvyysmittarilla ja merkitään työmaan laaturaporttiin.
Sekoitusjyrsitystä massasta otetuista näytteistä tutkitaan rakeisuus ja sideainepi-toisuus.
Sekoitusjyrsintöjen vaurioitumista ja kestoikää on tutkittu vähän. Anne Salminen on tehnyt opinnäytetyön vuonna 2007, jossa todettiin sekoitusjyrsintöjen vaurioitumisen olevan Oulun seudun kohteissa vähäistä. (Salminen 2007)
1.3 Tutkimuksen tavoite
Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää sekoitusjyrsinnän soveltuminen vähäliikenteis-ten päällystettyjen teiden parantamistoimenpiteeksi. Työssä tutkittiin sekoitusjyrsittyjen teiden kuntoa, vaurioitumista ja kestoikää. Vaurioista tutkittiin tarkemmin niiden aiheu-tumiseen vaikuttaneet syyt.
Diplomityön tarkoituksena oli luoda edellytykset sekoitusjyrsintöjen suunnitteluohjei-den laatimiselle. Työssä tutkittiin, mitä eri asioita sekoitusjyrsinnän suunnittelussa on otettava huomioon. Työssä tutkittiin eri jyrsintäsyvyyksien, lisämurskeen rakeisuuden ja kerrospaksuuksien vaikutuksia kantavan kerroksen ominaisuuksiin.
Sekoitusjyrsinnästä tutkittiin sen vaikutuksia kantavan kerroksen rakeisuuteen ja kanta-vuuteen. Työssä haluttiin selvittää paras mahdollinen lisämurskeen rakeisuus ja missä vaiheessa lisämurske kannattaisi lisätä. Työssä selvitettiin myös sekoitusjyrsityn materi-aalin soveltumista kantavan kerroksen materiaaliksi laboratoriokokeiden avulla. Eri rouhepitoisuuksilla määritettiin materiaalin lujuus- ja vedenimeytymisominaisuudet.
1.4 Tutkimuksen rajaus
Työssä keskityttiin tutkimaan sekoitusjyrsintää, jota käytetään vähäliikenteisten päällys-tettyjen teiden rakenteenparantamiseen. Työssä ei tutkittu sekoitusjyrsinnän käyttämistä sorateiden kunnostamiseen. Sekoitusjyrsitystä materiaalista ei määritetty rakeiden mur-topintaisuutta eikä rapautumisherkkyyttä. Sekoitusjyrsityn kerroksen päälle tehtävän asfalttipäällysteen valintaan vaikuttavia syitä ei tutkittu.
14