Asfalttipäällysteiden takuuaika : Urautumisen ja vaurioitumisen seuranta
Väätäinen, Niko (2020)
Väätäinen, Niko
2020
Rakennustekniikan DI-tutkinto-ohjelma - Degree Programme in Civil Engineering, MSc (Tech)
Rakennetun ympäristön tiedekunta - Faculty of Built Environment
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2020-06-25
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202006186152
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202006186152
Tiivistelmä
Valtion kunnossapitämillä asfalttipäällysteillä käytetään tällä hetkellä 3 vuoden takuuaikaa. Väylävirasto ja ELY-keskukset harkitsevat nykyisen takuuajan pidentämistä, jotta uusien päällysteiden laatu parantuisi ja käyttöikä pidentyisi. Takuuajan pidentämisen vaikutuksia ei ole aiemmin tutkittu, joten tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää takuuajan pidentämisen vaikutuksia tienpäällystysurakoiden suunnitteluratkaisuihin sekä urakan toteutuksen ja takuun aikaiseen toimintaan.
Työ koostuu teoriaosuudesta ja tutkimusosasta. Teoriaosuus tehtiin kirjallisuusselvityksenä, jota täydennettiin asiantuntijahaastatteluilla. Tutkimusosassa analysoitiin Väyläviraston toimittaman laatumittausaineiston avulla uusien päällysteiden vauriotyyppejä ja -määriä. Vaurioita vertailtiin kuntomittaushistoriaan ja laatumittaustuloksiin, joiden perusteella arvioitiin vaurioiden syntyyn vaikuttavia tekijöitä. Vaurioita kartoitettiin myös maastokäynneillä.
Tutkimusaineisto koostui lämpökamerakohteista vuosilta 2015–2018. Lämpökamerakohteissa oli käytetty normaalien laatumittausten lisäksi lämpökameraa päällystystyön aikana. Lisäksi tutkittiin kuulamyllykohteita vuodelta 2017, joissa kuulamyllyarvoja oli tutkittu päällystekiviaineksesta, asfalttirouheesta sekä asfalttimassasta. Kaikki aineistot esikäsiteltiin ja tuotiin päällekkäin niin tarkasti kuin oli mahdollista. Lisäksi lämpökameran riskialueprosenteista luotiin neljä riskiluokkaa siten, että pienin luokka oli 0 ja suurin 3. Suurin luokka tarkoittaa, että 100 m:n matkalla levitetyn asfaltin riskialueprosentti oli > 10 %. Tutkimusaineisto koostui lämpökamera- ja kuulamyllytietojen lisäksi kohde- ja työvirheluetteloista sekä päällystetutkauksien ja PTM-mittauksien tuloksista.
Tutkituissa lämpökamerakohteissa urautumisnopeus suureni päällystämisen jälkeen noin 52 %:lla tarkastelluista kohteista verrattuna urautumisnopeuteen ennen päällystystä. Suurin osa kohteista urautuu huonoon kuntoluokkaan noin 6–11 vuodessa, mikä vastaa noin 1,4–2,7 mm/v urautumisnopeutta. Tuloksissa havaittiin myös liikennemäärän vaikutus urautumisnopeuteen, sillä todella vilkasliikenteisellä tiellä huono kuntoluokka saavutetaan reilussa 3 vuodessa, mikä vastaa noin 5 mm/v urautumisnopeutta. Lämpökamerakohteiden suurempi riskiluokka ei vaikuttanut urautumisnopeuden kasvuun. Kuulamyllykohteiden urautumisnopeus pienentyi päällystämisen jälkeen valtaosalla kohteista. Suurin osa kohteista urautuu huonoon kuntoluokkaan noin 12–18 vuodessa, mikä vastaa noin 1,0–1,4 mm/v urautumisnopeutta.
Tulosten mukaan epätasaisuutta mittaavat IRI4-arvot vaihtelivat SMA-päällysteillä huomattavasti AB-päällysteitä vähemmän. Maastokäynneillä havaittiin päällystämisen työvirheistä ja alempien rakennekerrosten kunnosta aiheutuvia vaurioita sekä risteysalueille muodostuvia vaurioita. Lämpökameran riskiluokan mukaan riskiluokan 3 päällyste ei välttämättä vaurioidu pituuskaltevuudeltaan tasaisella ja suoralla tieosuudella, kun taas geometrialtaan epäsuotuisimmissa kohdissa vaurioita voi esiintyä.
Tulosten perusteella pääteltiin, että suunnittelussa tulisi kiinnittää erityistä huomiota kohteisiin, joissa havaitaan alemmista rakennekerroksista heijastuvia vaurioita. Näillä kohteilla tulisikin hyödyntää kohdekohtaisen täsmäsuunnittelun periaatteita. Lisäksi valmiin päällysteen laatuaineistojen päällekkäin tarkastelua tulisi lisätä ja aineistojen tulisi olla helpommin saatavissa sekä tuotavissa päällekkäin vertailujen tekemiseksi. Tuloksista voitiin myös päätellä, että todella vilkkaasti liikennöidyillä teillä takuuaika olisi niin sanotusti ”elinikäinen”, koska ne urautuvat huonoon kuntoluokkaan alle 5 vuodessa. Vähäliikenteisillä teillä takuuaikaa olisi mahdollista pidentää esimerkiksi kohteilla, joiden käyttöiäksi suunnitellaan yli 10 vuotta. Tärkeimmäksi jatkotutkimusaiheeksi nousi tutkimuskohteiden jatkoseuranta 1-2 vuoden kuluttua, jolloin saataisiin käsitys päällysteiden kunnosta lähempänä mahdollista 5 vuoden takuuaikaa.
Työ koostuu teoriaosuudesta ja tutkimusosasta. Teoriaosuus tehtiin kirjallisuusselvityksenä, jota täydennettiin asiantuntijahaastatteluilla. Tutkimusosassa analysoitiin Väyläviraston toimittaman laatumittausaineiston avulla uusien päällysteiden vauriotyyppejä ja -määriä. Vaurioita vertailtiin kuntomittaushistoriaan ja laatumittaustuloksiin, joiden perusteella arvioitiin vaurioiden syntyyn vaikuttavia tekijöitä. Vaurioita kartoitettiin myös maastokäynneillä.
Tutkimusaineisto koostui lämpökamerakohteista vuosilta 2015–2018. Lämpökamerakohteissa oli käytetty normaalien laatumittausten lisäksi lämpökameraa päällystystyön aikana. Lisäksi tutkittiin kuulamyllykohteita vuodelta 2017, joissa kuulamyllyarvoja oli tutkittu päällystekiviaineksesta, asfalttirouheesta sekä asfalttimassasta. Kaikki aineistot esikäsiteltiin ja tuotiin päällekkäin niin tarkasti kuin oli mahdollista. Lisäksi lämpökameran riskialueprosenteista luotiin neljä riskiluokkaa siten, että pienin luokka oli 0 ja suurin 3. Suurin luokka tarkoittaa, että 100 m:n matkalla levitetyn asfaltin riskialueprosentti oli > 10 %. Tutkimusaineisto koostui lämpökamera- ja kuulamyllytietojen lisäksi kohde- ja työvirheluetteloista sekä päällystetutkauksien ja PTM-mittauksien tuloksista.
Tutkituissa lämpökamerakohteissa urautumisnopeus suureni päällystämisen jälkeen noin 52 %:lla tarkastelluista kohteista verrattuna urautumisnopeuteen ennen päällystystä. Suurin osa kohteista urautuu huonoon kuntoluokkaan noin 6–11 vuodessa, mikä vastaa noin 1,4–2,7 mm/v urautumisnopeutta. Tuloksissa havaittiin myös liikennemäärän vaikutus urautumisnopeuteen, sillä todella vilkasliikenteisellä tiellä huono kuntoluokka saavutetaan reilussa 3 vuodessa, mikä vastaa noin 5 mm/v urautumisnopeutta. Lämpökamerakohteiden suurempi riskiluokka ei vaikuttanut urautumisnopeuden kasvuun. Kuulamyllykohteiden urautumisnopeus pienentyi päällystämisen jälkeen valtaosalla kohteista. Suurin osa kohteista urautuu huonoon kuntoluokkaan noin 12–18 vuodessa, mikä vastaa noin 1,0–1,4 mm/v urautumisnopeutta.
Tulosten mukaan epätasaisuutta mittaavat IRI4-arvot vaihtelivat SMA-päällysteillä huomattavasti AB-päällysteitä vähemmän. Maastokäynneillä havaittiin päällystämisen työvirheistä ja alempien rakennekerrosten kunnosta aiheutuvia vaurioita sekä risteysalueille muodostuvia vaurioita. Lämpökameran riskiluokan mukaan riskiluokan 3 päällyste ei välttämättä vaurioidu pituuskaltevuudeltaan tasaisella ja suoralla tieosuudella, kun taas geometrialtaan epäsuotuisimmissa kohdissa vaurioita voi esiintyä.
Tulosten perusteella pääteltiin, että suunnittelussa tulisi kiinnittää erityistä huomiota kohteisiin, joissa havaitaan alemmista rakennekerroksista heijastuvia vaurioita. Näillä kohteilla tulisikin hyödyntää kohdekohtaisen täsmäsuunnittelun periaatteita. Lisäksi valmiin päällysteen laatuaineistojen päällekkäin tarkastelua tulisi lisätä ja aineistojen tulisi olla helpommin saatavissa sekä tuotavissa päällekkäin vertailujen tekemiseksi. Tuloksista voitiin myös päätellä, että todella vilkkaasti liikennöidyillä teillä takuuaika olisi niin sanotusti ”elinikäinen”, koska ne urautuvat huonoon kuntoluokkaan alle 5 vuodessa. Vähäliikenteisillä teillä takuuaikaa olisi mahdollista pidentää esimerkiksi kohteilla, joiden käyttöiäksi suunnitellaan yli 10 vuotta. Tärkeimmäksi jatkotutkimusaiheeksi nousi tutkimuskohteiden jatkoseuranta 1-2 vuoden kuluttua, jolloin saataisiin käsitys päällysteiden kunnosta lähempänä mahdollista 5 vuoden takuuaikaa.