Valimohiekan tekniset ominaisuudet ja uusiokäyttö maarakentamisessa

Viime vuosina voimaan astuneet lakimuutokset ovat haastaneet Suomen valimoteolli-
suutta selvittämään uusia toimintamalleja ja käyttökohteita jätteeksi luokiteltujen sivuvir-
tojen loppusijoittamiseksi. Loppusijoittaminen määräaikaisten ympäristölupien varaisille
maakaatopaikoille on tullut tiensä päähän ja samanaikaisesti rakentamista koskeva lain-
säädäntö alkanut huomioimaan yhä enemmän uusiomateriaaleja sallimalla niiden käyttöä.
Valtioneuvoston vuonna 2018 voimaan astunut asetus eräiden jätteiden hyödyntämisestä
maarakentamisessa 843/2017 sallii valimohiekkojen käyttämisen väylä- ja kenttäraken-
teissa sekä teollisuus- ja varastorakennusten pohjarakenteissa ilmoitusmenettelyllä.

Tämä diplomityö on osa ”Kiertovalu” tutkimushanketta, jonka tavoitteena on valimoiden
jätteiden hallinta ja sivuvirtojen tuotteistaminen. Päätavoitteet tämän diplomityön tutki-
mukselle ovat valimohiekkojen teknisten ominaisuuksien selvittäminen laboratoriokokein
ja analysoida koetulosten perusteella soveltuvuutta tien päällysrakenteen suodatinkerrok-
seen rakeisena materiaalina sekä sideaineella sidottuna kantavaan kerrokseen.

Työssä on katsaus Suomessa ja kansainvälisesti aiemmin tehtyihin tutkimuksiin valimo-
hiekkojen uusiokäyttöön liittyen tie- ja katurakenteissa ja penkereissä, kaatopaikkaraken-
teissa ja muissa uusiokäyttökohteissa. Materiaaleina tutkimuksessa käytettiin käytetyn va-
limohiekan lisäksi kivituhkaa ja kalliomursketta sekä sideaineina pikasementtiä, kivihiilen
polton lentotuhkaa, Ecolan uusiosideainetta ja biotuhkaa. Rakeiselle valimohiekalle mää-
ritettiin rakeisuus, maksimikuivairtotiheys ja optimivesipitoisuus parannetulla proctor-ko-
keella, kiintotiheys, vedenimukyky, pH-arvo, kapillaarinen vedenimeytyminen, vedenlä-
päisevyys, hehkutushäviö, huokosluku, kitkakulma ja koheesio rasialeikkauskokeella sekä
routanousukoe. Sideaineilla sidottuja valimohiekkaseoksia valmistettiin kolmea eri seos-
tyyppiä: sideaineilla sidotut valimohiekkaseokset, pikasementillä sidotut valimohiekan ja
kivituhkan seokset sekä sideaineilla sidotut valimohiekan ja kalliomurskeen seokset. Kai-
kille sidotuille valimohiekkaseoksille määritettiin yksiaksiaalisella puristuslujuuskokeella
puristuslujuuskestävyys ja sideaineilla sidotuille valimohiekan ja kalliomurskeen seoksille
pH-arvot. Lisäksi määritettiin tutkimuksessa käytettyjen sideaineiden taivutusveto- ja pu-
ristuslujuudet sekä pH-arvot.

Tämän diplomityön tutkimustulosten perusteella tutkittu valimohiekka on soveltuva ma-
teriaali tien päällysrakenteen suodatinkerrokseen rakeisena materiaalina. Sideaineilla si-
dotuista seoksista ainoastaan valimohiekan ja kalliomurskeen seokset saavuttivat kanta-
valle kerrokselle laatuvaatimuksissa annetut puristuslujuuden tavoitearvot.