Biopolymeerin käyttö sorateiden pölynsidonnassa ja kelirikkokorjauksissa
Konttinen, Salla (2019)
Konttinen, Salla
Oulun ammattikorkeakoulu
2019
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201901071094
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201901071094
Tiivistelmä
Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli tutkia sellupohjaisen biopolymeerin vaikutusta sorateiden pölynsidontaan ja kelirikkokohteissa tien kantavuuteen. Työssä tutkittiin tällä hetkellä pölynsidonnassa yleisesti käytössä olevalle kalsiumkloridille ympäristöystävällisempää vaihtoehtoa, jonka valmistuksessa hyödynnetään metsäteollisuuden sivuvirtana muodostuvaa materiaalia. Työn tavoitteena oli testata uuden biopolymeerin ominaisuuksia ja saada lisää tietoa biopolymeerien käyttömahdollisuuksista sorateiden pölynsidonnassa ja kantavuuden muodostumisessa.
Biopolymeerin käyttöä tutkittiin laboratorio-olosuhteissa pölyävyyskokeilla, sadetuskokeilla, puristuslujuuden määrittämisellä ja mikroskopoinnilla näytteistä, jotka rakennettiin vastaamaan soratien kulutuskerrosta. Tutkittavia ominaisuuksia olivat hienoaineksen määrän väheneminen, kantavuuden muodostuminen ja biopolymeerikalvon muodostuminen näytteen pinnalle. Pölyävyyskokeisiin, sadetuskokeisiin ja mikroskopointiin ei ole standardoituja menetelmiä, joten niihin oli kehitettävä omat tutkimusmenetelmänsä. Näytteet rakennettiin Destia Oy:n toimittamasta maa-aineksesta Liikenneviraston ohjeistuksen mukaisen rakeisuuskäyrän mukaan. Testattavan biopolymeerin, DustBinderin, toimitti Olli Mäentausta. Työn tilaajana toimivat Destia Oy ja MFibrils Oy.
Pölyävyyskokeissa DustBinder oikealla annostuksella vähensi hienoaineksen pölyävyyttä ja puristuslujuuden määrittämisessä näytteen kantavuus kasvoi. DustBinderiä ja kalsiumkloridia sisältänyt näyte pölysi testaussarjasta vähiten. DustBinderiä ja soratielle tavanomaisen määrän humusta sisältäneet näytteet pölysivät vähemmän ja niiden puristuslujuus oli suurempi verrattuna ainoastaan vettä sisältäneeseen näytteeseen. Sadetuskokeissa DustBinderiä sisältäviin näytteisiin muodostui silmin havaittavaa biopolymeerikalvoa näytteen pintaan. Aiemmin DustBinderillä käsitellyissä näytteissä DustBinder näytti säilyttävänsä ominaisuutensa kahden vuoden ulkona säilytyksen jälkeen.
Tutkimustulosten perusteella voidaan katsoa DustBinderillä olevan vaikutusta soratien kulutuskerroksen pölyävyyteen vähentävästi ja tien kantavuuden muodostumiseen kasvattavasti. Jatkossa biopolymeeriä testataan kenttäkokeilla, jolloin liikenteen ja vallitsevan säätilan vaikutus tien pinnan sitoutumiseen tulee esille, koska laboratorio-olosuhteissa on vaikea jäljitellä tieolosuhteita. Rinnakkaisnäytteitä tässä testauksessa oli vain muutamista näytteistä, joten yksiselitteisiä johtopäätöksiä ei voida testauksista tehdä.
Biopolymeerin käyttöä tutkittiin laboratorio-olosuhteissa pölyävyyskokeilla, sadetuskokeilla, puristuslujuuden määrittämisellä ja mikroskopoinnilla näytteistä, jotka rakennettiin vastaamaan soratien kulutuskerrosta. Tutkittavia ominaisuuksia olivat hienoaineksen määrän väheneminen, kantavuuden muodostuminen ja biopolymeerikalvon muodostuminen näytteen pinnalle. Pölyävyyskokeisiin, sadetuskokeisiin ja mikroskopointiin ei ole standardoituja menetelmiä, joten niihin oli kehitettävä omat tutkimusmenetelmänsä. Näytteet rakennettiin Destia Oy:n toimittamasta maa-aineksesta Liikenneviraston ohjeistuksen mukaisen rakeisuuskäyrän mukaan. Testattavan biopolymeerin, DustBinderin, toimitti Olli Mäentausta. Työn tilaajana toimivat Destia Oy ja MFibrils Oy.
Pölyävyyskokeissa DustBinder oikealla annostuksella vähensi hienoaineksen pölyävyyttä ja puristuslujuuden määrittämisessä näytteen kantavuus kasvoi. DustBinderiä ja kalsiumkloridia sisältänyt näyte pölysi testaussarjasta vähiten. DustBinderiä ja soratielle tavanomaisen määrän humusta sisältäneet näytteet pölysivät vähemmän ja niiden puristuslujuus oli suurempi verrattuna ainoastaan vettä sisältäneeseen näytteeseen. Sadetuskokeissa DustBinderiä sisältäviin näytteisiin muodostui silmin havaittavaa biopolymeerikalvoa näytteen pintaan. Aiemmin DustBinderillä käsitellyissä näytteissä DustBinder näytti säilyttävänsä ominaisuutensa kahden vuoden ulkona säilytyksen jälkeen.
Tutkimustulosten perusteella voidaan katsoa DustBinderillä olevan vaikutusta soratien kulutuskerroksen pölyävyyteen vähentävästi ja tien kantavuuden muodostumiseen kasvattavasti. Jatkossa biopolymeeriä testataan kenttäkokeilla, jolloin liikenteen ja vallitsevan säätilan vaikutus tien pinnan sitoutumiseen tulee esille, koska laboratorio-olosuhteissa on vaikea jäljitellä tieolosuhteita. Rinnakkaisnäytteitä tässä testauksessa oli vain muutamista näytteistä, joten yksiselitteisiä johtopäätöksiä ei voida testauksista tehdä.