Kivituhkan soveltuminen sidotun kantavan kerroksen runkoaineeksi, diplomityö Marika Melander

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 käyttöä ja vähennettävä rakennusalan ylijäämämateriaaleja. Kerrosstabilointi on tien parantamismenetelmä, jonka avulla voidaan parantaa huonolaatuisen kiviaineksen ominaisuuksia tai vähentää päällysrakenteessa vaadittavaa kerrospaksuutta. Kerrosstabiloinnissa tien jakava tai kantava kerros sidotaan sideaineella, joka voi olla esimerkiksi sementtiä tai bitumia. Kerrosstabilointi soveltuu sekä uusien teiden rakentamiseen että vanhojen teiden parannukseen.

Kivituhka on hienoa kalliomursketta, jota syntyy kiviainestuotannon sivutuotteena. Kivituhkaa muodostuu tuotantoprosessin aikana, mutta myös silloin kun valmistetaan katkaistuja lajikkeita. Kivituhkan korkea hienoainespitoisuus aiheuttaa routivuutta rajoittaen 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 nykyisten käyttökohteiden menekki on huomattavasti pienempi kuin syntyvän kivituhkan määrä.

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