RAKENNUSOHJE - Foamit

RAKENNUSOHJE
RAKENNUSOHJE KOEKÄYTTÖÖN
SISÄLTÖ
1.
2.
2.1
2.2
2.3
3.
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
4.
5.
6.
Liitteet:
Liite 1
Liite 2
Liite 3
Liite 4
Liite 5
Liite 6
Johdanto
Foamit® -vaahtolasi routaeristeenä
Yleistä
Routamitoitus
Kuormituskestävyysmitoitus
Foamit® -vaahtolasi kevennysrakenteissa
Yleistä
Penger- ja siirtymärakenteet
Rakenteiden tausta- ja alustäytöt
Putkijohtorakenteet
Parametrit ja mitoitus
Foamit® -vaahtolasin työtekniikka ja käsiteltävyys
Laadunvarmistus Foamit® -työmaalla
Foamit® -vaahtolasin ympäristönäkökohdat
Kevennysmitoituksen periaatteet
Routamitoitettu katurakenne, esimerkit 1 ja 2
Piharakenteen routaeristeen mitoitus
Katurakenteen routaeristeen mitoitus
Tierakenteen routaeristeen mitoitus
Tierakenteen kantavuusmitoitus
5.2011
Juha Forsman, Miikka Hakari, Marjo Ronkainen, Janne Sikiö
1
2
2
3
5
6
6
6
7
8
8
10
12
13
1
1.
JOHDANTO
FOAMIT-vaahtolasimurskeen tuotanto perustuu Uusioaines Oy:n vuodesta 1994 lähtien harjoittamaan kierrätyslasin puhdistus- ja keräystoimintaan. Yrityksellä on Forssassa lasinpuhdistuslaitos, jonka puhdistuskapasiteetti on noin 120 000 tonnia kierrätyslasia.
Uuden vaahtolasitehtaan vuosittainen kapasiteetti on noin 150 000 kuutiometriä. Tulevaisuudessa kapasiteettia on mahdollisuus kysynnän mukaan kasvattaa.
Vaahtolasimurskeen käytöllä geotekniikassa ja talonrakennuksessa – keventeenä, routaeristeenä,
lämmöneristeenä, kapillaarikatkona ja kuivatuskerroksena - on Euroopassa yli 20 vuotta kestäneet perinteet. Ensimmäiset tuotetta valmistavat tehtaat Sveitsissä ja Saksassa on perustettu jo
1980-luvulla. Pohjoismaissa pisimpään vastaavaa materiaalia on valmistettu Norjassa – 1990luvulta lähtien. Sekä Norjassa että Ruotsissa vaahtolasimurske on vakiintunut suunnittelijoiden,
viranomaisten, rakennuttajien ja rakentajien hyväksymäksi ja laajalti käyttämäksi tuotteeksi jo
vuosia sitten.
Suomessa tuotteen tuotanto ja käyttö on käynnistynyt lupaavasti. FOAMITin mahdollisimman laaja ja asiantunteva käyttö edellyttää sitä, että tuotteen valmistus- ja myyntiorganisaatio pystyy
tarjoamaan asiakkailleen ja sidosryhmilleen riittävän ja monipuolisen tuen. Tämän rakennusohjeen keskeisenä tavoitteena on muodostaa perusta tälle asiakas- ja kohdekohtaiselle tuelle.
FOAMITin käytön laajetessa syntyy varmasti myös uutta kokemusta ja uutta tietoa, joka tulee
täydentämään tässä ohjeessa esitettyjä yleistyspäteviä suunnittelu- ja rakentamisperiaatteita.
Pidämmekin tärkeänä mahdollisimman tiivistä yhteistyötä jo rakennuskohteiden suunnitteluvaiheessa, jotta FOAMIT löytää suunnitelmissa oikean paikkansa. Luotamme, että hanketta rakennuttavat, suunnittelevat, toteuttavat ja valvovat osapuolet näkevät tuotteen edut ja rajoitukset
kokonaisuutta hyödyttävällä tavalla.
FOAMIT-VAAHTOLASI
2
2.
2.1
FOAMIT® -VAAHTOLASI ROUTAERISTEENÄ
Yleistä
Vaahtolasi on routimaton materiaali ja sillä on hyvä lämmöneristävyys. Vaahtolasi sopii siten hyvin tie- ja katurakenteiden sekä kenttien ja pihojen routaeristeeksi. Vaahtolasilla toteutettu routaeristys mahdollistaa usein tavanomaista ohuemman rakennepaksuuden, jolloin kaivumaiden ja
rakennemateriaalien määrä vähenee, rakentaminen nopeutuu ja tarvittavien kiviainesten määrä
pienenee. Päällysrakenteen rakennekerrospaksuus voi pienentyä vaahtolasin ansiosta jopa puoleen tavanomaisesta lämpöeristämättömästä rakenteesta. Vaahtolasikerroksen lämmöneristävyyden vastaavuus verrattuna luonnon maa- ja kiviaineskerrokseen on esitetty taulukossa 1.
Vaahtolasin teknisiä ominaisuuksia routaeristeenä on esitetty taulukossa 2.
Taulukko 1. Vaahtolasirakenteen lämmöneristävyyden vastaavuus verrattuna luonnon maa- ja
kiviaineksiin (kerrospaksuudet ovat suuntaa-antavia).
Kerrospaksuus
Vaahtolasi
0,2 m
0,25 m
0,3 m
Materiaali
Hiekka
Murske
0,8 m
0,9
1,0 m
1,1
1,2 m
1,3
/ sora
m
m
m
Louhe
1,0 m
1,25 m
1,5 m
Taulukko 2. Vaahtolasin teknisiä ominaisuuksia.
Ominaisuus
Vaihteluväli
kirjallisuudessa
10–50 tai 10–60 mm
FOAMIT®
Mitoitusarvot
10-60 mm
Raekoko
Lämmönjohtavuus
kuiva
0,10–0,11 W/mK
0,11 W/mK
kostea
0,13–0,15 W/mK *
0,15 W/mK
Lämmönjohtavuus**
ai = 4
Kapillaarinen nousu
120–175 mm
150 mm
E-moduuli
120–200 MPa
120 MPa
* vesipitoisuus 25 paino-%, kuivairtotiheys 210-280 kg/m3
** vaahtolasin vastaavuus eristävyyden kannalta (ai)
Routa on tierakenteen ympäristökuormituksista selvästi merkittävin tekijä Suomessa. Roudan
kuormitusvaikutus ulottuu koko tierakenteeseen. Vaahtolasi routaeristeenä vähentää tien ja kadun ylläpitokustannuksia, koska päällysteen routavauriot vähenevät ja uudelleen päällystämisen
ajankohta siirtyy myöhemmäksi.
Vaahtolasirakenne kestää toistuvaa jäätymistä ja sulamista halkeilematta ja hajoamatta. Kokemusten perusteella jäätyminen ja sulaminen eivät lisää vaahtolasin vedenimua tai vähennä sen
puristuslujuutta.
Vaahtolasirakenteen alle ei yleensä tarvitse rakentaa tasauskerrosta (hiekka tms.) kuten esim.
levymäisille eristeille (EPS, XPS). Vaahtolasirakenteessa käytetään suodatinkangasta tarvittaessa. Vaahtolasi toimii rakenteessa myös kapillaarikatkona, jolloin vesi ei pääse imeytymään pohjamaasta rakenteeseen.
Routaeristeenä toimivan vaahtolasikerroksen alle tulee rakentaa vähintään 0,2 m paksu kuivatuskerros esimerkiksi hiekasta tai murskeesta. Kuivatuskerros voidaan korvata 'ylipaksulla' vaahtolasikerroksella (laskelman minimimäärä + 0,15 m)
FOAMIT-VAAHTOLASI
3
Tyyppiesimerkki vaahtolasista tien routaeristeenä on esitetty kuvassa 1. Kuvassa 2 on esitetty
routaeristetty piharakenne ja rakennuksen vierusta, jossa on käytetty vaahtolasia routaeristeenä.
Kuva 1. Vaahtolasi tie- tai katurakenteen routaeristeenä.
Kuva 2. Vaahtolasi piharakenteen routaeristeenä sekä rakenteen liittyminen rakennuksen perusmuuriin. Myös lattian alla on vaahtolasia.
2.2
Routamitoitus
Routaeristekerroksella rajoitetaan roudan tunkeutumista eristävän materiaalin alapuoliseen rakenteeseen. Routaeristeen mitoituksen ja suunnittelun ohjeistus vaihtelee rakenteesta riippuen:
1)
2)
3)
4)
Talonrakentamiseen liittyvät ulkoalueet
Kadut
Tierakenteet
Putkilinjat
1) Talonrakentamiseen liittyvät ulkoalueet
Mm. pihoilla ja pysäköintialueilla routasuojaus mitoitetaan ohjeen ”Pihojen pohja- ja päällysrakenteet, Suunnittelu- ja rakentamisohjeet RIL 234-2007 mukaisesti”. Rakennusten routasuojaus
mitoitetaan ohjeen ”Talonrakennuksen routasuojausohjeet, Rakennustieto Oy 2007” mukaisesti.
Ko. ohjeissa mitoitus esitetään tapahtuvan routateknisin laskelmin, joissa routimiskerroin eli segregaatiopotentiaali SP määritetään laboratoriossa tai suunnittelukohteessa etukäteen tehtävillä
routanousumittauksilla. Ohjeessa on esitetty nomogrammit routaeristämättömän rakenteen paksuuden määrittämiseksi. Lisäksi on esitetty nomogrammit, joiden avulla määritetään routaeristetyn päällysrakenteen lämmöneristeen tarvittava lämmönvastus m r pakkasmäärän mukaan routanousuilla 50 ja 100 mm pohjamaan ollessa keskinkertaisesti routivaa tai erittäin routivaa (kaava
1).
d e  mr  
jossa
de on
mr

(1)
lämmöneristeen paksuus [m]
eristeen lämmönvastus [m2K/W]
eristeen lämmönjohtavuus [W/Km], katso taulukko 2
Routamitoituksessa mitoittavan pakkasmäärän toistumistiheys riippuu suunniteltavasta rakenteesta. Piha-alueilla käytetään mitoituksessa yleisesti kerran 10 vuodessa toistuvaa pakkasmääFOAMIT-VAAHTOLASI
4
rää F10, mutta laatuluokan 1 luonnonkivilaatta-alueilla käytetään mitoituksessa kerran 50 vuodessa toistuvaa pakkasmäärää F50 (piha-alueiden laatuluokat ja routamitoitus on esitetty ohjeen
RIL 234-2007 taulukoissa 4.1, 5.7, 5.9 ja kuvissa 5.11-5.16).
Liitteessä 3 on esitetty pääkaupunkiseudulle sijoittuvan piharakenteen vaahtolasiroutaeristyksen
mitoitusesimerkki.
2) Katu
Katu tulee perustaa ja rakentaa siten, etteivät katurakenteessa tai sen alla tapahtuva maapohjan
routiminen aiheuta kadun pintaan haitallista pituus- tai poikkisuuntaista epätasaisuutta (InfraRYL
2010). Katujen suunnittelu ja routamitoitus tehdään julkaisun ”Katu 2002, Katusuunnittelun ja –
rakentamisen ohjeet” mukaisesti. Ohjeessa on esitetty, että roudan tunkeutumista routivaan
pohjamaahan voidaan rajoittaa lämmöneristeiden avulla, jolloin lämmöneristeen paksuus lasketaan kaavan 1 mukaisesti. Katujen ja pihojen routamitoitusta on esitetty lisäksi julkaisussa ”Katujen ja pihojen routasuojaus, Suomen kuntaliitto, Ympäristöministeriö ja VTT 2001”.
Liitteessä 4 on esitetty Tampereen seudulle sijoittuvan katurakenteen vaahtolasiroutaeristyksen
mitoitusesimerkki.
3) Tierakenteet
Tierakenteissa vaahtolasikerroksen paksuus määritetään julkaisun ”Tierakenteen suunnittelu,
Tiehallinto 2004” mukaisesti pohjamaan routimiskertoimen ja pakkasmäärän perusteella. Kokonaan routimattoman tierakenteen routanousu (RNlask) lasketaan kaavalla 2.
RN lask  (S  ai  Ri  a2  R2  ai  Ri )  t / 100
jossa
RNlask
S
on
Ri
ai
t
(2)
laskennallinen routanousu [mm]
mitoitusroudansyvyys [m] sijainnin tai pakkasmäärän perusteella (Tierakenteen
suunnittelu, kuva 13)
routimattoman kerroksen paksuus [mm], i on kerroksen nro
materiaalin vastaavuus eristävyyden kannalta (Tierakenteen suunnittelu, taulukko
13, vaahtolasin ai taulukosta 2)
alusrakenteen routaturpoama [%] (Tierakenteen suunnittelu, taulukko 10)
Liitteessä 5 on esitetty Jyväskylän seudulle sijoittuvan tierakenteen vaahtolasiroutaeristyksen mitoitusesimerkki.
4) Putkilinjat
Routasuojausta vaativien putkien routasuojaus tehdään ohjeen ”Matalaan asennettujen putkijohtojen routasuojaus ja lämmöneristäminen, VTT 1982”. Ohjeessa on esitetty putkien routasuojauksen periaatteet ja monogrammit eristepaksuuden mitoittamiseksi eri routaeristysmateriaaleilla
erilaissa tapauksissa. Putkijohtojen routaeristämisestä johtuvat ympäröivän piha-alueen mahdolliset epätasaiset routanousut tasataan siirtymärakenteilla. Myös kaivojen routasuojaus- ja lämmöneristämistarpeeseen piha-alueella on kiinnitettävä huomiota.
FOAMIT-VAAHTOLASI
5
2.3
Kuormituskestävyysmitoitus
Routamitoituksen lisäksi tulee tehdä päällysrakenteen kuormituskestävyysmitoitus, joka tehdään
esimerkiksi Odemarkin yhtälöllä (kaava 3) tehdyn kantavuuslaskennan avulla. Kuormitusmitoituksen lähtötiedoksi tarvitaan tavoitekantavuus, päällystekerrosten paksuus sekä pohjamaan tai
penkereen kantavuus. Tie- ja piharakenteiden kantavuusmitoitus tehdään tapauskohtaisesti.
EP 
1



1
1 
2

h
1

0
,
81

 

a

jossa
EA
on
EP
E
h


 EA
1


2
2
3
 E
h  E 

1  0,81   

 a   EA 

(3)
mitoitettavan kerroksen alta saavutettu kantavuus [MPa]
mitoitettavan kerroksen päältä saavutettu kantavuus [MPa]
mitoitettavan kerroksen materiaalin E-moduuli [MPa]
mitoitettavan kerroksen paksuus [m]
 Sitomattoman kerroksen E-moduuli on enintään 6*EA ja sidottujen enintään
n*EA, missä kerroin n saadaan julkaisusta Tietoa tiensuunnitteluun 71.
 Bitumilla sidotut kerrokset, joiden E ≥ 1500 MPa, lasketaan yhtenä kerroksena,
jonka muduuliksi lasketaan osakerrosten moduulien paksuuksilla painotettu
keskiarvo.
Katujen päällysrakenteiden käytännön suunnittelua varten on eri katuluokille määritetty normaalipäällysrakenteet pohjamaan kantavuudesta riippuen. Perusratkaisut perustuvat pelkästään kantavuusmitoitukseen. Nämä normaalipäällysrakenteet on esitetty julkaisuissa InfraRYL 2010 ja Katu 2002. Mikäli pohjamaa on routivaa, tulee päällysrakenteen kokonaispaksuuden riittävyys varmistaa mitoituspakkasmäärän ja sallitun routanousun perusteella. Päällysrakenteen poiketessa
normaalipäällysrakenteesta, tehdään rakenteen mitoitus Odemarkin yhtälöllä käyttäen julkaisuissa Katu 2002 esitettyjä rakennekerrosten E-moduuleja.
Liitteessä 6 on esitetty Jyväskylän seudulle sijoittuvan tierakenteen kantavuusmitoitusesimerkki.
Vaahtolasirakennetta ei ole suositeltavaa altistaa yli 100 kPa dynaamiselle kuormitukselle. Mikäli
liikennemäärät ovat suuria (> 3,5 milj. akselia), kuten esimerkiksi valtateillä, on vastaava arvo
50 kPa [Sintef 2010]. Suurin sallittu staattinen kuorma on noin 80-120 kPa ja liikennemäärien ollessa suuria 50 kPa. Käytännössä kuitenkin määrääväksi tekijäksi yleensä muodostuvat rakenteen suurimmat sallitut muodonmuutokset.
FOAMIT-VAAHTOLASI
6
3.
3.1
FOAMIT® -VAAHTOLASI KEVENNYSRAKENTEISSA
Yleistä
Kevennysrakenteen tarkoitus on vähentää maarakenteista kohdistuvaa kuormaa pohjamaahan
sekä ympäristön muihin rakenteisiin. Kevennysrakenteessa osa luonnon maa- ja kiviaineksista
korvataan kevyemmällä materiaalilla, kuten vaahtolasilla. Kuivan vaahtolasin tilavuuspaino on
noin kymmenesosa tavanomaisesti käytetyn maa- ja kiviaineksen tilavuuspainosta.
Vaahtolasin kevennysmitoituksessa ja rakennussuunnitelmassa on esitettävä kevennysrakenteen
sijainti, laajuus sekä kerrospaksuus. Mitoituksessa otetaan huomioon, että:




maaperän ja maarakenteen vakavuus (stabiliteetti) on riittävä,
kokonaispainumat pysyvät sallituissa rajoissa,
maanpaine ei kohdistu muihin rakenteisiin liian suurena ja
nostevoima ei murra rakennetta, mikäli vesi pääsee nousemaan rakenteeseen.
Vaahtolasilla on kulmikas raemuoto ja suuri kitkakulma, jotka mahdollistavat rakentamisen melko jyrkillä luiskakaltevuuksilla. Vaahtolasilla kevennetyissä rakenteissa kunnallisteniikan korjausja muutostöiden suorittaminen on myös helppoa, koska vaahtolasirakenne pysyy kaivannossa
purkautumatta muodossaan.
Vaahtolasi säilyttää kevenneominaisuutensa siten, että rakenne on suunniteltavissa vähintään 50
vuodeksi.
3.2
Penger- ja siirtymärakenteet
Vaahtolasia käytetään liikennealueiden kevyenä pengertäyttömateriaalina (mm. kadut, tiet, satama-alueet, siltapenkereet ja rumpujen taustatäytöt). Kevennysrakenteen paksuus vaihtelee
tyypillisesti välillä 0,5-2,0 m. Norjassa on toteutettu vaahtolasilla jopa 4 m paksuja pengerrakenteita. Tyyppiesimerkki vaahtolasilla toteutetusta tiepenkereen kevennysrakenteesta (osittaiskevennys) on esitetty kuvassa 4 ja kevennysrakenteen ja pilaristabiloinnin yhdistelmästä korkeana
penkereenä kuvassa 5.
Vaahtolasin sisäistä kitkakulmaa voidaan verrata murskeisiin. Kevennyksen luiskat voidaan rakentaa kaltevuuteen 1:1 tai loivempana riippuen mm. luiskan korkeudesta, luiskan yläpuolisista
kuormista, pohjamaan lujuudesta. Rakentamisvaiheessa vaahtolasikerroksen reunoille ei tarvita
tukipenkereitä. Luiskassa vaahtolasikerros suojataan vähintään 0,5 m paksulla maakerroksella.
Mikäli vaahtolasirakenteeseen pääsee ajoittain vettä, on luiskamateriaaliksi valittava riittävän vedenläpäisevä materiaali tai rakennettava vettä läpäiseviä aukkoja noin 30 m välein.
Kuva 4. Vaahtolasi tiepenkereen kevennysmateriaalina.
FOAMIT-VAAHTOLASI
7
Kuva 5. Vaahtolasi korkean penkereen kevyenä pengertäyttönä pilaristabiloidun pohjamaan
päällä (harvennettu pilariväli).
Siirtymärakenteilla tasataan painumaeroja, mikäli pohjaolosuhteet tai maapohjalle tulevat kuormitukset muuttuvat voimakkaasti lyhyellä matkalla. Siirtymärakenteen paksuus mitoitetaan siten, että siirtymäkiilan ohuemmassa päässä painuma vastaa keventämättömän penkereen painumaa ja kevennyskiilan paksummassa päässä painumia ei tapahdu. Vaahtolasisen siirtymäkiilan
periaate on esitetty kuvassa 6.
Kuva 6. Vaahtolasista rakennettu siirtymäkiila.
3.3
Rakenteiden tausta- ja alustäytöt
Ahtaat rakennuspaikat pakottavat usein etsimään vaihtoehtoja perinteiselle luiskatulle penkereelle. Luiskatun penkereen sijasta päädytään usein käyttämään tukimuurirakennetta. Tukimuurirakenteen taustatäytön tekeminen kevyellä vaahtolasilla mahdollistaa tehokkaan tilankäytön sekä
kevyemmän tukimuurirakenteen. Vaahtolasilla toteutetun taustatäytön vaakasuora maanpaine on
vain noin 15–45 % luonnon maa- ja kiviaineksella tehdyn täytön aiheuttamasta maanpaineesta
riippuen mm. vaahtolasikerroksen päälle asennettavan kitkamaakerroksen paksuudesta ja pintakuorman suuruudesta. Vaahtolasi tukimuurirakenteen kevyenä taustatäyttönä on esitetty kuvassa 7.
FOAMIT-VAAHTOLASI
8
Kuva 7. Vaahtolasi tukimuurin kevyenä taustatäyttönä.
3.4
Putkijohtorakenteet
Putkijohtolinjojen rakentaminen pehmeikölle risteävän tien tai kadun poikki johtaa usein epätasaiseen painumaan. Vaahtolasilla toteutettu putkikaivannon täyttö tasaa painumia, vähentää
kunnossapitotarvetta ja pidentää rakenteen käyttöikää. Vaahtolasia voidaan käyttää katurakenteen kunnallistekniikan yhteydessä, mikä ei useinakaan ole mahdollista muiden kevennysmateriaalien (esim. kevytsora) kanssa. Tarvittaessa vaahtolasirakenne ympäröidään suodatinkankaalla.
Vaahtolasi osana putkikaivannon täyttömateriaalia on esitetty kuvassa 8.
Kuva 8. Vaahtolasi putkikaivannon täyttömateriaalina.
3.5
Parametrit ja mitoitus
Vaahtolasin kevennysmitoituksessa tarvittavia teknisiä ominaisuuksia on esitetty taulukossa 3.
Tarvittaessa materiaalin mitoitusarvot varmistetaan valmistajalta.
Kevennysmitoituksessa on otettava huomioon vaahtolasin ominaisuus imeä vettä rakeisiin. Vaahtolasin tilavuuspainon on arvioitu kasvavan 30…50 kg/m3 (15…25 paino-%) tierakenteessa neljän
vuoden aikana [SGI 2008].
Vaahtolasin rakeisuudessa tapahtuu hienonemista tiivistyksen aiheuttaman murskautumisen johdosta. Tiivistyksen vaikutus vaahtolasin rakeisuuskäyrään on esitetty kuvassa 9.
Vaahtolasin vedenläpäisevyyden voidaan raekokojakauman ja raemuodon perusteella arvioida
olevan verrattavissa murskeeseen tai soraan. Vedenläpäisevyys on arviolta noin k ≥ 10-1 m/s
[SGI 2008].
Vaahtolasikevennysrakenteet mitoitetaan käyttäen Eurokoodia (mm. tiet, radat ja talot) tai käyttäen aikaisempaa suomalaista ohjeistusta (PRO, Katu 2002), jolloin kohteet ovat mm. kadut ja
kunnallistekniikan maarakenteet. Mikäli mitoitusta ei tehdä Eurokoodin mukaisesti, käytetään mitoituksessa taulukon 3 mitoitusarvoja. Mikäli mitoitus tehdään Eurokoodin mukaisesti, käytetään
taulukon mitoitusarvot-sarakkeen arvoja vaahtolasin ominaisarvoina täydennettyinä muussa ohjeistuksessa esitetyillä varmuuskertoimilla (Eurokoodi 7 ja LVM:n kansallisen liitteen soveltamisohje NCCi 7 tai muu suunnittelukohteeseen soveltuva ohje).
FOAMIT-VAAHTOLASI
9
Vaahtolasirakenteiden mitoituksessa on huomioitava suunnittelukohteen kohdekohtaiset erityispiirteet. Suunnittelun ja mitoituksen periaatteet on esitetty liitteessä 1. Vaahtolasin soveltuvuus
käyttökohteeseen selvitetään suunnitteluvaiheessa.
Taulukko 3. Vaahtolasin teknisiä ominaisuuksia.
Ominaisuus
Raekoko
Tiheys (irtokuiva)
Tiheys (kuiva, tiivistetty)*
Tiheys (kostea, pitkäaikaisesti
tierakenteessa)
Tiheys, pitkäaikaisesti veden alla
(<1 vuosi)
Tiheys,
pysyvästi veden alla
Tilavuuspaino
(nostemitoitus)
Tilavuuspaino
(pysyvästi veden alla)
Kitkakulma
pH-arvo
Tiivistyskerroin
**Vedenimeytyminen
Lyhytaikainen (4 vk)
Pitkäaikainen (52–68 vk)
Puristuslujuus
10 %:n kokoonpuristuma
20 %:n kokoonpuristuma
* tiheys riippuu tavoitetiiviydestä
** näyte vesiupotuksessa
600 kg/m3
1000 kg/m3
4 kN/m3
10 kN/m3
36–45°
45°
10
≥1,10
30–60 paino-%
40–116 paino-%
60 paino-%
0,34 MPa
0,77–0,92 MPa
FOAMIT-vaahtolasi
RAKEISUUS
SAVI
SILTTI
0,0002
FOAMIT®
Mitoitusarvot
10-60 mm
185 ± 10 kg/m3
200-250 kg/m3
350 kg/m3
Vaihteluväli
kirjallisuudessa
10–50 / 10–60 mm
180–230 kg/m3
225–290 kg/m3
270–530 kg/m3
0,002
0,006
9.5.2011
SORA
HIEKKA
0,02
0,2
0,06
2
0,6
6
60
20
100 %
90 %
80 %
70 %
Läpäisy
60 %
50 %
40 %
30 %
20 %
10 %
0%
0,0002
0,0006
0,002
0,006
0,02
0,063
0,125
0,25
0,5
1
2
4
8
16
31,5
63
Raekoko [ mm ]
Vaahtolasi (löyhä)
®
Tiivistetty 1.25 x
Kuva 9. FOAMIT -vaahtolasin raekokojakauma ennen ja jälkeen tiivistyksen (tiivistyskerroin
1,25).
FOAMIT-VAAHTOLASI
10
4.
FOAMIT® -VAAHTOLASIN TYÖTEKNIIKKA JA KÄSITELTÄVYYS
Vaahtolasi on rakennustyön aikana helposti käsiteltävä materiaali murskemaisen särmikkään
muotonsa ansiosta. Vaahtolasi ei vaadi tiivistyäkseen optimivesipitoisuutta, vaan se on rakennettavissa niin kuivana kuin kosteanakin (pölyämisriski huomioitava kuivana).
Vaahtolasikerroksen levittämiseen ja tiivistämiseen käytetään tavanomaista maarakennuskalustoa. Levitys on toteutettavissa esim. tela-alustaisella kaivinkoneella ja esitiivistys kaivinkoneen
teloilla tai tärylevyllä taulukossa 4 esitetyn mukaisesti. Esitiivistys vaahtolasin päältä tulee tehdä
huolellisesti, jotta kerroksesta tulee tasainen. Esitiivistykseen jälkeen voidaan havaita vähäistä
rakeiden rikkoutumista kerroksen pinnassa, mutta siitä ei ole haittaa rakenteelle. Tiivistystyön
aiheuttama painuma otetaan huomioon ennakkokorotuksella vaahtolasia levitettäessä. Ennakkokorotus on rakenteesta ja tavoitetiiviydestä riippuen 10-25% tiivistämättömän vaahtolasikerroksen paksuudesta. Ennen esitiivistystä on heikosti kantavalle pohjamaalle rakennettaessa huolehdittava siitä, että alimman tiivistyskerroksen paksuus on riittävä, jotta ei aiheutettaisi pohjamaan
häiriintymistä.
Varsinainen tiivistys tehdään noin 150–200 mm (#0/32 tai #0/63 mm) paksun murskekerroksen
päältä käyttäen täryjyrää (1- tai 2-valssinen). Tiivistyskaluston sekä yliajokertojen valinnassa on
otettava huomioon vaahtolasikerroksen paksuus sekä pohjamaan kantavuus. Itse mittaavien jyrien toimivuudesta vaahtolasikerroksen tiivistämistuloksen mittaamiseksi ei ole tietoa. Tiivistämisen jälkeen rakennetaan muut vaahtolasin yläpuoliset päällysrakennekerrokset. Tiivistäminen täryvalssijyrällä suoraan vaahtolasikerroksen päältä ei ole kokemusten perusteella suositeltavaa.
Liikennekuorman kevyesti kuormittamissa tai kuormittamattomissa rakenteissa (esim. meluvalli),
joissa tiivistyskerroin on pieni (≤≈ 1,15), voidaan varsinainen tiivistys jättää tekemättä, koska
riittävä tiivistysvaatimus saavutetaan jo esitiivistyksellä. Esimerkki vaahtolasin levitys- ja tiivistystavoista on esitetty kuvissa 10–11.
Vaahtolasin käyttö maarakentamisessa ei välttämättä edellytä suodatinkankaan käyttöä vaahtolasin ja yläpuolisen kerroksen välissä. Suodatinkangasta käytetään, jos rakenteessa on tarpeen
erottaa vaahtolasikerros muista materiaaleista. Pohjamaan hienorakeinen maa-aines ja vaahtolasi erotetaan toisistaan suodatinkankaalla. Suodatinkankaan käyttöluokka valitaan kiviaineksen
raekoon, olosuhteiden ja pohjamaan perusteella. Vaahtolasin emäksisyyden takia on käytettävä
polypropeenista valmistettua suodatinkangasta (mm. polyesteristä valmistettu suodatinkangas ei
sovellu).
Kuiva vaahtolasi pölyää hieman rakennettaessa. Pölyäminen voidaan estää materiaalin kastelulla.
Vaahtolasikerros ei purkaannu uudelleenkaivuun yhteydessä. Mikäli rakennetun vaahtolasikerroksen lävitse tehdään myöhemmin sähkö- tai vesijohtotöiden vuoksi kaivutöitä, on erottelevasti
kaivettu vaahtolasi käytettävissä rakenteessa uudelleen. Vaahtolasia ei saa korvata tällaisten töiden yhteydessä lämmönjohtavuudeltaan tai painoltaan (painuvalla ja/tai routivalla pohjamaalla)
poikkeavalla materiaalilla.
Vaahtolasi tiivistetään rakenteen käyttötarkoituksen vaatimaan tiiveyteen. Tiivistyskerroin vaihtelee tavallisesti välillä 1,10…1,25 ja se kuvaa tiivistämättömän ja tiivistetyn kerrospaksuuden suhdetta. Tiivistyslaitteen pohjapaine valitaan huomioiden vaahtolasin puristuskestävyys ja kokoonpuristuvuus. Vaahtolasista rakennettavat kevennys- ja routasuojausrakenteet tiivistetään taulukossa 4 esitetysti.
FOAMIT-VAAHTOLASI
11
Taulukko 4. Vaahtolasirakenteen esitiivistys.
Tela-alustainen työkone
Maksimi kerrospaksuus
(ennen tiivistystä)
Yliajokerrat
Tärylevy
Kerrospaksuus
(ennen tiivistystä)
Yliajokerrat
Lopullinen tiivistyskerroin (suositus)
Kevennysrakenne
(tie, katu, tms. liikennealue)
(pohjapaine 30-50 kPa)
Routasuojausrakenne
0,9 m
0,6 m
2
50–200 kg
2
50–200 kg
0,6 m
0,4 m
2
2
1,20
1,25
(pohjapaine 30-50 kPa)
Kuva 10. Vaahtolasin levitys ja esitiivistys.
Kuva 11. Vaahtolasin tiivistys 150–200 mm paksun murskekerroksen päältä.
FOAMIT-VAAHTOLASI
12
5.
LAADUNVARMISTUS FOAMIT® -TYÖMAALLA
Vaatimukset työmaalla tehtävälle laadunvarmistukselle määräytyvät kohteen käyttötarkoituksen
ja vaativuuden mukaan. Suurempi vaadittu tiiviysaste tarkoittaa yleensä tarkempaa ja huolellisempaa laadunvalvontaa ja -varmistusta.
Vaahtolasikerroksen paksuutta seurataan kerroksen ylä- ja alapuolelta tehtävin mittauksin. Vaahtolasirakenteen tiiveyden laadunvarmistus toteutetaan materiaalin menekkitarkastelulla sekä
työmenetelmätarkkailulla. Vaahtolasikerroksen toteutunut moduuli tarkistetaan kantavuusmittauksin, jotka tehdään tiivistämisen jälkeen vaahtolasikerroksen päälle rakennetun murskekerroksen päältä.
Rakennuspohjan (leikattu maanpinta, kitkamaakerros, tms.) pinta mitataan ennen vaahtolasikerroksen asentamista mitatulle pinnalle ja yläpinta vaahtolasikerroksen esitiivistyksen jälkeen
(esim. tierakenne 20 m välein ja rakenteen päiden kohdalta). Toimitetun vaahtolasin määrä (m3)
jaetaan mittaustuloksista lasketulla rakenteen tilavuudella, jolloin saadaan vaahtolasikerroksen
tiivistymiskerroin, kun tiedetään toimitetun vaahtolasin tiheys löyhänä. Saatua laskennallista tiivistymiskerrointa verrataan suunniteltuun (esim. 1,15… 1,25) tiivistymiskertoimeen. Tiivistymiskertoimen tulee suoraan vaahtolasikerroksen päältä laskettuna olla vähintään suunnitelmissa esitetty lopullinen tiiviysaste -0,05. Lopullinen tiiviys saavutetaan murskekerroksen päältä tehdyn
varsinaisen tiivistyksen jälkeen. Laskelmissa on otettava huomioon vaahtolasin vesipitoisuus.
Kevennys- ja routaeristysrakenteissa on huomioitava, että pehmeä pohjamaa voi vaikeuttaa luotettavaa tilavuustarkastelua ja toteutuneen kerrospaksuuden mittaamista (pehmeä pohjamaa
saattaa painua pohjan pinnan ja vaahtolasin yläpinnan mittausten välillä). Näiden vaikutus on
pehmeällä pohjamaalla pyrittävä arvioimaan.
Suoraan vaahtolasikerroksen päältä tehdyt perinteiset tiheys- ja tiiviysmittaukset (tähänastisen
kokemuksen mukaan säteilymittalaite (Troxler) tai volymetri) eivät sovellu vaahtolasikerroksen
laadunvalvontaan. Kuitenkin jo ohuenkin tiivistyskerroksen päältä voidaan tehdä kantavuusmittauksia, joiden avulla mm. vaahtolasikerroksen toteutunut moduuli saadaan selville takaisin laskemalla.
FOAMIT-VAAHTOLASI
13
6.
FOAMIT® -VAAHTOLASIN YMPÄRISTÖNÄKÖKOHDAT
Vaahtolasi on teollisesti valmistettu tuote, jonka raaka-aineena on jauhettu kierrätyslasi. Lasijauhe kuumennetaan noin 900 °C:een jatkuvatoimisessa tasouunissa ja vaahdotetaan vaahdotusaineen avulla. Vaahdotuksen jälkeen vaahtolasi jäähdytetään, jolloin se hajoaa murskemaisiksi
kappaleiksi. Raaka-aineena käytettävä kierrätyslasi puhdistetaan Uusioaines Oy:n lasinpuhdistuslaitoksella. Prosessi poistaa tehokkaasti lasinkeräykseen kuulumattomat metallit ym. muut epäpuhtaudet raaka-aineesta.
Vaahtolasi on palamaton keraaminen materiaali ja kestää tavallisia kemiallisia aineita, joita kaduilla ja teillä tavanomaisesti esiintyy (mm. öljytuotteet ja tiesuola). Vaahtolasi on lievästi emäksistä (pH noin 10).
Tuotannon alkaessa v. 2011 on käynnistetty tutkimukset FOAMIT-tuotteen CE-merkinnän hankkimiseksi kevytkiviainesstandardin (SFS-EN 13055-2) mukaisesti sidottuihin ja sitomattomiin
käyttötarkoituksiin. Tuotteen CE-merkinnässä huomioidaan teknisen testauksen ja lisäksi tuotteen ominaisuudet puhtauden, terveyden ja ympäristön kannalta. CE-merkinnän vaatimustenmukaisuus edellyttää jatkuvaa laaduntarkkailua ja seurantamittauksia tuotteen valmistuksen aikana.
FOAMIT-tuotteen CE-merkintäoikeus pyritään saamaan valmiiksi kesällä 2011.
Vaahtolasirakenteiset ratkaisut säästävät kiviainesten ja muiden maarakennusmateriaalien käyttöä mm. perinteistä rakennetta ohuempien kokonaisrakennepaksuuksien vuoksi. Rakenteen
lämmöneristävyyden seurauksena teiden ja katujen routavauriot vähenevät ja rakenteiden parantamis- ja päällystystoimenpiteiden tarve pienenee. Kierrätyslasin käyttö raaka-aineena säästää luonnon kiviainesvaroja. Kevyen materiaalin käyttäminen vähentää kuljetusten ja niihin käytettävän polttoaineen tarvetta, jolloin kuljetusten aiheuttamat päästöt vähenevät.
FOAMIT-VAAHTOLASI