TUTKIMUSRAPORTTI RTE1607/05 ESPOO 26.4.2005

��������������� �� ��������������

Vähäliikenteisten teiden päällysteiden uudet ideat

Timo Kurki

3

Sisällysluettelo

1. Johdanto .......................................................................................................................5

2. Toimivuusvaatimuksia.................................................................................................6

3. Soratien pölyn hallintamenetelmät ..............................................................................7

4. Kevyitä päällysteitä....................................................................................................13

5. High Float emulsiot....................................................................................................17

6. Kasvisöljy-bitumiseoskokeilut...................................................................................18

7. Skotlantilaisten vierailun tuloksia..............................................................................21

8. Johtopäätökset............................................................................................................22

9. Lisätietoa....................................................................................................................23

5

1. Johdanto

Tämän projektin tavoitteena oli löytää ulkomailla käytettyjä mahdollisesti Suomeen sopivia ratkaisuja vähäliikenteisten teiden päällysteratkaisuiksi. Erityisesti kaivattiin öljysoran kaltaista tuotetta. Selvitys tehtiin pääasiassa kirjallisuusselvityksenä.

Soratie on usein järkevä vaihtoehto. Sen heikkoudet ovat pölyävyys, kuraisuus, irtokivet ja kuoppaisuus, jos sitä ei hoideta oikein. Huolimatta päällystetyn tien eduista, hyvin hoidettu soratie on hyvä vaihtoehto. Suomessa on muutamia päällystettyjä teitä muutet-tu sorateiksi. Sorateillä on edullisemmat kunnostus ja joskus edullisemmat hoitokustan-nukset. Soratiet saattavat olla helpompia ylläpitää, vaativat vähemmän kalustoa ja ehkä-pä vähemmän taitoja. Sorateillä ajetaan hiljempaa kuin päällystetyillä teillä. Soratiet kestävät ohuesti päällystettyjä teitä paremmin suuria kuormia rikkoontumatta tai vaati-matta suuria korjauksia. Kunnolla hoidettuna soratie voi tarjoaa hyvän palvelutason

Päällystäminen auttaa sulkemaan pinnan vedeltä ja siten suojelee tien rakenteita. Se eliminoi pölyongelman, tien pinta on tasaisempi (mukavampi). Rekka-autojen on pa-rempi liikennöidä päällystetyllä pinnalla.

Öljysorapäällysteellä oli monia soratien ominaisuuksia. Sitä käytettiin takavuosina Suomessa laajasti, mutta siitä luovuttiin, koska bitumiöljystä haihtuu hiilivetyjä. Luo-pumalla öljysorasta saavutettiin 15 % Suomen asettamasta kokonaistavoitteesta vähen-tää haihtuvia hiilivetyjä.

Öljysoralla oli monia hyviä puolia. Sillä saatiin alhaisille liikennemäärille riittävän kes-tävä päällyste ja tielle pölyämätön pinta, joka sieti jonkin verran huonoja pohjia ja rou-taa joustavuutensa ansiosta. Lisäksi vaurioiden korjaaminen voitiin tehdä repimällä päällyste hajalle, tasaamalla ja uudelleen tiivistämällä. Massaa voitiin myös tehdä varas-toon paikkauksia varten.

Mikäli asfalttipäällyste kestäisi tiellä, olisi se monesti taloudellinen vaihtoehto. Mutta koska vähäliikenteisillä teillä on yleensä huono kantavuus, routaongelmia ja huono kui-vatus, niin päällysteet vaurioituvat nopeasti. Kun päällyste vaurioituu, siihen tulee rei-kiä, jotka vähentävät ajomukavuutta ja turvallisuutta. Jatkuva paikkaus tulee kalliiksi. Siksi monia päällystettyjä teitä on muutettu sorapäällysteisiksi.

Vaihtoehtona päällysteille ovat erilaiset pintaukset, joiden ongelmina ovat olleet terävä-reunaiset reiät. Nekään eivät kestä huonosti kantavilla teillä.

Tietä ei pidä päällystää, ennen kuin tie on valmis. Ennen päällystämistä kantavuus, rou-ta ja kuivatus pitää olla ratkaistu.

6

2. Toimivuusvaatimuksia

Tien pinnalle voidaan asettaa seuraavia toimivuusvaatimuksia:

• pinnan tasaisuus (sisältää reiät, routa- ja painumaheitot, muut pitkittäisepätasai-suudet, urasyvyys jne.)

• pölyävyys • kitka • meluisuus • tierakenteen suojauskyky (jäykkyys, tiiviys, poikkileikkauksen muoto ja kalte-

vuus) • ulkonäkö • jne.

Valittujen menetelmien (päällysteiden ja kunnossapitomenetelmien) vaatimuksia ovat

• kestävyys (ominaisuuksien pysyvyys) ja kunnossapidon edullisuus (esim. vauri-oitumistapa, päällysteen muokattavuus, korjattavuus jne.)

• ympäristövaikutukset (pölynsidontakyky, myrkyllisyys, korroosio, kierrätettä-vyys jne.)

• saatavuus ja hinta

7

3. Soratien pölyn hallintamenetelmät

Yleistä

Soratie on usein järkevä vaihtoehto. Sen heikkoudet ovat pölyävyys, kuraisuus, irtokivet ja kuoppaisuus, jos sitä ei hoideta oikein. Soratielle voidaan usein saada riittävän kova, tasainen ja pölyämätön pinta. Mikäli sorapinnan suhteitus ei ole kunnossa, se pölyää, siitä irtoaa isoja rakeita kiinnipitävät pienet rakeet ja sen jälkeen isot, jonka seurauksena on kuoppia.

Pölyn sidonta-aineiden käyttöä on joskus vaikea perustella pelkästään pölynsidonnan takia. Kuitenkin, jos hienoaines ei pysy tierakenteessa, myös isommat kivirakeet irtoa-vat pinnasta. Tämä aiheuttaa vaurioita kuten nimismiehenkiharoita ja huonontunutta kitkaa. Tien ylläpito vaikeutuu ja uutta soraa pitää tuoda paikalle, kun kiviainesta sin-koutuu tien reunoille. Kun tien pinta pysyy tiiviisti sidottuna, mm. höyläystarve vähe-nee.

Amerikkalainen tievirkamies on todennut: ”En reagoi pölystä tehtyihin valituksiin. Kaikki soratiet pölyävät. Mutta reagoin korkeisiin hoitokustannuksiin. Jos tie pitää so-rastaa usein ja höylätä jatkuvasti, on aika stabiloida pinta magnesiumkloriitilla. Alhai-set kunnossapitokustannukset ovat tavoite, ja pölynsidonta on siinä bonusta”.

Hyvä rakentaminen ja ylläpito

Hyvä rakentamis- ja ylläpitokäytännöt ovat perusasioita, jotta saavutetaan kestävä ja eroosiota kestävä soratie. Oikein muotoiltu poikkipinta (harja), hyvin suhteitetut materi-aalit sisältäen riittävästi hienoainesta lujuutta ja kestävyyttä varten ja riittävä kuivatus ovat tärkeitä, jotta voidaan saavuttaa kova pinta, joka vähentää pölyämistä. Olemassa olevat pölyongelma-alueet tulee arvioida, jotta varmistetaan näiden perusasioiden ole-van kunnossa.

Materiaaleilla tulee olla riittävä koheesio, jolla vähennetään kulumista. Tiet tulee suh-teuttaa maksimitiiveyteen ja minimi tyhjätilaan, jotta optimoidaan kosteuden pidätysky-ky ja samaan aikaan vähennetään veden tunkeutumista.

Rakeisuudessa tulee olla optimiyhdistelmä karkeaa lajitetta ja hienoainesta, joka mini-moi tyhjätilan ja maksimoi tiheyden. Sellaiset materiaalit tuottavat koheesiolujuutta ja myös rakeiden välistä leikkauslujuutta.

8

Riittävä pinnan kuivatus pitää järjestää, jotta minimoidaan kosteusvauriot. Nopea pinta-veden poistuminen (poikkikaltevuus) vähentää veden imeytymistä ja varmistaa lujuutta ja vähentää hoidon tarvetta.

Tien pölyämistä vähennetään kahdella tavalla. Partikkelikokoa suurennetaan kasaamalla kokoon (agglomeroida) hiukkasia ja ehkäisemällä karkeiden rakeiden hioutumista. Par-tikkelikoon kasvattaminen voi tapahtua huokosveden kapillaarisen paineella, pinta-aktiivisilla aineilla lisätään savipartikkeleiden yhteensitomista.

Luonnon savet

Savet, jotka ovat plastisia, tarjoavat voimakkaan koheesion, kun sitä on lisätty oikea määrä soraan. Kuitenkin pitkällä kuivalla säällä savisora ei ole täysin pölytön. Voi myös olla vaikea kuljettaa savea tielle ja sekoittaa se soraan. Korkean plastisuuden takia se tarttuu kuormalavoihin ja muutenkin sekoittaminen voi olla työlästä.

Vettä sitovat kemikaalit (kloriitit, suolat, suolavedet)

Kloriitit ovat yleisimmät pölynsidonnan tuotteet. Kalsiumkloriitti käytetään hiutaleina tai nesteenä ja magnesium kloriitti yleisimmin nestemäisessä muodossa. Natriumkloriit-tia harvoin käytetään ja se on huonoimmin toimiva. Kalsium- ja magnesiumkloriitit ovat tehokkaita oikein käytettynä.

Kloriitit ovat hygroskooppisia tuotteita, joka tarkoittaa, että ne imevät kosteutta ilmasta ja pitävät tien pinnan tasaisen kosteana. Ne myös lisäävät veden pintajännitystä ja siten hidastavat haihduntaa Ne ovat kohtuullisen yksinkertaisia käyttää.

Tällaiset pölyn sitojat tarjoavat parhaimman kombinaation (helppous, kestävyys, kus-tannukset ja pölynsidonta) kuivalle, puolikostealle ja kostealle ilmastolle. Niiden teho on rajallinen ja ne eivät tarjoa riittävää pölynsidontaa toisena vuotena. Nämä tuotteet aiheuttavat korroosiota.

Orgaaniset, ei bitumiset kemikaalit (lignosulfaatit, sulfiittilipeä, mäntyöljyhartsi, mäntyterva, kasvisöljyt, melassi.

Kuten vettä absorboivilla materiaaleilla, näilläkin aineilla teho kestää rajatun ajan eivät-kä ne tarjoa riittävää pölynsidontaa toisena vuonna. Mutta jälkeenpäin tehtyjen käyttö-jen määrät voivat olla vähäisempiä, koska niillä on jälkivaikutuksia. Nämä materiaalit lakkaavat toimimasta sateiden jälkeen, koska niillä on pitkä sitoutumisaika ja ne asteit-tain huuhtoutuvat. Jotkut tähän kategoriaan kuuluvista kaupallisista tuotteista voivat

9

näyttää epämiellyttäviltä, olla pahan hajuisia ja tahmeita levityksen jälkeen, joka voi estää niiden käyttöönoton.

Lignosulfonaatti on paperiteollisuuden sulfiittiselluloosan valmistuksen sivutuote. Se koostuu pääasiassa ligniinistä ja hiilihydraateista. Ligniini sitoo pölypartikkelit yhteen ja sokerit toimivat hygroskooppisesti sitoen kosteutta. Lignosulfonaatti säilyttää tehokkuu-tensa myös pitkien kuivien kausien aikana. Lignosulfonaatti on kuitenkin hyvin vesi-liukoinen, joten rankkasade voi tuhota pölynsidontakyvyn.

Muita orgaanisia pölynsidonta-aineita ovat muun muassa kasviöljyt, mäntyöljyn joh-dannaiset, melassit ja Suomessa kokeiltu ksylitolin valmistuksen sivutuote eli ksylitoli-liemi, entsyymituotteet ja pinta-aktiiviset aineet. Kasviöljyt agglomeroivat pölypartikke-leita eli muodostavat yksittäisistä partikkeleista suurempia kasaumia. Öljyjen sitomis-kyky on kuitenkin pieni ja ne hapettuvat herkästi. Mäntyöljyjohdannaiset ovat sulfaatti-sellun valmistuksen tislattuja tuotteita. Markkinoilla on lisäksi monia yhdistelmätuottei-ta, kuten mäntyöljy-bitumiemulsio ja entsyymien, sokerien ja pinta-aktiivisten aineiden seos.

Acidulated Soybean Oil Soapstock (hapotettu soijaöljyparafiini) on soijaöljyn jalostuk-sessa syntyvä sivutuote. Se on biologisesti hajoava tuote, jolla on monia bitumiöljyn kaltaisia ominaisuuksia. Se tunkeutuu sorakerrokseen ja tuottaa kevyen sidoksen, joka tehokkaasti vähentää pölyä oikein käytettynä.

Ruotsissa kokeiltiin 1995 ”rapsiöljysoraa”. Tiessä käytettiin sideainetta 2 % 3 cm sy-vyydeltä. Tiestä tuli kovempi kuin suunniteltiin ja se oli mahdotonta höylätä. Kahden vuoden jälkeen vain jäänteet rapsiöljystä oli jäljellä.

Raakaöljypohjaiset sideaineet

Bitumiemulsio ja muut öljypohjaiset tuotteet ovat liimamaisia; ne sitovat soratien hie-noainespartikkelit yhteen soratien pinnan ollessa kuiva. Bitumiemulsioita on käytetty pölynsidontaan Gotlannissa vuodesta 1991 alkaen, jolloin kunta päätti luopua bitu-miemulsioiden negatiivisten kokemuksien vuoksi. Vuonna 1994 aloitetun 2-vuotisen suomalaisen tutkimuksen perusteella bitumiemulsio ei ollut taloudellisesti tai teknisesti kalsiumkloridipölynsidontaa parempi vaihtoehto (Valkonen 1996). Vuonna 2000 Ranta-Pere päätyi samankaltaisiin lopputuloksiin: koska bitumiemulsio on huomattavan kallis-ta, vaikutusajan tulisi olla vähintään kolme vuotta, jotta menetelmä olisi taloudellisesti kannattava. Tätä ei kuitenkaan saavutettu koetieosuuksilla, vaan tutkimus keskeytettiin kahden vuoden jälkeen koeosuuksien huonon kunnon vuoksi. Ranta-Pereen mukaan jatkossa tutkimuksissa tulisi keskittyä selvittämään kulutuskerrosmateriaalin ja bitu-miemulsion yhteisvaikutusta ja parantamaan bitumiemulsion ominaisuuksia pölynsi-

10

donnan kannalta. Gotlannissa, jossa bitumiemulsiopölynsidonta on rutiinimenetelmä, on erilainen kallioperä, ja alueen geologia voi vaikuttaa menetelmän parempaan toimivuu-teen.

Muita pölynsidonnassa käytettyjä öljypohjaisia tuotteita ovat muun muassa modifioidut bitumiemulsiot, emulgoidut öljyt ja mineraaliöljyt. Öljy peittää hienoainespartikkelit ohuella kalvolla ja lisää näin partikkelien massaa. Öljyjä on käytetty pölynsidontaan muun muassa Kanadassa, jossa niiden uskotaan olevan tehokkain pölynsidonta-aine kuivissa olosuhteissa ja teillä, joiden liikennemäärä on suuri ja hienoainespitoisuus pie-ni.

Bitumiliuokset ja öljyt ovat olleet suosittuja pölynsidonta aineita, mutta vapautuvien hiilivetyjen takia niiden käytöstä on luovuttu.

Elektrokemialliset sitojat: sulfonoitu raakaöljy, ioniset sitojat, bentoniitti

Nämä tuotteet toimivat ilmastollisesti laajalla alalla. Ne huuhtoutuvat vähiten ja ovat erityisen toimivia savisessa ja hiekkaisessa pintamateriaalissa. Nämä tuotteet vähentävät pölyämistä selvästi. Näillä ei kuitenkaan ole standardilaboratoriotestiä, jolla voitaisiin ennustaa niiden toiminta kenttäolosuhteissa ja niiden käyttö on osoittautunut joko täy-delliseksi menestykseksi tai täydelliseksi epäonnistumiseksi.

Savilisäaineet, kuten bentoniitti (montmorilloniitti), agglomeroituvat hienojen pöly-hiukkasten kanssa. Bolanderin ja Yamahan (1999) mukaan yleensä riittää yksi käsittely kerran viidessä vuodessa. Jos savipitoisuus on liian korkea, tien pinta voi muuttua sa-teella pehmeäksi tai liukkaaksi.

Bentoniitista saatujen kokemusten mukaan sen teho kestää kaksi tai jopa 5 vuotta. Ben-toniitti koostuu pääosin montmorilloniitista. Bentoniitti on poikkeuksellisen pehmeä ja helposti muovautuva kivilaji. Se koostuu ns. smektisestä savesta, joka pystyy absorboi-maan suuria määriä vettä ja laajenemaan sen seurauksena tilavuudeltaan jopa yli kym-menkertaiseksi. Wyomingista USA peräisin oleva bentoniitti on natriumbentoniittia, jonka laajeneminen on hieman voimakkaampaa kuin esim. espanjalaisen kaliumben-toniitin. Montmorilloniitin vedenimemiskyky johtuu myös mineraalinen suuresta omi-naispinta-alasta, joka on savimineraalien ominaispinta-aloista suurin.

Polymeerit

Nämä tuotteet sitovat pintamaan partikkelit yhteen ja muodostavat puolijäykän kalvon. Monet polymeerituotteet tuotetaan tiivisteenä ja vaativat laimennuksen ennen käyttöä.

11

Pienillä laimennusvariaatioilla polymeerit ovat usein sopivia monille maa ja säätyypeil-le.

Toisin kuin jotkut muut tuotteet, suurinta osaa näistä tuotteista pidetään ei-myrkyllisinä ja ympäristöystävällisinä, kun niitä käytetään valmistajan ohjeiden mukaisesti.

Nämä tuotteet ovat tehokkaimmillaan kevyesti liikennöidyillä pinnoilla kuten helikopte-rikentät.

Polymeeriemulsiot, kuten polyvinyyliasetaatit ja akryylikopolymeerit, sitovat maarakeet toisiinsa muodostamalla polymeerimatriisin. Polymeeriemulsioiden etu on niiden ve-denkestävyys kovettumisen jälkeen. Ne toimivat myös hyvin hiekkamaassa (Washing-ton Department of Ecology 2002). Yhdysvaltojen armeijan tutkimus- ja kehityskeskuk-sen puristuslujuustesteissä polymeeriemulsiot paransivat selvästi silttisen hiekan lujuut-ta ja kosteuden sietokykyä märissä olosuhteissa.

Polymeeriemulsioiden huonoihin puoliin kuuluu se, että ne voivat hajota ultraviolettiva-lon vaikutuksesta, polymeerimatriisi menettää tehonsa tien höyläyksen jälkeen ja levi-tyskaluston puhdistus vie paljon aikaa. Polymeerituotteet myydään yleensä tiivisteinä ja sekoitetaan veteen ennen levitystä vesisäiliöautolla tai vastaavalla. Kovettumiseen vaa-dittava aika riippuu lämpötilasta, kosteudesta ja tien pinnan kosteuspitoisuudesta. Yh-den valmistajan (Hercules Environmental Inc 2002) mukaan kovettumisaika on 3-48 tuntia.

Soil Sealin kovettumisaika on 8-12 tuntia 22 °C lämpötilassa. Eri olosuhteissa (kulutus-kerrosmateriaali, ilmasto, tien käyttö) polymeeriemulsioiden testaustulokset vaihtelevat. Yhden akryylikopolymeerin (Soil- Sement) todettiin vähentävän tehokkaimmin PM10-päästöjä (halkaisijaltaan alle 10 mikrometrin kokoisia hiukkasia) Mojaven autiomaassa Kaliforniassa vuoden kestäneessä tutkimuksessa. Toisessa Oklahomassa tehdyssä tut-kimuksessa Soil-Sement oli teholtaan huonompi kuin muut testatut pölynsidontaaineet, koska raskas liikenne hajotti polymeerikalvon.

Mikrobiologiset sitojat (itiöt, sinilevä ymppäysaine, entsyymiliete)

Tämän kategorian tuotteet ovat sopiva kuivaan ilmastoon, koska itiökasvit sitovat maa-partikkeleita yhteen ja siten vähentävät pölyämistä. Ymppäysaineet, joita voidaan hel-posti ja tasaisesti levittää, ovat vasta kehitteillä. Savipartikkelit kiinnittävät pinnalleen monia entsyymejä, jonka seurauksena huokostila tiivistyy, joka auttaa tiivistystä ja vä-hentää pölyämistä.

12

Nämä tuotteet ovat menestyneet erityisissä liikenne- ja kiviaineskohteissa. Koska stan-darditestimenetelmiä ei ole, niiden käyttäytyminen kenttäolosuhteissa pitää varmistaa kenttäkokeilla ennen laajamittaista käyttöä.

Asfalttirouhe

Paikoittain murskattua asfalttipäällystettä on tarjolla sorateille. Se voi olla hyvä päällys-te, mutta siinä on huonoja puolia. Bituminen osa vanhaa päällystettä tulee sideaineeksi. Kun se levitetään tielle lämpiminä säällä, murskattu asfaltti voi saada päällysteen omi-naisuuksia. Mutta se on heikko päällyste. Siihen usein muodostuu reikiä ja sitä on vai-kea ylläpitää yksinkertaisilla tiehöylämenetelmillä. Jotta vältytään näiltä ongelmilta, materiaalikerroksen pitää olla tiivistettynä vähintään 3 tuumaa paksu ja tien runko pitää olla kunnossa (kantavuus, routa jne.).

Parempi vaihtoehto on sekoittaa murskattua päällystettä soraan suhteessa (esim. 50/50). Tämä tuottaa materiaalin, jolla on hyvät sitomisominaisuudet, mutta silti se on vielä työstettävissä tavallisin kunnossapitomenetelmin. Murskattua asfalttia on sekoitettu murskatun betonin kanssa ja tulos on ollut hyvä.

13

4. Kevyitä päällysteitä

Yleistä

Joillekin kevyt sirotepintaus on päällyste. Toisille päällyste tarkoittaa vähintään 10 cm:n paksuista bitumista kerrosta tai suorastaan kuumapäällystettä. Päällysteen ensisijainen tarkoitus on suojata alusrakennetta. Kun kuormitukset kasvavat, päällysteen paksuutta täytyy kasvattaa. Yleisesti ottaen asfalttipäällysteellä on vähän todellista kantavuutta parantavaa vaikutusta ennen kuin paksuus ylittää 5 cm (2 tuumaa).

Amerikkalainen Asphalt Institute omaa kannan, että suositeltava minimi paksuus pääl-lysteelle on 4 tuumaa tai 3 tuumaa sopivalla sitomattomalla kerroksella jopa vähäliiken-teisillä teillä. Heidän tutkimustensa mukaan 4 tuumaa kuumapäällystettä kestää 10 ker-taa enemmän liikennettä kuin 2 tuumaa kuumapäällystettä, kun sitomaton rakenne on ohut. Kaksi tuumaa ohuempi päällyste suojaa rakennekerroksia vedeltä ja tarjoaa tasai-sen ajopinnan. Sellaista tietä on sopiva kutsua pintakäsitellyksi tieksi. Teillä, joilla on ohut päällyste, pitää kuivatus olla hyvin suunniteltu ja ylläpidetty koko tien käyttöiän.

Pintaukset

Pintausten tarkoituksena on muuttaa pinnan ominaisuuksia, mutta alustan kantavuuteen se ei vaikuta muuten kuin vettymisen hidastajana.

Sirotepintauksella voidaan

• lisätä kulutuskestävyyttä käyttämällä lujaa kiviainesta • lisätä kitkaa sirotteen rakeisuutta muuttamalla • muuttaa väriä sirotteen värivalinnalla • estää pölyäminen ja eroosiosora-alustalla • lisätä tiiviyttä rapautuneen päällysteen pintakerroksessa • vesieristää pinta • lisätä melua huomion herättämiseksi poikkeuksellisessa liikenneympäristössä. • parantaa pinnan laatua • suojaa alla olevaa päällystettä/pintaa hapettumiselta, ikääntymiseltä ja liikenteen

kulutukselta • uudistaa vanhaa rapautunutta päällystettä • korjaa pieniä vaurioita ja puutteita • on nopea päällystystapa • on edullinen

14

Suomessa Asfalttinormeissa mainitaan Sirotepinta (SIP, tehdään olemassa olevan pääl-lysteen päälle), Soratien pintaus (SOP) ja Lietepintaus (LP). SOP-pintausta voidaan Asfalttinormien mukaan tehdä yhdestä lajitteesta tai suhteistuneesta kiviaineksesta kun taas SIP:iä tehdään vain yhdestä lajitteesta.

Sorateitä ryhdyttiin pinnoittamaan 1970- luvun lopulla bitumiliuoksella ja kivimurskeel-la. Näitä ns. SOP -teitä on tällä hetkellä noin 3 400 km. Viime vuosina uusia SOP -teitä ei ole rakennettu enää juuri lainkaan. SOP - pinnoitusten tavoitteena oli parantaa ajo-mukavuutta, helpottaa sorateiden kunnossapitoa ja erityisesti estää pölyämistä. SOP -teiden taloudelliseksi kestoiäksi arvioitiin aikanaan noin 5 vuotta. Varsinkin heikoille pohjille ja vilkkaille teille tehdyt yli viisi vuotta vanhat SOP -tiet ovat yleensä varsin huonokuntoisia. Pinnoitteiden reikiintyminen ja epätasaisuus haittaavat liikennöintiä. Huonokuntoisten SOP -teiden kunnossapito on vaikeaa, koska epätasaisuuksia ei ole voitu poistaa ja paikkaukset kestävät vain lyhyen aikaa.

Fog Seal

Menetelmässä käytetään emulsiota ilman kiviainesta. Tarkoituksena on sulkea ja paran-taa päällysteen alapuolista kerrosta tai tiivistää ja vesieristää avoin päällyste.

Slurry Seal (Lietepintaus)

Massa on jatkuvakäyräisen kiviaineksen (0/2..4 mm) ja bitumiemulsion sekoitus. Eräis-sä tapauksissa portland sementtiä käytetään fillerinä. Lietepintaus sulkee olemassa ole-van päällysteen vaurioita.

Sand seal

Tämä pintaus muodostuu sideainekalvosta, jonka päälle tulee suhteustunutta hiekkaa (3-5 mm), joka tiivistetään.

Cape Seal

Cape seal on sirotepintaus, jonka päällä on lietepintaus. Sillä saadaan pintaus, jossa ei ole irtokiviä.

Chip Seal (Sirotepintaus)

Sirotepintauksella tarkoitetaan sidotulle tai sitomattomalle alustalle bitumisella sideai-neella liimattua kiviaineskerrosta. Kiviaines on vain yhtä lajitetta.

15

Sirotepintaus jyrätään joko kumipyöräjyrällä tai kumivalssijyrällä siten, että sirote tart-tuu hyvin alustaansa. Soratien pintaus jyrätään kumivalssijyrällä tai tavallisella kaksi-valssijyrällä, jonka paino on enintään 7 tonnia. Tehokas tiivistysvaikutus saavutetaan kumivalssitäryjyräyksellä. Erityisen huolella jyrätään ne alueet, jotka eivät joudu liiken-teen aiheuttaman jälkitiivistyksen alaisiksi. Irrallinen kiviaines poistetaan harjaamalla tieltä viimeistään viikon kuluttua levityksestä. Emulsiota käytettäessä ylimääräinen ki-viaines harjataan pois jo 2 - 3 vrk:n kuluttua levityksestä.

Imeytyssepeli Penetration macadam

Seulottu sora tai murskattu kivi levitetään tielle, tiivistetään ja sideaine ruiskutetaan sen jälkeen. Kerros tehdään ainakin 50 mm paksuksi ja se on hyvin karkea. Kustannukset ovat suuret, koska sideaineen tarve on suuri. Sopii paikkoihin, joissa liikenne ja geomet-ria ovat ankarat. Erään ruotsalaisen asiantuntijan mielestä hyvä ratkaisu on tehdä sidottu kantava kerros imeytyssepellyksellä (IM indränkt makadam, 40 mm), jolla on sekä hyvä joustavuus, sekä hyvä vedenkestävyys ja viimeistään parin vuoden jälkeen pitää pinta päällystää sirotepintauksella 8 tai 11 mm maksimiraekoolla.

Otta seal ja High Float Surface Treatment (HFST).

Ottaseal (Ottadekke) menetelmä on norjalaista alkuperää. Chip-seal menetelmästä (vain yksi lajite) poiketen siinä kiviaines on suhteutettua sisältäen kaikkia lajitteita. Kun ki-viaines tiivistetään kumipyöräjyrällä, niin sideaine puristuu ylöspäin läpi kiviaineksen. Hienoaineksen takia kestää 2- 3 päivää, ennen kuin liikenne on tiivistänyt peittämään kaikki partikkelit.

Ottaseal-menetelmällä voidaan tehdä kaksi kerrosta (Double Otta seal).

Alaskassa on käytössä suunnilleen samanlainen menetelmä kuin Ottaseal, jota kutsutaan High Float Surface Treatment (HFST). He saivat idean kanadalaisilta (Yukon Territo-ry), jossa se on ollut käytössä 1970-luvulta saakka. Rakeisuus ja työmenetelmä ovat suunnilleen samanlaisia kuin Ottaseal-menetelmässä, mutta sideaineena käytetään ta-vanomaisen emulsion sijasta High Float emulsiota.

Öljysora (Oil gravel, Finn gravel)

Öljysora keksittiin 1950-luvulla Ruotsissa, josta se tuli Suomeen. Vuonna 1995 Suo-mesta vietiin yhdysvaltoihin öljysoran valmistuslaitteisto. Myöhemmin Suomessa öl-jysorasta luovuttiin öljysorassa käytettävän bitumiöljyn hiilivetypäästöjen takia.

16

Yhdysvalloissa tehtiin useita öljysorakoeteitä ensiksi cut back bitumilla (liuottimella ohennettu bitumi, MC 3000), mutta pian siellä siirryttiin High Float emulsioon (HFE-300). High Float emulsio-päällyste pysyy joustavana, joten päällyste voidaan repiä ja paikata varastoon tehdyllä massalla. Pienet pakkaskatkot umpeutuvat itsestään kesällä.

Ruotsissa on markkinoilla bitumiöljy (S500), jossa myrkyllisten haihtuvien hiilivetyjen sijasta käytetään ympäristöystävällisempää ainesosaa. Tämä tekee tuotteesta selvästi kalliimpaa.

17

5. High Float emulsiot

Veteen perustuvien bitumiemulsioiden tarkoitus on tehdä asfaltista helposti käsiteltävää alhaisissa lämpötiloissa. Emulsion valmistuksessa kemiallisia emulsiolisäaineita käyte-tään pitämään emulsiota stabiilina eli pitämään bitumipartikkelit vedessä bitumi/vesi-seoksena. Lisäaineella ei normaalisti ole vaikutusta bitumin ominaisuuksiin sen jälkeen, kun emulsio on murtunut. Poikkeuksena tästä ovat emulsiolisäaineiden erikoisryhmä, joita kutsutaan High Float – lisäaineiksi. Kun vesi lähtee emulsiosta, kemiallinen lisäai-ne jää murtuneeseen bitumiemulsiojäännökseen. High Float lisäainemolekyylit orientoi-tuvat muodostamaan verkottuneen geelirakenteen bitumissa, jonka rakenne ja fysikaali-set ominaisuudet ovat hyytelön kaltaiset.

Parannusta tulee myös lämpötilaherkkyyteen. Geelirakenne estää bitumia valumasta korkeissa lämpötiloissa (kuuma kesäpäivä). Lisäksi aine on vähemmän hauras alhaisissa lämpötiloissa ja siksi syntyy vähemmän pakkaskatkoja.

High Float tarkoittaa sitä, että täyttää ”float”-testin (ASTM D139; AASHTO T-50).

Esimerkkinä erään tuotteen tekniset tiedot ( www.albina.com): HFMS-2S/HFE-300 PROPERTIES MIN MAX Viscosity SFS @ 25°C 50 Storage Stability, 1 day 1.0 Sieve % 0.10** Residue by 260°C Distillation, % 65 Oil in distillate by volume, % 7.0 TESTS ON RESIDUE FROM DISTILLATION Penetration @ 25°C, dmm 200 Float @ 60° C, sec 1200 *Indicates modified AASHTO procedure **-AASHTO a 0.30% is acceptable for samples taken at point of use.

18

6. Kasvisöljy-bitumiseoskokeilut

Bitumiöljyn käytöstä luovuttiin sen haihtuvien hiilivetyjen takia. Bitumiöljy on huo-neenlämmössä öljymäinen neste. Öljysorassa tämä merkitsee kylmäsekoitusmahdolli-suutta ja muokattavuutta. Öljysorakin kovettuu aikaa myöden. Koska selvityksessä tuli esiin rypsiöljy ja haihtuvien hiilivetyjen haitat, päätettiin kokeilla rypsiöljyn sekoitta-mista bitumiin, jotta saataisiin bitumiöljyn kaltainen tuote.

Kokeilussa tavallista ruokakaupan rypsi-ruokaöljyä sekoitettiin pehmeään bitumiin V1500 kolmella eri pitoisuudella (10 %, 20 % ja 30 %). Bitumi kuumennettiin ja siihen sekoitettiin rypsiöljy. Seos vaikutti stabiililta, eivätkä ainesosat erottuneet toisistaan.

Tämä jälkeen kivirakeita kastettiin bitumiin. Runsain rypsiöljyseos vaikutti liian juok-sevalta ja kivet eivät tarttuneet toisiinsa kiinni niin voimakkaasti kuin kahdessa muussa seoksissa.

Tämän jälkeen tehtiin sorasta massaa. Kiviainekset lämmitettiin 45 - 82 asteen lämpöti-laan, sideaine sekoitettiin vajaan 4 % sideainepitoisuudella ja massat tiivistettiin mar-shall-tiivistyksellä (50 + 50 iskua). Näyte, joka tehtiin 30 % rypsiöljypitoisuudella, ei pysynyt kunnolla koossa.

Tämän jälkeen massat hajotettiin ja tiivistettiin uudestaan huoneen lämpöisinä marshall-tiivistyksellä (25 + 25 iskua). Koekappaleet pysyivät koossa, kunnes ne siirrettiin mar-shall-laitteesta. Kaikki koekappaleet hajosivat siirron aikana tai sen jälkeen.

Käytetty sora oli hyvin pyöreärakeista, eikä siinä ollut murskepintoja, joten kiviainek-sella ei ollut omaa rakenteellista lujuutta. Jatkossa kokeiluissa kannattaa kiviaineksena käyttää kalliomursketta.

19

Kuva 1. Päällystekappale 10 % Rypsiöljypitoisuudella

Kuva 2. Päällystekappale 20 % rypsiöljypitoisuudella

20

Kuva 3. Päällystekappale 30 % rypsiöljypitoisuudella

Kuva 4. Uudelleen tiivistetty päällystekappale 10 % rypsiöljypitoisuudella

21

7. Skotlantilaisten vierailun tuloksia

Kevättalvella 2005 Skotlannin tielaitoksen ja Colas yhtymän edustajat kävivät vierailul-la Suomessa. He esittelivät muutamia siellä käytettäviä tekniikoita. Ohessa on lyhyesti esitetty pari tekniikkaa.

Fibredec

Fibredec-tekniikassa tierakenteen vetolujuutta lisätään deformaatiokestävyyden ja vau-rioitumiskestävyyden lisäämiseksi. Patentoiduissa menetelmässä bitumiemulsiosta ja lasikuidusta muodostuva kerros rakennetaan tiehen yhdellä ajokerralla. Laitteen kulki-essa eteenpäin se ruiskuttaa ensiksi bitumiemulsion, sen jälkeen se levittää sopivan pi-tuiseksi katkottua lasikuitua emulsion päälle, sen jälkeen tulee vielä bitumiemulsio ja lopuksi kiviainessirote, joka riippuu suunnitellusta rakenteesta (fibredec rakenteen pääl-le voidaan rakentaa erilaisia muita kerroksia).

Grave Emulsion In Scotland

Skotlannin tiehallinnon edustaja esitti lyhyesti erästä emulsiopäällystekokeilua ja antoi kokeilusta esitteen, jota tässä on lyhyesti referoitu. Massan kiviaines oli 50 % 0/6 mm, 30 % 6/10mm ja 20 % 10/14 mm. Emulsioita lisättiin 6 %, jolla jäännös bitumimäärä oli 4 %. Noin 8 % vettä oli lisätty massaan, jotta saataisiin haluttu työstettävyys. Massaa levitettiin 80 mm paksuudelta tavanomaisella levittimellä. Tiivistys tehtiin täryttimellä varustetulla levypyöräjyrällä ja kumipyöräjyrällä (ensiksi 2 ylitystä ilman täryä, 2 yli-tystä täryllä, 8-10 ylitystä kumipyöräjyrällä). Päällysteen annettiin kuivua 10 päivää. Tämän jälkeen tehtiin pintaus, jossa sideainetta levitettiin 1,8 l/m2 ja pintauksen ki-viaineksena oli 10 mm lajite.

22

8. Johtopäätökset

Ohjausryhmä halusi nimenomaan öljysoran korvaavaa tuotetta. Ruotsissa on vanhan öljysoran bitumiöljy korvattu ympäristöystävällisemmällä tuotteella S500. Mikäli ai-neen hinta on kohtuullinen, voidaan ”öljysoraa” käyttää edelleen. Koska yhdysvalloissa on tehty ”öljysoraa” High Float emulsiolla ja High Float emulsio on valmis kaupallinen tuote (ei ole käytetty Suomessa), niin Suomessakin kannattaisi kokeilla myös sen käyt-töä.

Bitumiemulsioilla tehdyt massapäällysteet ovat usein muualla pinnattu.

Pintauksista kannattaa kokeilla Ottaseal ja HFST-pintauksia.

Enemmänkin pölynsidontakeino eikä päällyste on asfalttirouheen ja soran seos, jolla saadaan pölytön mutta muokattavissa oleva pinta. Sopivan seossuhde on mainittu ole-van 50 - 50 %, mutta asia varmaan kaipaa kokeiluja sopivien rakeisuuskäyrien löytämi-seksi.

Kasvisöljy-bitumiseoksen kokeilut kaipaavat lisäselvittelyjä. Teollisuudelle ja tutki-mukselle pitää asettaa tavoitteeksi luontoystävällisen entisen bitumiöljyn kaltainen hin-naltaan kilpailukykyinen tuote.

23

9. Lisätietoa

Ottaseal:

http://www.ifgworld.org/assets/documents/Technical%20Information/On-carriageway/otta_seal.pdf

High Float emulsiosta:

http://www.kochpavementsolutions.com/Solutions/high_float.htm

http://www.blacklidgeemulsions.com/spec-2.htm

http://www.walkerind.com/Norjohn_Emulsion/Stockpile.html

Amerikkalaisesta öljysorasta:

http://www.google.fi/search?q=cache:zs75J3lQ_ygJ:www.mrr.dot.state.mn.us/research/MnROAD_Project/MnRoadOnlineReports/Minnesota%27s_Experience_With_Thin_Bituminous_Treatments_For_Low-Volume_Roads.pdf+FINN/OIL+GRAVEL&hl=fi