Ruiskubetoni kalliorakentamisessa : Materiaalit, työsuoritus ja laadunvalvonta

Abstract

Tässä kandidaatintyössä tutkitaan ruiskubetoniin käytettäviä materiaaleja, ruiskutuksen suorittamista sekä ruiskubetonin laadunvalvontaa ennen ruiskutusta ja sen jälkeen. Tarkoitus on selvitellä syitä, miksi ruiskubetonointi on kallion lujituksessa yksi vallitsevista menetelmistä. Työn aineistona käytetään painettuja tekstejä, standardeja ja myös sellaisten yritysten verkkosivuja, jotka tarjoavat materiaaleja betoniin sekä työnsuoritukseen tarvittavia laitteistoja.

Suomessa maanalaisissa kalliotiloissa käytetään lähes poikkeuksetta ruiskubetonointia. Ruiskubetonointi voidaan toteuttaa joko kuivaseos- tai märkäseosmenetelmällä. Tässä työssä tarkastellaan märkäseosmenetelmää, sillä se soveltuu paremmin isoihin tiloihin. Märkäseokseen käytetään samankaltaista betoniseosta kuin normaaleihin betonirakenteisiin. Perusseoksen muodostavat vesi, sementti sekä kiviaines. Lisäksi siihen voidaan lisätä lisäaineita, seosaineita ja kuituja. Suomessa yleisin käytettävä seosaine on silika ja lisäaineena käytetään aina vähintään kiihdytintä. Märkäseosmenetelmässä ruiskutus toteutetaan yleensä koneellisesti ruiskutusrobotilla, mikä lisää turvallisuutta ja tuottaa paremman sekä tasaisemman lopputuloksen.

Itse ruiskutusvaiheessa on tärkeää, että työntekijät ovat päteviä ja ammattitaitoisia. Ruiskutuksen optimaalinen kulma on 90°, mutta aina tähän ei päästä. Ruiskutuspinnoilla olevat raudoitteet lisäävät omat haasteensa ruiskutukseen, sillä kulmaa on muunneltava, jotta betoni saadaan täysin raudoitteiden taakse. Betoni ruiskutetaan yleensä noin 20 cm korkuisina kerroksina ruiskutuspinnalle alhaalta ylöspäin. Ruiskutuskerroksen vaadittu kokonaispaksuus vaihtelee kohteen mukaan, mutta kerralla ruiskutettava paksuus on maksimissaan noin 50 mm. Mikäli ruiskutetaan yli 150 mm paksuinen kerros raudoitettuun pintaan, se tehdään yleensä kerralla. Ruiskutus tapahtuu 45° kulmassa alhaalta ylöspäin, ja betonia ruiskutetaan samaan kohtaan niin kauan, että haluttu paksuus on saavutettu.

Ruiskubetonin valmistus on laadunvalvonnan alainen vaihe. Tehtaalla tai työmaalla tuotetun betonin tulee olla kolmannen osapuolen tarkastuksen piirissä. Ruiskubetonin valvonta jaetaan kolmeen eri kategoriaan, joissa on jokaisessa hiukan erilaiset vaatimukset. Ruiskubetoniin käytettävät materiaalit tulee yleensä tarkistaa vähintään materiaalin ensimmäisestä toimituksesta. Lisäksi valmiista betonimassasta tarkistetaan sen notkeus notkeusluokan määritelmien mukaan ja tehdään pitoisuusmittaukset lisäaineille, seosaineille ja kuiduille.

Ruiskubetonointi on käytetty menetelmä johtuen sen helposta saannista sekä valmistuksesta. Se on myös kohtuullisen helppo menetelmänä, sillä ruiskutus ei vaadi monia erilaisia vaiheita. Suomessa ruiskubetoni on vielä kehitysvaiheessa ja tulevaisuudessa mahdollisesti päästään tuottamaan betonia edullisemmin, kun kallista kiviainesta saadaan korvattua mahdollisesti enemmän seosaineilla. Myös ympäristötavoitteet ovat maailmassa lisääntymässä ja ruiskubetoniin on varmasti myös mahdollista löytää ympäristöystävällisempiä ratkaisuja, kuten jo esimerkiksi Norjassa ja Ruotsissa käytettävä kalkkikivifilleri seosaineena.