Selvitys betonikivien kulutuskestävyydestä ja soveltuvuudesta ajoneuvoliikenteen alueille

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Westlin, Henry
dc.contributor.author Kettunen, Mikko Tapani
dc.date.accessioned 2012-11-23T06:36:35Z
dc.date.available 2012-11-23T06:36:35Z
dc.date.issued 2012
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/6104
dc.description.abstract According to maintenance Engineers of City of Vantaa and Helsinki there has been problems in durability of concrete block pavements in recent years. Concrete block pavers (CBP) have deteriorated fast by wearing down just in 2 to 3 years. These observations have led to believe that the material quality of CBP's have declined during the last twenty years. In the 1980's the use of CBP's was justified by studies, which indicated that concrete block pavers have longer life and better abrasion resistance than asphalt concrete. Objectives of the thesis were to determine what factors affect on abrasion resistance of CBP's and what types of damages occur in concrete block pavements. Research was conducted having in-situ inventory study of damaged pavements and testing abrasion resistance of CBP's in laboratory. Abrasion resistance standard criteria were assessed based on the laboratory tests. In addition, a test area was constructed in Vantaa where construction practices and quality of delivered materials were studied in more detail. Based on the literature survey abrasion resistance of CBP's are particularly affected by cement content, strength of cement, water-cement ratio, granularity, hardness of aggregate and curing time. Standard determines that the abrasion resistance of CBP should be tested with the wide-wheel abrasion test or the Böhme-test. Neither of the tests is applicable to determine the studded tire abrasion resistance. In addition, the weather resistance test, which is used for testing chemical and freeze-thaw resistance, is for the Central European conditions and does not address conditions in Finland. Based on visual inspections of the trafficked areas, the biggest problem with concrete block pavements was peeling of the surface of the CBP. CBP's used in test area decayed only after six months from construction, which is less than is thought. According to manufacturers and maintenance engineers the main cause for this wear was studded tire abrasion aggravated by the maintenance salt and freeze-thaw cycles during winter time. Laboratory tests were carried out by the Böhme apparatus and a Prall apparatus, which is a standard device for testing asphalt concrete's abrasion against studded tires. Most of the CBP samples did poorly on the Prall test and there were large differences among the abrasion values. Only two CBP types passed the lowest abrasion resistance criteria set for asphalt concrete. In Böhme-test, the only CBP type suitable for trafficked areas didn't pass criteria set in the EU-standard. In addtition to CBP's, polymer concrete blocks (PC) were tested. In PC blocks polymer resin serves as a binder instead of cement paste. PC blocks did very well on both tests; the abrasion values of PC blocks were half of the values of the best CBP's. Based on the tests carried out for this work, Prall apparatus is suitable for testing CBP's, but further tests are needed. en
dc.description.abstract Betonikiveysten kestävyys ajoneuvoliikenteen alueilla on ollut ongelma viime vuosina. Betonikivet ovat monissa kohteissa kuluneet huonoon kuntoon 2-3 vuodessa. Vantaan kaupungin kokemusten mukaan betonikivien laatu on heikentynyt viimeisten kahdenkymmenen viime vuoden aikana. Vielä 1980-luvulla tutkimusten mukaan betonikivien kulutuskestävyys oli asfalttia parempi ja elinkaari päällystemateriaalina pidempi. Tämän työn tavoitteena oli selvittää, miksi betonikivet eivät kestä ajoneuvoliikenteen alueilla. Työ toteutettiin kirjallisuustutkimuksena ja tekemällä vaurio-inventointi Vantaan ja Helsingin kaupunkien betonikivikohteissa. Laboratoriokokeissa testattiin betonikivien kulutuskestävyyttä ja Prall-kokeen soveltuvuutta betonikivien testaamiseen. Lisäksi työtä varten rakennettiin Vantaalle koekohde, jonka avulla oli tarkoituksena selvittää, kuinka nopeasti betonikivi vaurioituu rakenteessa ollessaan ja seurata betonikiveyksen rakentamisen eri vaiheita. Kirjallisuustutkimuksen perusteella betonikiven kulutuskestävyyteen vaikuttavat erityisesti sementtipitoisuus, sementin lujuus, vesi-sementtisuhde, kiviaineksen kovuus ja rakeisuus sekä jälkihoito. EU-standardin mukaan betonikivien kulutuskestävyys testataan pyöräkulutustestillä tai Böhme-testillä. Testit on tarkoitettu liikenneympäristöön, jossa ei ole nastarengaskulutusta. Lisäksi EU-standardin mukainen säänkestävyystesti, jolla testataan betonikivien kemiallista kestävyyttä ja jäätymis-sulamiskestävyyttä on tarkoitettu Keski-Euroopan oloihin eikä vastaa Suomen oloja. Inventointien perusteella havaittiin, että tyypillinen ja vakavin ongelma oli betonikiven pinnan kuoriutuminen, jopa 2 cm syvyyteen kiven paksuudesta. Työtä varten rakennetun koekohteen betonikivien pinta oli alkanut rapautua jo noin puolen vuoden kuluttua rakentamisesta, mikä on huomattavasti nopeammin kuin on aikaisemmin luultu. Valmistajien ja kunnossapitäjien mukaan suurimpia syitä betonikivien kulumiselle ovat ajoneuvoliikenne, erityisesti nastarengasliikenne, tiesuola sekä veden jäätymis-sulamissyklit. Laboratoriokokeita tehtiin Böhme-testillä. Toiseksi koemenetelmäksi valittiin Prall-koe, joka on standardinmukainen testi asfaltin nastarengaskulutuskestävyyteen. Suurin osa betonikivistä menestyi Prall-kokeessa heikosti ja betonikivien kulutuskestävyydessä oli suuria eroja. Ainoastaan kaksi betonikivityyppiä läpäisi alimman asfaltille asetetun kulumisluokan vaatimukset. Böhme-kokeessa vain yksi ajoneuvoliikenteen alueille tarkoitettu betonikivityyppi ei läpäissyt EU-standardissa asetettuja vaatimuksia. Betonikivien lisäksi testattiin myös uutta polymeerikiveä, jossa sideaineena on sementin sijaan käytetty polymeerihartsia. Polymeerikivet menestyivät molemmissa kokeissa erittäin hyvin, kuluma-arvo oli noin puolet parhaiden betonikivien kuluma-arvosta. Kokeiden perusteella Prall-koe soveltuu betonikivien testaamiseen, mutta tämän varmistamiseksi tarvitaan vielä lisäkokeita. fi
dc.format.extent 106 + [71] s.
dc.format.mimetype application/pdf
dc.language.iso fi en
dc.title Selvitys betonikivien kulutuskestävyydestä ja soveltuvuudesta ajoneuvoliikenteen alueille fi
dc.title Investigation of abrasion resistance of concrete paving blocks and their suitability for trafficked areas en
dc.type G2 Pro gradu, diplomityö fi
dc.contributor.school Insinööritieteiden korkeakoulu fi
dc.contributor.department Yhdyskunta- ja ympäristötekniikan laitos fi
dc.subject.keyword betonikivi fi
dc.subject.keyword päällyste fi
dc.subject.keyword kulutuskestävyys fi
dc.subject.keyword nastarengas fi
dc.subject.keyword Böhme-testi fi
dc.subject.keyword Prall-koe fi
dc.subject.keyword concrete block en
dc.subject.keyword cbp en
dc.subject.keyword pavement en
dc.subject.keyword abrasion resistance en
dc.subject.keyword studded tire en
dc.subject.keyword Böhme-test en
dc.subject.keyword Prall-test en
dc.identifier.urn URN:NBN:fi:aalto-201211243399
dc.type.dcmitype text en
dc.programme.major Tietekniikka fi
dc.programme.mcode Yhd-1
dc.type.ontasot Diplomityö fi
dc.type.ontasot Master's thesis en
dc.contributor.supervisor Pellinen, Terhi


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account