Tierakenteen routamitoituksessa käytettävät materiaalien vastaavuuskertoimet ja kertoimien määritysmenetelmät

Abstract

Tämän diplomityön päätavoitteena oli selvittää routivuuden ja tierakenteen routamitoituksen teoriaa sekä erityisesti Väyläviraston (aik. Tiehallinto, Liikennevirasto) Tierakenteen suunnittelu -ohjeen mukaisessa routamitoituksessa käytettävän eristävyyden vastaavuuskertoimen (ai) perusteita ja siihen vaikuttavia tekijöitä. Alkuoletuksena oli, että vastaavuuskertoimet ovat kokemusperäisiä arvoja, eikä niiden taustalla ole esimerkiksi tarkempaa matemaattista teoriaa. Tavoitteena oli myös löytää ja tunnistaa erilaisille tierakenteeseen soveltuville materiaaleille soveltuvia lämmönjohtavuuden määritysmenetelmiä sekä ennen kaikkea tarkastella, kuinka vastaavuuskerroin voitaisiin määrittää uusille materiaaleille.

Diplomityössä tarkasteltiin kirjallisuustutkimuksena routaan ja routimiseen liittyviä ilmiöitä sekä niihin vaikuttavia materiaaliteknisiä ominaisuuksia ja olosuhdetekijöitä. Tietoja eri materiaalien ominaisuuksista sekä käytetyistä tutkimusmenetelmistä kerättiin yleisesti saatavilla olevasta aineistosta sekä olemalla yhteydessä materiaalivalmistajien edustajiin. Kartoittaessa rakeisille materiaaleille soveltuvia lämmönjohtavuuden mittauslaitteita hyödynnettiin niin ikään kirjallisuudesta löytyvää tietoa sekä esimerkiksi haastattelemalla Oulun ja Tampereen yliopistojen edustajia yliopistojen laitteista. Työssä perehdyttiin myös vastaavuuskertoimen historiaan ja määritysmenetelmiin kirjallisuuden sekä asiantuntijahaastatteluiden avulla.

Tutkimustulokset tukivat olettamusta, että vastaavuuskertoimelle ei ole olemassa yksiselitteistä tai matemaattista teoriaa. Materiaaliselvitysten osalta havaittiin, että vastaavuuskerroin sekä siihen vaikuttava lämmönjohtavuus on määritetty eri materiaaleille hyvin erilaisin tavoin. Haastattelututkimuksista kävi ilmi, että yleisen routatutkimuksen ja -osaamisen kehittäminen nähdään tarpeellisena. Työssä tehdyt havainnot vahvistivat näkemystä siitä, että yhtenäisen standardisoidun menetelmän löytäminen kyseisten parametrien määrittämiseksi on tulevaisuuden kannalta merkityksellistä. Työn lopuksi esitettiin jatkotutkimussuositukset vastaavuuskertoimen määritystavoista vertailuparimenetelmällä ja koerakentamisen avulla sekä laitteistosuositus karkeiden materiaalien lämmönjohtavuuden mittaamiseksi.