Koerakenne vaahtolasimurskeesta radalle
Hippeläinen, Sami (2019)
Hippeläinen, Sami
2019
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201904084596
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201904084596
Tiivistelmä
Tämä opinnäytetyö on tehty VR Track Oy:ssä (nykyään NRC Group Finland Oy) Liikenneviraston (nykyään Väylävirasto) toimeksiannosta dokumentoimaan radalle rakennettua vaahtolasimurskekevennyskoerakennetta. Työ on osittain jatkotutkimusta Emilia Köylijärven 2013 vuonna tekemään diplomityöhön ”Vaahtolasimurskeen käyttö maa- ja pohjarakentamisessa”.
Työ käsittelee radalle rakennettavaa koerakennuskohdetta, jossa käytetään Foamit-vaahtolasimursketta kevennysrakenteena tasaamaan painumaero ratarummun ja painuvan pohjamaan välillä. Tarkoituksena oli koota yhteen kevennysrakenteena toimivan vaahtolasimurskeen laatuvaatimukset ja esittää, kuinka rakennuskohde rakennettiin sekä tutkia vaahtolasimurskeen toimivuutta osana ratarakennetta. Rakenteesta tutkittiin vaahtolasimurskeen tiivistymistä, tiheyttä, hienontumista, kantavuutta ja painumia.
Työn teoriaosuus tehtiin keräämällä eri kirjallisuuslähteistä tietoa laatuvaatimuksista ja laadunvarmistuksesta sekä erilaisista tutkimusmenetelmistä. Teoriaosuuden avulla selvitettiin, mitä tulee huomioida vaahtolasimurskerakenteen rakentamisessa sekä suunniteltiin vaahtolasirakenteesta tehtävät tutkimukset. Teoriaosuudessa koottiin tieto, mikä tarvittiin kohteen rakentamiseen ja tutkimusten tekemiseen. Painumaseurantaa rakenteesta tehtiin ratapölkyistä ja painumatangoista sekä rakenteeseen asennetusta painumaletkusta.
Mittausten ja laskelmien mukaan levitetty vaahtolasimurskekerros tiivistyi esitiivistyksestä johtuen noin 17 % kerrospaksuudesta. Mittausten ja laskelmien mukaan vaahtolasimurskerakenne tiivistyi vielä lisää varastokasasta rakenteeseen kauhomisen ja tasoittamisen sekä eri kerrosten välisten esitiivistysten vaikutuksesta 8 %. Tiivistyskertoimeksi arvioitiin 1,25 menekkitarkastelun kautta ilman täryjyräystä. Täryjyräyksen tuomaa tiivistymistä ei pystytty todentamaan mittauksista. Tilattujen kuutioiden suhde rakennetodellisiin kuutioihin oli 1,34 (ilman jyräystä). Rakenteessa olevan esitiivistetyn vaahtolasimurskeen tiheydeksi laskettiin 276 〖kg/m〗^3 kuormakirjojen toimituspainon avulla (ilman täryjyräystä). Vaahtolasimurskeen vesipitoisuutta ei tutkittu. Vaahtolasimurskeen rakeisuusnäytteiden osalta todettiin, että vaahtolasimurske hienontui huomattavasti esitiivistyksestä ja täryjyräyksestä johtuen. Kantavuusmittausten perusteella vaahtolasimurskeen E-moduuliarvoksi saatiin suunnitteluohjeissa ilmoitettu 〖50 MN/m〗^2.
Lyhyen painumamittausjakson aikana (7 kk) ei havaittu mitään äkillistä painumaa, mikä viittaisi ongelmaan materiaalin kestävyydessä. Seurantajakson viimeisen painumamittauksen perusteella painumat ovat hidastuneet, mikä vaikuttaa hyvältä ajatellen vaahtolasimurskeen soveltuvuutta ratarakenteeksi. Kuitenkaan vaahtolasimurskeen pitkäaikaista käyttäytymistä ratarakenteena ei tiedetä ja tämän lyhyen seurantajakson perusteella sitä ei voi arvioida. Pitkällä aikavälillä vaahtolasimurskerakenteen ongelmaksi voi koitua materiaalin jauhaantuminen/hienontuminen raskaan kuormituksen alla, mikä aiheuttaa jatkuvaa epätasaista painumaa ratarummun ympärillä. Painumien mittausta rakenteesta on päätetty jatkaa kahden kuukauden välein kesäkuuhun 2020 asti.
Tätä työtä ei ole tarkoitettu ohjeeksi, mutta työssä esiteltävistä asioista voi saada ideoita rakenteen ja tutkimusten toteutukseen sekä painumien tulkitsemiseen.
Työ käsittelee radalle rakennettavaa koerakennuskohdetta, jossa käytetään Foamit-vaahtolasimursketta kevennysrakenteena tasaamaan painumaero ratarummun ja painuvan pohjamaan välillä. Tarkoituksena oli koota yhteen kevennysrakenteena toimivan vaahtolasimurskeen laatuvaatimukset ja esittää, kuinka rakennuskohde rakennettiin sekä tutkia vaahtolasimurskeen toimivuutta osana ratarakennetta. Rakenteesta tutkittiin vaahtolasimurskeen tiivistymistä, tiheyttä, hienontumista, kantavuutta ja painumia.
Työn teoriaosuus tehtiin keräämällä eri kirjallisuuslähteistä tietoa laatuvaatimuksista ja laadunvarmistuksesta sekä erilaisista tutkimusmenetelmistä. Teoriaosuuden avulla selvitettiin, mitä tulee huomioida vaahtolasimurskerakenteen rakentamisessa sekä suunniteltiin vaahtolasirakenteesta tehtävät tutkimukset. Teoriaosuudessa koottiin tieto, mikä tarvittiin kohteen rakentamiseen ja tutkimusten tekemiseen. Painumaseurantaa rakenteesta tehtiin ratapölkyistä ja painumatangoista sekä rakenteeseen asennetusta painumaletkusta.
Mittausten ja laskelmien mukaan levitetty vaahtolasimurskekerros tiivistyi esitiivistyksestä johtuen noin 17 % kerrospaksuudesta. Mittausten ja laskelmien mukaan vaahtolasimurskerakenne tiivistyi vielä lisää varastokasasta rakenteeseen kauhomisen ja tasoittamisen sekä eri kerrosten välisten esitiivistysten vaikutuksesta 8 %. Tiivistyskertoimeksi arvioitiin 1,25 menekkitarkastelun kautta ilman täryjyräystä. Täryjyräyksen tuomaa tiivistymistä ei pystytty todentamaan mittauksista. Tilattujen kuutioiden suhde rakennetodellisiin kuutioihin oli 1,34 (ilman jyräystä). Rakenteessa olevan esitiivistetyn vaahtolasimurskeen tiheydeksi laskettiin 276 〖kg/m〗^3 kuormakirjojen toimituspainon avulla (ilman täryjyräystä). Vaahtolasimurskeen vesipitoisuutta ei tutkittu. Vaahtolasimurskeen rakeisuusnäytteiden osalta todettiin, että vaahtolasimurske hienontui huomattavasti esitiivistyksestä ja täryjyräyksestä johtuen. Kantavuusmittausten perusteella vaahtolasimurskeen E-moduuliarvoksi saatiin suunnitteluohjeissa ilmoitettu 〖50 MN/m〗^2.
Lyhyen painumamittausjakson aikana (7 kk) ei havaittu mitään äkillistä painumaa, mikä viittaisi ongelmaan materiaalin kestävyydessä. Seurantajakson viimeisen painumamittauksen perusteella painumat ovat hidastuneet, mikä vaikuttaa hyvältä ajatellen vaahtolasimurskeen soveltuvuutta ratarakenteeksi. Kuitenkaan vaahtolasimurskeen pitkäaikaista käyttäytymistä ratarakenteena ei tiedetä ja tämän lyhyen seurantajakson perusteella sitä ei voi arvioida. Pitkällä aikavälillä vaahtolasimurskerakenteen ongelmaksi voi koitua materiaalin jauhaantuminen/hienontuminen raskaan kuormituksen alla, mikä aiheuttaa jatkuvaa epätasaista painumaa ratarummun ympärillä. Painumien mittausta rakenteesta on päätetty jatkaa kahden kuukauden välein kesäkuuhun 2020 asti.
Tätä työtä ei ole tarkoitettu ohjeeksi, mutta työssä esiteltävistä asioista voi saada ideoita rakenteen ja tutkimusten toteutukseen sekä painumien tulkitsemiseen.