Asfalttirouheen ominaisuudet ja käyttö asfalttipäällysteissä

Abstract

Asfalttirouheen käyttäminen on merkittävä kiertotaloutta edistävä keino asfaltin valmistuksessa. Suomi on tällä hetkellä edelläkävijän roolissa, sillä EAPA:n tilastojen mukaan Euroopan valtioista täällä käytetään eniten asfalttijätettä uuden asfalttimassan valmistukseen. Asfalttirouheen käyttöä halutaan lisätä, joten sen vaikutukset päällysteen ominaisuuksiin on syytä tuntea. Tämän diplomityön tavoitteena oli selvittää kirjallisuuteen pohjautuen, miten asfalttirouheen käyttäminen muuttaa päällysteen ominaisuuksia. Lisäksi kokeellisessa osuudessa tutkittiin kiviaineksen kuumentamisen vaikutuksia sen kuulamyllyarvoon. Osana diplomityötä tehtiin myös asiantuntijahaastatteluita asfalttirouheen käyttöön liittyen sekä käytiin katselmoimassa PAB-kohteita, joissa on käytetty asfalttirouhetta.

Työn kirjallisuusselvityksessä on esitetty lyhyesti asfalttimassan ja -päällysteen raaka-aineet sekä valmiin päällysteen perusominaisuudet. Lisäksi on kuvattu tutkimusmenetelmät, joilla päällysteen toiminnallisia ominaisuuksia voidaan tutkia. Tarkasteltaviksi toiminnallisiksi ominaisuuksiksi valittiin kulumis-, veden- ja deformaatiokestävyys sekä jäätymis-sulamiskestävyys. Asfalttirouheen valmistus, ominaisuudet ja sen käyttäminen on myös esitelty osana diplomityötä.

Kirjallisuuden perusteella asfalttirouheen ja pehmeän asfalttibetonin sideaineet sekoittuvat hyvin. Sekoittumisessa suuri merkitys on diffuusiolla, joka edesauttaa sideaineiden sekoittumista. Löydetyn tutkimuksen perusteella pelkän diffuusion avulla sideaineet sekoittuivat täydellisesti toisiinsa.

Kirjallisuusselvityksessä tutkittiin, mitä asfalttirouheen käyttäminen vaikuttaa päällysteen ominaisuuksiin. Asfalttirouheen käytön vaikutukset havaittiin enimmäkseen positiivisiksi ja toiminnallisia ominaisuuksia parantaviksi tai vaikutukseltaan neutraaliksi. Lisäksi huomattiin, että toiminnalliset ominaisuudet voivat jopa parantua asfalttirouheen käyttömäärän kasvaessa. Löydetyt tutkimukset eivät ottaneet kuitenkaan kantaa päällysteiden pitkäaikaiskestävyyteen. Kirjallisuuden pohjalta selvitettiin myös kuumentamisen vaikutusta kiviainekseen. Esimerkiksi graniittikiven rakenteessa alkaa tapahtumaan muutoksia vasta kiviaineksen lämpötilan noustessa yli 300ºC. Tyypilliset suomalaiset asfalttikiviainekset ovat rapautumattomia, joten ne eivät ole herkimpiä kuumennuksen vaikutukselle.

Katselmoiduissa PAB-B-kohteissa oli käytetty asfalttirouhetta 10 %. Tehtyjä vauriohavaintoja verrattiin Väyläviraston korjaustarveinventointeihin. Vertailun perusteella voitiin todeta, että katselmoidut kohteet olivat keskimääräisessä kunnossa. Pitkäaikaiskestävyyden arviointi vaatisi kuitenkin seurantaa pidemmällä ajanjaksolla. Myös tehtyjen asiantuntijahaastatteluiden perusteella asfalttirouheen käyttäminen on havaittu hyväksi käytännöksi myös PAB-B-päällysteissä. Asfalttirouheen käyttöä PAB-B-päällysteissä rajoittaa kuitenkin saatavilla olevan asfalttirouheen korkea sideainepitoisuus ja bitumin kovuus, sillä PAB-B-rouhetta ei käytännössä muodostu ja käytettävä asfalttirouhe on peräisin AB-päällysteistä. Asfalttirouheen käyttömäärän kasvaessa PAB-B-päällysteen joustavuus pienenee.

Testattavana oli viisi asfalttirouhetta ja neljä referenssikiviainesta. Asfalttirouheista kaksi oli jyrsinrouhetta ja loput oli paloista murskattua asfalttirouhetta. Kuumennuksen vaikutus kuulamyllyarvoon oli tapauskohtaista eikä jyrsinrouheiden kiviaineksissa havaittu muutoksia tehtyjen kuumennusten jälkeen. Referenssikiviaineksilla kuumennuksen vaikutuksen todettiin olevan kiviaineskohtaista.

Tutkimuksen loppupäätelmänä voitiin todeta, että asfalttirouheen käyttö päällysteissä voi jopa parantaa lopputuotteen ominaisuuksia. Käytettävän asfalttirouheen ominaisuudet on kuitenkin tunnettava hyvin, jotta päällysteestä saadaan tasalaatuinen ja laadukas. Kuumennuksen vaikutusta kiviaineksiin on vaikea ennustaa ainoastaan mineraali- ja kivilajikoostumuksen perusteella. Tarvittaessa asfalttirouheen kiviaineksen kuumuudenkestävyyttä tulisi tutkia, mutta kiviaineksen koko lämpötilaprofiilia asfalttiaseman prosessissa ei tunneta tarkasti. Epäiltäessä kuumuudenkestävyyttä tässä työssä käytetty menettely soveltuu, jos kiviaineksen lämpötilaprofiili esimerkiksi asfalttiasemalla ääritilanteissa on selvitetty.