Kohalikud teedeehitusmaterjalid ja nende omadused

1. Kohalikud teedeehitusmaterjalid ja nende omadused Sven Sillamäe, MSc Tallinna Tehnikakõrgkooli lektor TTK

2. TTK

3. Probleem • Maanteeameti peadirektori käskkirja nr 133 (27.06.2006) p.5 järgselt peab ühekihiliste aluste ja aluste pealmiste kihtide ehitamisel teedel, mille liiklussagedus on suurem kui 8000 autot ööpäevas, kasutama tardkivikillustikkuLA25 (mida on ka viimasel ajal järjest agaramalt tehtud); • Põhjus? • Käskkirja väljaandmist ajendas tolleaegne (kvaliteetse) killustiku puudus; TTK

4. Probleem • Äripäev 31.03.11 “Eesti teedele on end sisse seadnud graniit” • Riho Sõrmus, MNT peadirektor 2006: • “Märkasime, et 3-5 aasta pärast hakkasid uue katte saanud Eesti põhimaanteed kandevõimet kaotama. Hakkasime uurima ja selgus, et teealuse kiht muutus õhemaks, mille tagajärjel tekkisid praod. Oma panuse sellesse tegi ka läbi pragude teekatte alla sattuv vesi. • Pealegi ei ole paekivi kuigi külmakindel. Seega võeti vastu otsus teedel, kus liiklusintensiivsus ületab 8000 autot ööpäevas, kasutada graniiti, mis ei karda külma ega soolalahuseid. “ TTK

5. Probleem? • Põhjus 1 – killustikupuudus – lahendatud • Põhjus 2 – teealuse kiht muutub õhemaks • 2009 Elastsete teekatendite juhendi parandused ja täiendused: “...killustiku kihid üheoptimaalse terakoostisega killustikseguga, mille E-moodul on 280 Mpa” Käskkiri 133 p.5 tühistada! lahendatud TTK

6. Probleem! • Tardkivi on lubjakivist vastupidavamate omadustega koormuste, külmakindluse ja kloriidide suhtes ning nende koosmõjudele teekonstruktsioonides. • ning... • me ei tea lubjakivi tegelikku koormustaluvust (ilmastiku- ja liikluskoormusvastupidavus teekonstruktsioonis) – seega ei julgeta seda suurte liiklusintensiivsusega teedel kasutada. TTK

7. Kiire lahendus probleemile? • Keelame lubjakivi kasutamise teatud piirist ja asendame selle tardkiviga... • ...kuid tardkivi ei ole kohalik materjal – selle maksumus võrreldes lubjakiviga võib olla kolmekordne; • ...kuid selle transport ja pidev ümberlaadimine kahjustab optimaalsete killustiksegude kvaliteeti. • Kas massiline asendamine on tõeline lahendus probleemile? • kohalik materjal jääb kasutamata – vähem raha käibesse, töökohti, kulutatakse (mõttetult) suuri summasid importmaterjalile; • ja kuhu jääb insenerlik mõtlemine, lahenduste leidmine ja nende pakkumine/katsetamine? Hariduse edendamine? TTK

8. Tegelik lahendus probleemile! • Lähteülesande sisu: Lubjakivi = tardkivi. Kuidas? TTK

9. Katseseadme ja uuringu tegelik mõte • Maanteede projekteerimisnormide ja sellega seotud määruste korrektuur (TTÜ 2005): • “Katend – mitmekihiline konstruktsioon, mis võtab vastu transpordivahendite koormuse ja jaotab selle pinnasele; koosneb kattest, alusest ja dreenkihist” TTK

10. Kokku 7 aastat!! TTK

11. Teekonstruktsioonide uuringud Eestis: 2 kuud!! TTK

12. e24.ee 27.02.12 – Põhiline erinevus Eesti ja Soome vahel on tootlikkus • “... suur erinevus tootlikkuse näitajates viitab lektori sõnul sellele, et Soome suudab majandustegevuses rakendada paremini innovatsiooni saavutusi ning töötajatel on paremad oskused.” TTK

13. Katsetatavate konstruktsioonide olemus • 4cm AC16surf; • 6cm AC32base; • 25cm lubja-/tardkivikillustik 16/32 kiilutuna fr. 8/16; • Eraldav geotekstiil; • 105cm kvartsliiv (Männiku); • 90cm täide (paekiviliiv).

14. Tulemused • Konstruktsioonid olid omavahel täiesti võrreldavad. Konstruktsioonid deformeerusid koormustalla alla suures ulatuses, peamisteks põhjustajateks asfaltkate ja dreenliiv (asfaldis toimus väljanihkumine ja dreenliivas ületati nihkepinged ja/või toimus järeltihenemine); • Lubjakivikillustik purunes vähesel määral, kuid kihipaksuse vähenemist ei fikseeritud; tardkiviga ei juhtunud midagi (või saab seda liigitleda hajuvuseks).

15. Ehituskeskus

16. Välistamaks igasuguseid anomaaliaid ja hajuvusi, tuleks teha vähemalt kolm samasugust katset. Põhjapanevaid järeldusi hetkel teha ei saa, kuid oleme lahenduseni oluliselt lähemal, kui enne. • Elastse vaste katsed näitasid, et lubjakivikonstruktsiooni kandevõime on väiksem ning see langes katse käigus. Tardkivil kandevõime suurenes. • Kas võib olla see tingitud lubjakivi mõningasest purunemisest? Võimalik, kuid väidet tuleb veel mitmel korral kontrollida! • Katsete kokkuvõtteks võib öelda, et konstruktsioonid olid, pidades silmas koormamisest tulenevaid tagajärgi, omavahel võrreldavad. Järeldus kehtib tugeva lubjakivi korral (LA≈25). TTK

17. Mis selle teadmisega peale hakata • Esiteks nähtus, et hetkel kehtivad normid killustike elastsusmoodulitele ei saa olla korrektsed (lubjakivi=tardkivi=280MPa). Seega vajavad need korrigeerimist; • Ainuüksi nende kahe (!) katse põhjal ei ole võimalik veel täpsustada piiri, kust maalt kasutada tard- või lubjakivi, kuid oluline samm selleks on astutud; • Praegused andmed lubavad väita, et tard- ja lubjakivi kasutamine teede alustes on võrreldavad, kuniks on täidetud järgnevad nõuded... TTK

18. Tee on projekteeritud korrektselt (katendiarvutus tehtud vastavalt ennustatavale koormusintensiivsusele ja geoloogilisele olukorrale ning drenaaž toimib laitmatult); • Tee on ehitatud korrektselt (ülioluline roll on asfaltkattel – sellega kipub Eestis kohati kahjuks probleeme esinema); • Tee on hooldatud korrektselt (kõik lappimis-, pindamis- ja ülekattetööd õigeaegselt tehtud ning veeärajuhtimissüsteemide töö ja toimivus tagatud). TTK

19. Miks me nii väidame? • Katendiarvutusjuhendis on sees nõue konstruktiivsete elastsusmoodulite erinevuste suhtes (killustiku elastsusmoodul muudeti 2009 endise 400MPa´lt 280MPa´ni) • See muudab olukorra teedel katsetatust oluliselt soodsamaks ehk vähendab tekkivaid potentsiaalselt lubjakivikillustikku purustavaid pingeid. • Enne muudatust katendid sisuliselt aladimensioneeriti! → käskkiri nr 133. TTK

20. Miks me nii väidame? • Suurte liiklussageduste ja –koormustega teedel oleks soovitatav kasutada mõnes kihis tihedat AB takistamaks (sool)vee jõudmist alusesse. • Siiamaani ei ole suudetud tõestada märkimisväärsete kloriidikoguste jõudmist killustikku. TTK

21. Edasised uuringud ja soovitused (1) • Soovitused: • määrata uuesti killustike elastsusmoodulid; leida seos lubjakivi LA ja elastsusmooduli vahel. Optimaalsetel segudel siduda “E” terastikulise koostisega; • Kaasajastada katendiarvutusmetoodikat (alustuseks kasvõi parameetreid), saamaks juba arvutusfaasis reaalsemat pilti. TTK

22. Edasised uuringud ja soovitused (2) • Soovitused: • Probleemsetes kohtades kaaluda kasutada materjale lõiguti (mis eeldab praegusest paremat teede monitooringut ja ülevaadet); • Mitmerealistel, suure koormusega teedel kasutada enimkoormatud sõidurajal tardkivikillustikku, kõrvalrajal lubjakivi; TTK

23. Kokkuvõte • Hiina vanasõna: • teed plaane aastaks – külva seemet; • teed plaane kümneks aastaks – istuta puid; • teed plaane sajaks aastaks – hari inimesi. TTK

24. TÄNAN TTK