Stabiliseeritud ja killustikaluste võrdlus eesti teedevõrgu näitel

Lõputöö eesmärk oli analüüsida 2015. aastal tehtud Sandro Laanemäe lõputööd teemal „Stabiliseeritud katendikihtide analüüs ja olemus Eestis“ ning 2016. aastal esitatud Ragnar Fortuna-Juksi tööd „Killustiku katendikihtide analüüs ja olemus Eestis“. Analüüsi eesmärk oli välja selgitada, milline katendiehituse moodus oleks kõige optimaalsem nii tee eluea, materjalikulu kui ka hinna suhtes. Kuna eelnevalt teostatud ja võrreldud tööde analüüsis oli kasutatud Eesti teeregistri saadud andmeid sama alusega, kuid erinevate lõikude kohta, mis olid omavahel kokku pandud ja saadud keskmised tulemused, siis antud töös valis autor erineva alusega lõigud, mis asuksid üksteisele võimalikult lähestikku, et tagada võimalikult sarnased ilmastiku-, liiklus- ja ehitusaasta omadused. Valituks osutus T4 Tallinn–Pärnu–Ikla põhimaantee, kuhu oli rajatud erineva asfaldipaksusega killustikulõik, bituumenstabiliseeritud ja tsementstabiliseeritud lõik, ning teiseks valituks osutus tugimaantee T15 Tallinn–Rapla–Türi 4,5–8,4 km, kuhu on rajatud killustikust ja kompleksstabiliseeritud alus. Analüüsi käigus võrreldi erineva katendiehitusega lõikude andmeid, mis saadi Eesti teeregistri andmebaasist. Põhiliselt kasutati uurimuse teostamiseks FWD vajumikausside, elastsusmooduli ja defektide osakaalu tulemusi. Läbiviidud võrdluse eesmärk oli välja selgitada, milline alus on Eestis kasutamiseks kõige optimaalsem. Saadud tulemusi võrreldi varemalt tehtud lõputöödega ning nende tulemuste põhjal koostati antud töö lõplik kokkuvõttev analüüs. Tähelepanu tuleb pöörata faktile, et Eesti teeregistri andmebaasist võetud tulemused põhinevad viimastest andmetes mis on inveteerimise käigus välja toodud. Analüüsi käigus puudub info millised defektid ja kui suure osakaaluga esinesid enne uue kulumiskihi või pindamise teostamist. Saadud tulemustest selgus, et bituumenstabiliseeritud alus ei ole Eesti oludes jätkusuutlik ning ei täida oma eesmärki. Bituumenstabiliseeritud aluse näitajad olid halvemad kui samal lõigul asuval killustikalusel, mille kihi asfaltkihi paksus on 11,5 cm, ning paremad kui killustikalusel, mille seotud kihtide kogupaksus oli 8 cm. Väiksema liikluskoormusega teedel on mõistlik kasutada killustikalust, mille kihi paksus on vähemalt 25 cm ning mille asfaldi kogupaksus ei jääks alla 12 cm. Ragnar Fortuna-Juks tõi oma lõputöös samuti välja, et killustikaluse ehitamisel tuleb tähelepanu pöörata asfaldi kogupaksusele, milleks toodi välja minimaalselt 15 cm. Killustikaluse kandevõimet oleks võimalik tõsta tardkivimi kasutamisel või segamisel lubjakivi sekka. Selline alus annab paremad tulemused, kuid on materjali poolest kallis, kuna tardkivimi peab siis importima. Analüüsi tulemusel oleks suure liikluskoormusega teedel mõistlik kasutada tsementstabiliseeritud alust. Teine võimalus ja Eestis aina populaarsust võitev alus oleks kompleksstabiliseerimine, kuid eelpool tehtud analüüsi käigus ei näe töö autor antud valikul mõistlikku põhjendust. Võrreldes tsementstabiliseerimisega on kompleksi eeliseks temas kasutatav bituumen, mille ülesanne on anda alusele elastsust. Kuid kompleksstabiliseeritud aluse puuduseks on tema väsimine ja elastse sideaine pidev vananemine ning suur risk eksida projekteerimisel või paigaldamisel seguretseptiga. Töös soovitatud killustikaluse ja tsementstabiliseeritud katendikihtide ehitamisel tuleb suurt tähelepanu pöörata tihendamisele juba mulde tasandil. Võib väita, et kvaliteetne tihendamine ning kandevõime tagavad sõidumugavuse ja teeklassi püsivuse. Tsementstabiliseeritud aluse puhul tuleks lasta alusel võimalikult kaua seista ilma asfaldita, et vähendada mahukahanemisest ja kivinemise tõttu tekkivate pragude peegeldumist seotud kihtidele. Stabiliseeritud aluse puhul peaks võimaluse korral kasutama aluse ja asfaldi vahel eralduskihina killustiku, et vältida pragude peegeldamist ja halva nakke tegureid.

The aim of the graduation paper was to analyse studies written by Sandro Laanemäe in 2015 on subject “Stabilised surface layers analysis and essence in Estonia “, and Ragnar Fortuna-Juks “Gritstone surface layers analysis and essence in Estonia” in 2016. The purpose of the analysis was to ascertain which surface layer would be most optimal to use for road durability, material expenses and price. Since previously written and compared graduation papers analysis used data about same road fundament from National Road Administration, but about different parts of road, that was summed up and calculated averages, then in this paper author chose roads with different fundament that would be close-set in order to assure as similar as possible weather, traffic and construction year attributes. First selected road was T4 Tallinn – Pärnu – Ikla main road that is built with different thicknesses of asphalt, bitumen-stabilised and cement-stabilised passage and second selection was side road T15 Tallinn – Rapla – Türi road passage from 4.5 to 8.4 kilometres that has gritstone and complex-stabilised fundament. Analysis used data about different surface constructions that were collected from National Road Administration database. For the study was primarily used FWD deflection bowls, elastic modulus and defect proportion outcomes. The aim of the comparison was to find out which fundament is most optimal to use in Estonia. Results were compared with previously written graduation papers outcomes and based on the results, final analysis was conducted. As a result of analysis it can be stated that bitumen-stabilised fundament is not sustainable for Estonian environment and it does not fulfil it’s purpose. Bitumen-stabilised fundament indicator results were worse than gritstone fundament on the same road that had 11.5 cm thick asphalt, and results were better than on the gritstone fundament that layer was 8 cm thick. For roads with smaller traffic load is rational to use gritstone fundament layer at least 25 cm thick and asphalt layer more than 12 cm. Ragnar Fortuna – Juks highlighted in his paper that in the construction of gritstone fundament must pay attention to the entire asphalt thickness that should be at least 15 cm. Gritstone fundament load-bearing capacity could be enhanced using igneous rock or mixing with calcareous stone. This kind of fundament gives better results but is expensive because of materials, since igneous rock must be imported. According to the analysis would be reasonable to use cement-stabilised fundament on roads with high traffic load. Another option and with growing-popularity fundament in Estonia, would be complex-stabilisation, but as a result of analysis author does not see rational explanation for that. Compared to the cement-stabilised layers, complex-stabilised advantage is the bitumen that is used in it and what gives resilience for the fundament. But it’s disadvantage is fast aging and losing adhesive resilience and risk to make a mistake in project planning or in emplacement of compound. In the construction process, gritstone fundament and cement-stabilised surface layers that are recommended in the paper must pay attention to the thickening already on the soil layer. It is possible to state that sealing with good quality and load-bearing capacity will assure operating convenience and durance of the road. In case of cement-stabilised fundament, layer should dry as long as possible without asphalt in order to minimise the reflection of cracks to the connected layers that could be caused by decrement of volume and concretion. If it is possible, then in the case of stabilised fundament should be used gritstone as a partition layer to avoid reflection of cracks and bad factor of clench.