Kivituhkan soveltuminen sidotun kantavan kerroksen runkoaineeksi

Infrarakentamisen suurimmat haasteet liittyvät maa- ja kiviaineksien taloudelliseen ja
ekologiseen käyttöön. Jotta uusiutumattomia materiaaleja voidaan käyttää kestävästi,
infrarakentamisessa on kehitettävä uusia suunnitteluratkaisuja, parannettava vanhojen
rakenteiden materiaalien kierrättämistä, lisättävä heikompilaatuisten kiviaineksien käyt-
töä ja vähennettävä rakennusalan ylijäämämateriaaleja. Kerrosstabilointi on tien paran-
tamismenetelmä, jonka avulla voidaan parantaa huonolaatuisen kiviaineksen ominai-
suuksia tai vähentää päällysrakenteessa vaadittavaa kerrospaksuutta. Kerrosstabiloin-
nissa tien jakava tai kantava kerros sidotaan sideaineella, joka voi olla esimerkiksi se-
menttiä tai bitumia. Kerrosstabilointi soveltuu sekä uusien teiden rakentamiseen että
vanhojen teiden parannukseen.

Kivituhka on hienoa kalliomursketta, jota syntyy kiviainestuotannon sivutuotteena. Kivi-
tuhkaa muodostuu tuotantoprosessin aikana, mutta myös silloin kun valmistetaan kat-
kaistuja lajikkeita. Kivituhkan korkea hienoainespitoisuus aiheuttaa routivuutta rajoit-
taen sen käyttöä maarakentamisessa. Kivituhkan käytettävyyteen vaikuttaa sen teknisten
ominaisuuksien lisäksi myös tuotantopaikkojen ja käyttökohteiden etäisyys toisistaan.
Kivituhkaa voidaan käyttää kohteissa, joissa routivuudella ei ole merkitystä, mutta ny-
kyisten käyttökohteiden menekki on huomattavasti pienempi kuin syntyvän kivituhkan
määrä.

Tämän diplomityön tarkoituksena oli selvittää, soveltuuko kivituhka stabiloidun kanta-
van kerroksen runkoaineeksi. Tutkimuksessa tehtiin kahdeksan erilaista massaa, joiden
runkoaineena oli kivituhka. Sideaineina käytettiin sementtiä, lentotuhkaa, masuu-
nikuonaa sekä Ecolan Oy:n valmistamaa uusiosideainetta. Vertailukohteena käytettiin
perinteisestä stabilointimassasta, eli murskeen ja sementin seoksesta, valmistettuja koe-
kappaleita. Stabilointimassojen lujuus mitattiin yksiaksiaalisen puristuskokeen avulla,
minkä lisäksi massojen pakkasrapautumiskestävyyttä arvioitiin jäädytys-sulatuskokeen
avulla. Yksiaksiaalinen puristuskoe tehtiin kaikille massoille sekä seitsemän että 28 päi-
vän ikäisenä, kun taas jäädytys-sulatuskoe tehtiin 7d puristuslujuuden ja hinnan perus-
teella kolmelle parhaalle massalle. Jäädytys-sulatuskokeeseen valittiin sementtistabi-
loitu, lentotuhkalla stabiloitu sekä Ecolan Oy:n sideaineella stabiloitu massa. Lisäksi
myös referenssimateriaalille tehtiin jäädytys-sulatuskoe. Tutkimuksessa onnistuttiin val-
mistamaan kaksi eri stabilointimassaa, joiden runkoaineena oli kivituhka 0/3, ja jotka
täyttivät Tiehallinnon julkaisun Päällysrakenteen stabilointi (2007 b) vaatimukset tutki-
muksessa tehtyjen kokeiden osalta. Vaatimukset täyttävistä massoista toinen oli stabi-
loitu sementillä ja toinen Ecolan Oy:n uusiosideaineella.