5. PÄÄTULOKSET
5.4 Timanttiterän kunnon vaikutus rakennekoekappaleen puristuslujuuteen
Timanttiterän kunnon vaikutusta tutkittaessa rakennekoekappaleet porattiin hyvin kulu-neilla timanttiporanterillä, joita oli käytetty siltojen erikoistarkastuksissa. Käytetyistä ti-manttiteristä nimellishalkaisijaltaan 50 mm kokoinen terä oli selvästi kulunein, terä olisi pitänyt huoltaa välittömästi. Nimellishalkaisijaltaan 80 mm kokoinen terä oli huoltokun-toisen rajalla ennen tutkimuksen aloittamista. Nimellishalkaisijaltaan 100 mm terällä oli ennen tutkimuksen aloittamista voinut vielä välttävästi työskennellä. Pelkän timanttipo-rauksen vaikutusta rakennekoekappaleiden puristuslujuuteen tutkittiin erikseen. Tämän tutkimusosan päätulokset ja tulosten analysointi on käsitelty kappaleessa 5.3.
Tutkimuksessa kaikilla muilla betonilaaduilla lukuun ottamatta betonilaatua C30/37 P20 saatiin kuluneella timanttiterällä poratuista rakennekoekappaleista heikommat puristus-lujuustulokset kuin uudella timanttiterällä poratuista rakennekoekappaleista. Betonilaa-dulla C30/37 P20 kuluneella timanttiterällä poratuista rakennekoekappaleista saatiin hal-kaisijasta riippumatta noin 1...3 % parempi puristuslujuus verrattuna uudella timanttite-rällä porattuihin rakennekoekappaleisiin. Tulokset ovat hyvin lähellä toisiaan, joten beto-nilaadulla C30/37 P20 puristuslujuuden voidaan sanoa olevan sama riippumatta timantterän kunnosta. Tutkimuksen heikoimmalla betonilaadulla ei siis havaittu kuluneella ti-manttiterällä poraamisen vaikuttavan rakennekoekappaleista määritettävään puristuslu-juuteen.
Tutkimuksen muilla betonilaadulla nimellispituudeltaan ja -halkaisijaltaan 50 mm raken-nekoekappaleilla kuluneella timanttiterällä poratuista rakennekoekappaleista saatiin noin 5...26 % heikompi puristuslujuus verrattuna uudella timanttiterällä porattuihin rakenne-koekappaleisiin. Nimellispituudeltaan ja -halkaisijaltaan 80 mm rakennekoekappaleista kuluneella timanttiterällä saatiin noin 5...7 % ja 100 mm rakennekoekappaleista noin 1...5
% heikompia puristuslujuuksia verrattuna uudella timanttiterällä porattuihin rakenne-koekappaleisiin. Tutkimustulokset on esitetty tarkemmin kuvissa 54-56, sekä kuvamuo-toon koottuna kuvissa 57 ja 58.
Tutkimuksessa havaittiin myös, että kuluneen timanttiterän käyttö kasvattaa rakenne-koekappaleiden puristuslujuustulosten hajontaa. Hajonnan kasvu havaittiin ainoastaan huokostetuilla betonilaaduilla, huokostamattomalla betonilaadulla kuluneella ja uudella
timanttiterällä porattujen rakennekoekappaleiden hajonta on suuruudeltaan lähes identti-nen. Huokostetuilla betonilaaduilla hajonta kasvaa merkittävämmin pienemmillä raken-nekoekappaleilla. Halkaisijaltaan 50 mm rakennekoekappaleilla kuluneella timanttite-rällä porattujen rakennekoekappaleiden hajonnan havaittiin olevan jopa noin 84 % suu-rempi kuin uudella timanttiterällä porattujen rakennekoekappaleiden. Vastaavasti halkai-sijaltaan 80 mm rakennekoekappaleilla havaittiin hajonnan olevan maksimissaan noin 46
% suurempi. Halkaisijaltaan 100 mm rakennekoekappaleilla kuluneella timanttiterällä porattujen rakennekoekappaleiden hajonnan ei havaittu olevan systemaattisesti suurempi verrattuna uudella timanttiterällä porattuihin. Tutkimuksessa käytetyistä timanttiteristä halkaisijaltaan 100 mm terä oli selvästi parhaassa kunnossa.
Tutkimuksen havaintojen perusteella rakennekoekappaleiden poraukseen käytettävän ti-manttiterän kunnolla on merkitystä rakennekoekappaleista määritettävään puristuslujuu-teen. Oletettavasti kuluneella timanttiterällä porattaessa Bartlett ja MacGregon tekemässä tutkimuksessa [36] esitetyt mahdolliset vaurioitumekanismit tehostuvat. Huonokuntoi-sessa timanttiterässä betonia leikkaavat timanttisegmentit ovat kuluneita siten, että ”ti-manttirakeita” on vähemmän jäljellä kuin hyväkuntoisessa terässä. Tämän seurauksena betonin leikkaaminen rasittaa enemmän rakennekoekappaletta ja porauspinnoille syntyy enemmän mikrohalkeilua, sekä runkoaineskappaleiden ja sementtikiven väliset tartunnat vaurioituvat todennäköisemmin. Runkoaineskappaleiden ja sementtikiven välisen tartun-nan heikentyessä rakennekoekappaleen pinnoilta saattaa irrota runkoaineskappaleita hel-pommin puristuskokeen aikana (kuva 72). Puristuskokeen aikana irronneet runkoaines-kappaleet vaikuttavat merkittävästi puristuskokeen lopputulokseen, sillä irronneet runko-aineskappaleet pienentävät rakennekoekappaleen poikkileikkauksen puristuspinta-alaa ja aksiaalinen puristuskuorma jakaantuu rakennekoekappaleessa epätasaisesti.
Betonissa kiviainesrakeet ovat lujempaa materiaalia kuin sementtikivi. Tutkimuksessa havaittiin kuluneella timanttiterällä porattujen rakennekoekappaleiden porauspinnoilla merkittäviä epäsuoruuksia. Oletettavasti kulunut timanttiterä pyrkii porauksessa ”väistä-mään” lujuudeltaan kovempia kiviainesrakeita, mikä aiheuttaa epäsuoruuksia porauspin-noille. Timanttiterän segmenttien edelleen kuluessa pääsee terän läpi johdettava huuhte-luvesi poistumaan heikommin pois porauksen ulkopintoja pitkin, minkä seurauksena ti-manttiterää on nostettava porauksen aikana huuhteluveden vapauttamiseksi. Tämä toi-menpide aiheuttaa rakennekoekappaleeseen uria eli porauspinta ei ole suora. Kuvassa 73 on esitetty vierekkäin hyväkuntoisella ja huonokuntoisella timanttiterällä poratut halkai-sijaltaan 50 mm rakennekoekappaleet. Kuvasta on selvästi havaittavissa huonokuntoisen timanttiterän käytöstä aiheutuneet epäsuoruudet ja urat rakennekoekappaleen porauspin-noilla. Pienillä rakennekoekappaleilla porauspinnan pinta-alan suhde tilavuuteen on huo-mattavasti suurempi kuin suuremmilla rakennekoekappaleilla, minkä seurauksena ti-manttiporauksen aiheuttamat vauriot korostuvat pienemmillä rakennekoekappaleilla.
Kuva 73.Timanttiporanterän kunnon vaikutus porauspinnan laatuun. Vasemmalla hyvä-kuntoisella ja oikealla tyypillinen huonohyvä-kuntoisella timanttiterällä porattu rakennekoe-kappale.
Rakennekoekappaleiden timanttiporaamista käsittelevissä standardeissa ja ohjeissa ei oteta selvästi kantaa, milloin timanttiterä on huollettava tai uusittava kokonaan. Tutki-mustulosten perusteella kuluneen timanttiterän käyttö vaikuttaa paikoin merkittävästi ra-kennekoekappaleista määritettävään puristuslujuuteen, erityisesti vaikutus havaittiin kooltaan pienemmillä rakennekoekappaleilla. Tutkimuksen havaintojen perusteella ei ole suositeltavaa määrittää korjauskertoimia kuluneen timanttiterän käytölle. Rakenne-koekappaleiden valmistusta käsitteleviin ohjeisiin on kuitenkin suositeltavaa määrittää esimerkiksi mallikuvien avulla, milloin timanttiterän on huollon tarpeessa.
5.5 Rakennekoekappaleiden tasoitustekniikan vaikutus puris-tuslujuuteen
Tutkimuksen kaikilla betonilaaduilla havaittiin, että rikkiseoksella tasoitettujen rakenne-koekappaleiden puristuslujuus on heikompi kuin koneellisesti hiomalla tasoitettujen ra-kennekoekappaleiden puristuslujuus. Tutkimustulosten perusteella rakennekoekappa-leilla D50x50 rikkiseoksella tasoitettujen rakennekoekappaleiden puristuslujuus on 8...22
% heikompi verrattuna hiottuihin rakennekoekappaleisiin. Rakennekoekappaleilla D80x80 rikkiseoksella tasoitetut rakennekoekappaleet olivat 6...18 % heikompia ja D100x100 5...15 % heikompia kuin hiomalla tasoitetut rakennekoekappaleet. Tutkimus-tulokset on esitetty tarkemmin kuvissa 59-61, sekä kuvamuotoon koottuna kuvissa 62 ja 63.
Tutkimuksessa havaittiin, että rakennekoekappaleiden halkaisijan pienentyessä kasvaa rakennekoekappalesarjojen tulosten hajonta. Rakennekoekappaleilla D50x50 hajonta on
merkittävästi suurempaa verrattuna halkaisijaltaan suurempiin rakennekoekappaleisiin.
Rakennekoekappaleilla D80x80 ja D100x100 hajonta on samankaltainen. Tutkimuksessa havaittiin lisäksi, että rakennekoekappaleiden D50x50 rikkiseoksen asentamiseen liittyy merkittävä epäonnistumisriski. Halkaisijaltaan 50 mm rakennekoekappalesarjoista jou-duttiin hylkäämään tutkimustuloksia tapauksissa, joissa rikkikerroksen arvioitiin vaikut-taneen rakennekoekappaleesta mitattuun puristuslujuuteen.
Kappaleessa 2.8.2 esitetysti rakennekoekappaleen pituuden ja halkaisijan välisen suhteen ollessa pienempi kuin 2,0, vaikuttaa kuormituslevyjen ja rakennekoekappaleen puristus-pintojen välinen kitka edullisesti mitattavaan puristuslujuuteen. Oletettavasti materiaali-parilla teräs-betoni kitkakerroin on suurempi kuin materiaalimateriaali-parilla teräs-rikkiseos. Suu-remman kitkakertoimen omaavalla materiaaliparilla kitkan edullinen vaikutus puristuslu-juuteen on suurempi. Rikkiseoksella tasoitettujen rakennekoekappaleiden heikommat pu-ristuslujuudet verrattuna hiottuihin rakennekoekappaleisiin selittyvät ainakin osittain epä-edullisemmalla kitkavaikutuksella.
Tulosten perusteella päiden tasoitusmenetelmänä on suositeltavaa käyttää koneellista hi-ontaa. Rikkiseosmenetelmällä rakennekoekappaleiden puristuskokeista saatiin merkittä-västi pienemmät puristuslujuudet kuin hionnalla. Myös puristuslujuustulosten hajonnan havaittiin kasvavan, erityisesti pienemmillä rakennekoekappalekoilla. Lisäksi rakenne-koekappaleiden rikityksessä havaittiin merkittävä epäonnistumisriski.
5.6 Muottimateriaalin vaikutus puristuslujuuteen
Tutkimustulosten perusteella koekappaleiden valmistamiseen käytettävien muottien ma-teriaalilla on selvä vaikutus koekappaleista määritettävään puristuslujuuteen. Tutkimus-tulosten perusteella teräksestä valmistetuilla kuutiomuoteilla valetuista standardikuuti-oista saadaan puristuslujuudeksi noin 2...6 % parempi puristuslujuus kuin muovista val-mistetuilla muoteilla valetuista standardikuutioista. Tutkimuksessa kaikilla betonilaa-duilla saatiin yhtenevät tutkimustulokset. Tarkemmat tutkimustulokset on esitetty taulu-kossa 25 ja kuvassa 64.
Muottimateriaalista riippuvat puristuslujuuserot syntyvät todennäköisesti jo koekappa-leita tiivistettäessä. Teräsmuoteilla valettavien koekappaleiden tiivistyminen on tasalaa-tuisempaa verrattuna muovimuoteilla valettuihin koekappaleisiin. Koekappaleita tiivis-tettäessä muovimuottien seinämät eivät välitä tiivistyksen tärinää yhtä tehokkaasti kuin teräsmuotit, jolloin koekappaleen keskiosa ei tiivisty yhtä tehokkaasti kuin teräsmuotteja käytettäessä. Mahdolliset koekappaleen tiiveyserot koekappaleen keskialueella vaikutta-vat tutkimuksessa havaitusti koekappaleista määritettävään puristuslujuuteen. Tutkimuk-sessa tarkkailtiin koekappaleiden hydrataatiolämpötiloja lujuudenkehittymisen alkuvai-heessa, muovimuoteilla valettujen standardikuutioiden hydrataatiolämpötilan
maksi-miarvo oli hieman korkeampi kuin teräsmuoteilla valettujen kuutioiden. Hydrataatioläm-pötilan ei arvioitu vaikuttaneen merkittävästi eri muottimateriaaleilla valettujen koekap-paleiden puristuslujuuteen.
Tutkimustulosten perusteella standardikoekappaleiden valamisessa on suositeltavaa käyt-tää teräsmuotteja standardin EN 12390-1 [5] suosituksen mukaisesti. Tällöin koekappa-leista tiivistys onnistuu varmemmin ja puristuskokeista saadaan hieman parempi tulos.
Mikäli standardikoekappaleiden valamisessa käytetään muovimuotteja, on kaikki koe-kappaleet valettava samasta materiaalista valmistetuilla muoteilla. Jos muottimateriaaleja sotketaan saman tutkimussarjan sisällä, on todennäköistä, että puristuslujuustulosten ha-jonta kasvaa merkittävästi.