Valimohiekan tekniset ominaisuudet ja uusiokäyttö maarakentamisessa, diplomityö Mikko Vilenius

Viime vuosina voimaan astuneet lakimuutokset ovat haastaneet Suomen valimoteollisuutta selvittämään uusia toimintamalleja ja käyttökohteita jätteeksi luokiteltujen sivuvirtojen loppusijoittamiseksi. Loppusijoittaminen määräaikaisten ympäristölupien varaisille
maakaatopaikoille on tullut tiensä päähän ja samanaikaisesti rakentamista koskeva lainsäädäntö 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 kenttärakenteissa sekä teollisuus- ja varastorakennusten pohjarakenteissa ilmoitusmenettelyllä.

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

Työssä on katsaus Suomessa ja kansainvälisesti aiemmin tehtyihin tutkimuksiin valimohiekkojen uusiokäyttöön liittyen tie- ja katurakenteissa ja penkereissä, kaatopaikkarakenteissa ja muissa uusiokäyttökohteissa. Materiaaleina tutkimuksessa käytettiin käytetyn valimohiekan lisäksi kivituhkaa ja kalliomursketta sekä sideaineina pikasementtiä, kivihiilen polton lentotuhkaa, Ecolan uusiosideainetta ja biotuhkaa. Rakeiselle valimohiekalle määritettiin rakeisuus, maksimikuivairtotiheys ja optimivesipitoisuus parannetulla proctor-kokeella, kiintotiheys, vedenimukyky, pH-arvo, kapillaarinen vedenimeytyminen, vedenläpäisevyys, 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. Kaikille sidotuille valimohiekkaseoksille määritettiin yksiaksiaalisella puristuslujuuskokeella puristuslujuuskestävyys ja sideaineilla sidotuille valimohiekan ja kalliomurskeen seoksille pH-arvot. Lisäksi määritettiin tutkimuksessa käytettyjen sideaineiden taivutusveto- ja puristuslujuudet sekä pH-arvot.

Tämän diplomityön tutkimustulosten perusteella tutkittu valimohiekka on soveltuva materiaali tien päällysrakenteen suodatinkerrokseen rakeisena materiaalina. Sideaineilla sidotuista seoksista ainoastaan valimohiekan ja kalliomurskeen seokset saavuttivat kantavalle kerrokselle laatuvaatimuksissa annetut puristuslujuuden tavoitearvot.