Lujituspulttien juotosmassan sitoutuminen
Hyvärinen, Jouni (2011)
Hyvärinen, Jouni
Saimaan ammattikorkeakoulu
2011
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201102252630
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201102252630
Tiivistelmä
Harjateräspultitus on kalliorakentamisessa yleisin, lähes poikkeuksetta käytettävä kalliorakennetta tukeva menetelmä. Harjateräspultituksessa perinteisesti käytettävien materiaalien ominaisuudet ovat hyvin tunnettuja, mutta juotosmassan lisäaineistusta ei edelleenkään osata hyödyntää haettaessa nopeampaa louhintarytmiä tunnelityömailla. Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli kehittää lisäaineita hyödyntäen juotosmassa, joka saavuttaa mahdollisimman nopeasti lujuuden 5 MN/m2 tunneliolosuhteissa. Massan tuli kuitenkin olla riittävän kauan plastista, ettei se työn hetkellisesti keskeytyessä ala sitoutumaan myllyssä tai letkussa. Työ tehtiin YIT Rakennus Oy:n Infrapalvelut / Kalliorakentaminen - yksikölle.
Työ aloitettiin selvittämällä yleisesti kalliorakentamisessa käytettävien sitoutumista kiihdyttävien lisäaineiden ominaisuuksia. Tämän jälkeen valittiin kolme juotosmassan lisäaineeksi soveltuvinta lisäainetta ja suoritettiin ensimmäiset laboratoriokokeet. Laboratoriokokeilla selvitettiin lähinnä massan lujuudenkehitystä ensimmäisen vuorokauden aikana sekä erilaisten lisäaineiden aiheuttamaa lämmönkehitystä sitoutumisreaktiosta johtuen. Ensimmäisten laboratoriokokeiden perusteella valittiin sementtilaatu sekä lisäaine jatkotutkimuksia varten. Työmaalla suoritettiin koepulttien juottaminen, juotetun juotosmassan lämpötilan kehityksen seuranta, tunneliperän räjäytyksestä johtuvien tärinöiden kartoitus, tunnelissa vallitsevien olosuhteitten kartoitus sekä koepulttien vetokoe 28 vuorokauden kuluttua juottamisesta. Tunneliperä räjäytettiin 8 tunnin kuluttua koepulttien juottamisesta. Koepultit sekä tärinänmittausta varten asennetut anturit sijaitsivat 10 metrin, 20 metrin, 30 metrin sekä 40 metrin päässä räjäytettävästä perästä. Työn viimeisessä vaiheessa keskityttiin parantamaan kehitettyä reseptiä työmaalla saatujen tulosten perusteella. Viimeisissä laboratoriokokeissa säädettiin sementin ja runkoaineksen, sementin ja veden sekä sementin ja lisäaineen keskinäisiä painosuhteita reseptissä juotosmassan ominaisuuksien optimoimiseksi.
Tutkimuksen tulokset osoittavat kehitetyn juotosmassan soveltuvan hyvin kalliorakenteen lujittamiseen juotosmassalla juotetuilla harjateräspulteilla myös kohteissa joissa louhintaa ei voida keskeyttää työvuoroa pitemmäksi ajaksi. Kehitetty juotosmassa mahdollistaa louhinnan jatkumisen pultatun kohteen välittömässä läheisyydessä jo kahdeksan tunnin kuluttua juottamisesta. Laboratorio-olosuhteissa juotosmassa kehittää vaaditun 5 MN/ m2 kuudessa tunnissa loppu-lujuuden ylittäessä helposti vaaditun 35 MN/ m2.
Työ aloitettiin selvittämällä yleisesti kalliorakentamisessa käytettävien sitoutumista kiihdyttävien lisäaineiden ominaisuuksia. Tämän jälkeen valittiin kolme juotosmassan lisäaineeksi soveltuvinta lisäainetta ja suoritettiin ensimmäiset laboratoriokokeet. Laboratoriokokeilla selvitettiin lähinnä massan lujuudenkehitystä ensimmäisen vuorokauden aikana sekä erilaisten lisäaineiden aiheuttamaa lämmönkehitystä sitoutumisreaktiosta johtuen. Ensimmäisten laboratoriokokeiden perusteella valittiin sementtilaatu sekä lisäaine jatkotutkimuksia varten. Työmaalla suoritettiin koepulttien juottaminen, juotetun juotosmassan lämpötilan kehityksen seuranta, tunneliperän räjäytyksestä johtuvien tärinöiden kartoitus, tunnelissa vallitsevien olosuhteitten kartoitus sekä koepulttien vetokoe 28 vuorokauden kuluttua juottamisesta. Tunneliperä räjäytettiin 8 tunnin kuluttua koepulttien juottamisesta. Koepultit sekä tärinänmittausta varten asennetut anturit sijaitsivat 10 metrin, 20 metrin, 30 metrin sekä 40 metrin päässä räjäytettävästä perästä. Työn viimeisessä vaiheessa keskityttiin parantamaan kehitettyä reseptiä työmaalla saatujen tulosten perusteella. Viimeisissä laboratoriokokeissa säädettiin sementin ja runkoaineksen, sementin ja veden sekä sementin ja lisäaineen keskinäisiä painosuhteita reseptissä juotosmassan ominaisuuksien optimoimiseksi.
Tutkimuksen tulokset osoittavat kehitetyn juotosmassan soveltuvan hyvin kalliorakenteen lujittamiseen juotosmassalla juotetuilla harjateräspulteilla myös kohteissa joissa louhintaa ei voida keskeyttää työvuoroa pitemmäksi ajaksi. Kehitetty juotosmassa mahdollistaa louhinnan jatkumisen pultatun kohteen välittömässä läheisyydessä jo kahdeksan tunnin kuluttua juottamisesta. Laboratorio-olosuhteissa juotosmassa kehittää vaaditun 5 MN/ m2 kuudessa tunnissa loppu-lujuuden ylittäessä helposti vaaditun 35 MN/ m2.