Bituumen on kallis ja täna ka raskesti kättesaadav. Betoontee või pigem tsemendi kasutus alumistes kihtides?

Bituumen on asfaltbetooni kallim komponent – asfaldis on lisaks sellele kivimaterjal ja filler ning vajadusel ka lisandid. Kivimaterjal annab asfaldile skeleti ja tugevuse, filler seob vaba bituumeni ja täidab asfaldi poore. Bituumen seob mineraalsed komponendid tervikuks ning teatud ulatuses on poorsus vajalik selleks, et materjal toimiks elastselt – vaid õhk on kokkusurutav, pooride puudumisel saame plastse asfaldi, mis suurema koormuse all deformeerub ja ei taasta oma algset seisundit (maakeeli: tekivad roopad).

Bituumen on naftatöötluses reeglina üks viimaseid tooteid – naftast eraldatakse esmalt vedelamad komponendid, keemikud suudavad naftast järjest enamat kätte saada, mistõttu seda siduvat osa jääb ka bituumenis väheks ja seepärast lisatakse suurema liiklusega teede asfaldi ülakihi bituumenisse sünteetilist kummi – SBS, mis samuti naftast toodetud on – see teeb lõpptooted oluliselt kallimaks. Parimat bituumenit saame Venetsueela naftast – Vene nafta sisaldab rohkem parafiine. Naftatööstuse seadmed häälestatakse konkreetse nafta omaduste järgi, seega toorme vahetamisele järgneb pikem häälestamise aeg. Nii ka praegu, kui Mažeikiai Leedus on kaheks kuuks remondis ja teisedki naftatöötlejad ei suuda vajalikku kogust tarnida kas tootmise eripära või laadimise-logistikaraskuste tõttu (ajutine alternatiiv Poolas, vahelaadimised Klaipedas). Eks remondid on sellistes kohtades plaanipärased, kuid antud juhul siis kaks kärbest ühe hoobiga. Hetkel pakutakse bituumenit küll Venemaalt, on strateegiline kaup ja eriveos, aga kui palju neid vedajaid on, kes valmis rublakohvriga sularaha eest tehasest toomas käima? Ooteajad piiril on ka suured.

Need on võibolla kiired ja lühiajalised probleemid, me ei tea kas endine olukord taastub ja kui kiiresti. Ka tsemendil on omad miinused keskkonna ja kasutusaspektides – esmalt kõrged temperatuurid ja energiakulud tootmisel. Kuid sõltumatult hetketeemadest, kohalike materjalide parem kasutus jääb igal juhul aktuaalseks ja betoon on selles kontekstis kohalikum kui asfalt. Ka maailmaturu analüüsid on näidanud, et asfaldi hinnad on kõikunud oluliselt rohkem ja tõusnud koguni kordades kiiremini kui betooni hinnad.

Kas betoontee on alternatiiv?

Enim teatakse Peterburi tee linnalõigus (Vesse-Väo) betoonteed – see on ehitatud 1967. Varsti kuus aastat on toiminud ka poolekilomeetrine katselõik Paldiski maanteel Õismäel. Betooni kasutatakse ka lennuväljadel nii suurema koormuse (mitte niivõrd korduvkoormus, kui suurem rehvirõhk ja väiksem kontaktpind ning tonnid konkreetsele rattale, aga ka maandumisel suured pidurdusjõud) kui ka reaktiivmootorite heitgaaside kõrge temperatuuri tõttu. Reeglina ehitatakse betoontee mitmekihilisena – alumises kihis madalamate kvaliteedinõuete alusel, ülakihis kõrgete nõuetega. Sellise tee ehitamine vajab spetsiaalset tehnikat (betoonirongi) nii betooni paigaldamiseks kui ehitusaegseks hoolduseks. Betooni eeliseks on suurem tugevus – ka kuumaga ei vajuta staatiline koormus (seisev veok) kattesse jälge, asfaldile see jääb. Betoon on heledam, peegeldab rohkem valgust – järelikult valgustusnõuded võiksid leebemad olla. Ka ei kuumene betoon päikese käes samaväärselt asfaldiga. Kuid samas, on betoonkattelt raske saada head haardetegurit, selleks tuleb betooni spetsiaalselt karestada. Järelikult võib ka pidurdusteekond betoonil jääda pikemaks kui asfaldil. Karestatud betoonil on müra suurem kui asfaldil. Iga asi saab kord otsa – asfaldi freespuru taaskasutatakse nii aluste ehitamisel kui lisatakse ka uuele asfaldile. Ka betooni on võimalik purustada ja uuesti alustes kasutada, kuid see nõuab jällegi spetsiaaltehnikat. Täna Eestis puudub betooni paigaldustehnika – Ämari ehituse ajaks see küll osteti, kuid pideva tööfrondi puudumisel seadmeid seisma ei osteta. Karmid nõuded on paigaldusele, protsess on pidev ja vahet sisse jätta ei tohi.

Betoon on kindlalt kallim. Ning põhjendatud eelkõige suure raskeliikluse korral. Kipume võrdlema Poola ja Saksamaaga. Üsna jäme võrdlus raskeliiklusest näitab, et Eesti-Läti piiri ületab Iklas ca 2000 raskesõidukit päevas, Läti-Leedu piiril on neid kaks korda rohkem ehk 4000. Leedu-Poola piiril 8000. Siis ei tohiks olla ka küsimust, miks betoon lõunapoolsetes riikides paremini ära tasub.

Ka betoon kulub. Seega, kui betoon siis pigem asfaldist kulumiskihiga.

Jah ja ei. Tavarehvid vaid lihvivad betooni pinna siledamaks, otsest kulumist on vähem. Naastrehvid kulutavad betooni, aeglasemalt (katselõikude andmetel on kulumine 2-3 korda aeglasem), kuid roobaste likvideerimine betoonteel on oluliselt kallim. Nii ka teiste võimalike defektide remont. Seetõttu on mõistlik ka betoonteel kasutada asfaldist kulumiskihti – kulumise järel on see tehnoloogiliselt hõlpsamini asendatav.

Võttes aga asja laiemalt, on iga teekate sisuliselt nagu kihiline kook. Asfaldi alakihid võiks asendada betooniga, kui asfaldi all on piisavalt tugev alus, saame asfaldikihid teha õhemad.

Ka juhul, kui naastudest üldse loobuda, tuleb betoonteed hooldada ja siis kareduse taastamiseks (tavapärane protseduur Kesk-Euroopa betoonteedel). Selleks töödeldakse betooni pinda spetsiaalsete teemantfreesidega et pinnale anda karedus. Ka betoontee ehitamisel on ülakihile karmid nõuded et korraga tagada vähene poorsus (vastupidavus) ja piisav karedus.

Soome ehmatas naasterehvidest tuleneva kulumise peale ja peatas oma betoonteede arendused, Tampere ümbersõidu betoonteele lisati asfaldist kulumiskiht. Ka Rootsi mõtleb kuigi raskeliikluse numbrite järgi oleks betoonil mõtet – Kesk- ja põhjapiirkondades on kuuldavasti pidurit tõmmatud, Lõuna-Rootsis on naastu nii vähe et ilmselt õigustab betoon seal küll.

Missugust asfalti peaks ülakihis kasutama

Kui ülakiht teha asfaldist, on betooni nõuded leebemad, roopad moodustuvad aeglasemalt sest mängus on siiski naastrehv ja kui asfalt on piisavalt õhuke et seda eriti kokku ei suru, on roopa areng aeglasem nagu selgus ka Paldiski maantee katselõigust. Mis asfalt peale tuleks panna on järgmine küsimus – ise eelistaks AC surf, mitte SMA. Ja põhjuseid on seejuures mitu, üks neist et SMA laseb kuigivõrd vett läbi ja seetõttu soovitatakse SMA alla AC bin vahekihiks teha. Kuid teisalt tuleks asfaldi paksused hoida üldse minimaalsed, et mitte anda ruumi asfaldisisestele nihkepingetele raske koormuse all. Betoon annab ju kandevõimet küll, selle jaoks asfalte lisaks vaja pole. Teine põhjus on seotud naastrehvidega – rehviteste tehakse samuti SMA-ga ja väidetavalt toimivadki naastrehvid paremini SMA kattel, lamellid AC surfil. Ülakihi kivimaterjali nõuded on igal juhul karmid. Vaielda võiks, kas sellelt kivimaterjalilt peaks nõudma Nordic-katset või PSV-katset. Kõhutunne ütleb viimast, eriti kui lamellrehv valdavaks kujuneb – PSV (polished stone value) iseloomustab lamellrehvi naket kiviga, Nordic naastrehvile vastupidavust ning need kaks näitajat on teineteist välistavad – hea Nordicuga materjalil on kehva PSV ja vastupidi. Nordic ja naastrehv võivad olla adekvaatsed talvel, kuid suvel me ju ei kasuta naastu aga vihmaga võib ka suvine kate libe olla. Ja siis ei aita Nordicu järgi valitud kivimaterjal enam sugugi kaasa.

Vuugid. Ehk saaks ilma?

Betoonteel on vuugid – asfalt on elastne, seda on võimalik teatud ulatuses kokku suruda. Betoon on jäik ja kokkusurumise tagajärjel võib betoon puruneda. Betoon tõmbab kuivamisel kokku ja tekivad esimesed praod, kuuma käes betoon paisub ja külmas tõmbub kokku. Seetõttu tehakse betoonteele juba ehitamise käigus vuugid, mis täidetakse elastse materjaliga ja sellised vuugid kompenseerivad temperatuuri muutustest tingitud deformatsioonid. Temperatuuri muutused on kõige suuremad teekonstruktsiooni ülakihis, mida sügavamat kihti uurime, seda väiksem on temperatuurikõikumine ja vastavalt ka väiksem vuukide vajadus. Vuukides on terasarmatuur, mis takistab betoonplaatide omavahelist nihkumist või liikumist.

Vuugid vajavad hooldust – vuugitäite materjal vananeb ja see tuleb aegajalt asendada. Ka Õismäe katselõigul on vuugid näha, peegeldudes ka läbi asfaldist kulumiskihi.

Tavaline betoon on valamise ajal üsna vedel. See võimaldab betooni tihendada nii, et betooni sisse jääb vähe poore, saadav tulemus on veetihe ja siit tulenevalt ka külmakindel. Kui valmistatakse tahkem betoonisegu (erinev vesitsementtegur), tekivad selle kivinemisel (kuivamisel) praod ja sõltuvalt sellest, kui tugev betoon on, kujuneb pragude vahekaugus – mida tugevam betoon, seda suuremad on monoliitsed tükid ja samas, seda suuremad on ka praod. Kui betoon teha nõrgem, siis tekib kuivamisel rohkem pragusid, need on sedavõrd väikesed et ei pruugi ka vett läbi lasta. Seda enam, kui betoonile paigaldada asfaldist kaitsekiht.

RCC – teerullibetoon – võimalik vuugivaba lahendus.

Eeskätt raske koormusega aladel on võimalik kasutada teerullibetooni (seni vist küll mitte Eestis, kui mitte arvestada kuivsegude kasutamist) – madala vesitsementteguriga tehases segatud betoonisegu veetakse objektile tavapäraste kalluritega, paigaldatakse asfaldilaoturitega ja tihendatakse pneumorullidega (aeg segamisest tihendamise lõpetamiseni mitte üle tunni). Seega, pole vaja betooniehituse eritehnikat. RCC tugevusnäitajad on lähedased tavalise betooniga – 28-päevane survetugevus vähemalt 25 MPa. Selline betoon ei ole väga sile ehk tasane ning reeglina tuleb RCC-betoon katta asfaldiga. Asfalt toimib ka hüdroisolatsioonina. Põhiliseks eeliseks võib aga lugeda vuukideta ehituse võimalikkust. Loomulikult esinevad üleminekud ühelt materjalilt teisele, kuid eraldi paisumis- või kahanemisvuuke rajada ei ole vaja – kui paanide paigalduse ajaline vahe on alla tunni. Suurel objektil on see kriitiline.

Betooni on muuhulgas kasutatud ka ühe lahendusena bussipeatuste kattena – seda just staatilise koormuse tõttu, sest asfalt ei pea vastu busside ja trollide staatilisele teljekoormusele aga ka pikijõududele katte pinnas mis tekivad nii pidurdamisel kui kiirendamisel. Sama mure on ka enamkoormatud ristmike eel. Seal võib kaaluda teerullibetooni kasutamist – just põikvuukidest loobumine annab siin eelise, üleminek asfaldile jääb nii ehk naa. Ning visuaalse kinnituse järgi võib öelda, et betoonist bussipeatuste kate on sile ja libe. Mõõtnud küll veel ei ole aga peaks. Sest ehk toimib RCC ka ilma asfaldita bussipeatuses piisavalt hästi. Ilmselt on siin tehnoloogilisi trikke mis tulevad katsetamisel välja.

Stabiliseeritud alused – see, mis mahub asfaldi alla.

Eestis kasutatakse üsna palju kompleksstabiliseerimist, mineraalmaterjal koosneb asfaldi freespurust ja uuest killustikust millele lisatakse tsement, vesi ja bituumenemulsioon. Tsementstabiliseerimise puhul bituumenit ei ole, tsemendi osa on veidi suurem.

Pragude riskid. Eestis on negatiivseid kogemusi põlevkivituhaga stabiliseerimisest – sideaineks olid koos tuhk ja tsement ning et tuha omadused ei olnud väga stabiilsed ja tollal ei suudetud segu ka piisavalt ühtlaseks segada, kasutati vajaliku tugevuse saamiseks tsementi rohkem kui retsept ette nägi. Tulemusena kõvastus materjal liiast ning tekkisid enamvähem ühtlase vahega põikpraod. Kui hoida sideainesisaldus madalam, on monoliitide ulatus väiksem, pragusid on palju kuid need on sedavõrd väikesed, et isegi vesi naljalt vahele ei mahu.  Vee vastu aitab korralik asfaltkate või isegi pindamine. Täna on olemas ka vastavad lisandid nagu Stabilroad, mis annavad materjalile elastsust ja kahandavad pragude tekke riski. Ka suudame doseerida nii tsementi kui lisandeid oluliselt paremini võrreldes mõnekümne aasta taguse ajaga, kus teetöödel põllumajandustehnikat kasutati.

Retsepti koostamine. Teine mure on ka tänaste stabimaterjalidega, kuid seetõttu, et retseptid pole korrektsed – koonerdamine pole kokkuhoid – on püütud arvestada asfaldi freespurus sisalduvat bituumenikogust kuigi see bituumen võib juba oma aja ära elanud olla ja külmstabiliseerimise protsessis seob osiseid vaid oma freespuru tüki piires. Ning et bituumeniprotsendi teadasaamiseks tuleb bituumen freespurust välja võtta, nii saame teada ka freespurus sisalduva mineraalosise terastikulise koostise. Kõik on nagu tore ja detailne, kuid jällegi külmstabiliseerimisel freespuru tükk jääb tükiks ja peenosis terviku terastikulist koostist ei mõjuta. Nii oleme saanud poorse stabikihi mis juhul, kui vesi sisse pääseb, lagunema kipub. Vajalik sõelkõver on põhimõtteliselt õige, kuid see kõver tuleb saavutada ilma freespuru detailideks lammutamata. Seni oleme kasutanud lisatavat killustikku 16/32, kuid ilmselt võiks see olla ka 0/32.

Kiirus ja katsetamine.

Täna on probleemiks olnud nõue, et stabimaterjalist tuleb teha proovikehad ja need katsetada seitsme päeva vanusena. Alles siis saame teada, kas kiht vastab nõuetele. Itaalia juhendites on kvaliteedikontroll kandevõime mõõtmisega Dynatest LWD seadme või analoogiga – 4 tunniga peale tihendamist peab olema saavutatud 60 MPa tase, 24 tunniga 200 MPa (sõltuvalt segust ja tehnoloogiast võib see piir olla ka 170-180 MPa) ja kui see on saavutatud, võib kohe asfaldi peale panna ja ei ole vaja proove võtta ning neid katsetada. Täna on probleemiks olnud see, et kui stabikihile liiklus peale lastakse, tekivad paratamatult roopad ning need peegelduvad ka asfaldikihis. Üks lahendus on tasanduskihi paigaldamine või pindamine enne liiklusele avamist. Kui 24 tunni jooksul asfalt peale saab, ei ole roopariski. Kas selline stabikiht ei ole veel liiga toores ja pehme? Meie katsed on näidanud, et stabikiht tugevneb nädalaga ja viie päevaga saavutatakse 600 MPa tase, seega võiks kaaluda raskeliikluse piiramist kuid põhimõtteliselt risk pehmest stabikihist on väike. Pärnus Ehitajate teel on kahe ristmiku lähialas meetodit katsetatud tsementstabiliseeritud alusel, seni edukalt.

Asfaldikihtide paksus tsemendiga konstruktsioonikihtidel.

Täna on juhenditesse sisse kirjutatud, et tsemendiga kihtidel peaks olema vähemalt kahekihiline asfaltbetoon (läbi asfaldi kogupaksuse nõude). Võib mõista asfaldi nakke teemat, kuid siin on tõenäoliselt lahenduseks kas stabikihi pindamine või õhukese tasanduskihi paigaldus. Paksemaid kihte on peetud vajalikuks seetõttu, et vältida põlevkivituhaga saadud negatiivseid aspekte, eeldusel et praod tekivad, kaitseb paksem asfalt pragude ülakihtidesse peegeldumise eest. Rootsis kasutatakse selleks asfaldi alakihis vedelamat bituumenit. Kogenud inseneride hinnangul on kriitiliseks piiriks stabi materjali survetugevuse tase 12 MPa. Kui materjal ka järelkivinemisel (aga see on tuha kasutamisel pikaajaline) ei tugevne üle 10 MPa taseme, pole tõenäoliselt pragude riske. Seda riski saab leevendada ka lisanditega (näiteks juba mainitud Stabilroad). Mis teisalt tähendab, et kui stabi kvaliteet suudetakse tagada, 7-päevane proovikeha ei ole üle 5 MPa survetugevusega, ei tõuse see ka hiljem üle kriitilise piiri.

Paksema asfaldiga tsemendiga konstruktsioonikihtidel tekivad riskid selles, et eriti staatilise koormusega annab alumiste kihtide asfalt nihkepingetele järgi (saksa ekspertide hinnangul on suurimad nihkepinged asfaldis ca 10 cm sügavusel). Kui hoiame asfaldikihid tehnoloogiliste miinimumpiiride lähedal (sõltuvalt terasuurusest), saaks ühe või äärmisel juhul kahe asfaldikihiga hakkama. Õismäe betoontee katselõik näitab, et ühekihilisel asfaldil on roobas kordades väiksem kui mitmekihilisel. Ülakihi asfaldis võiks suurte liiklussageduste korral kasutada Okto-killustikku (metallurgiašlakist toodetud), see on raskem ja kallim, kuid kestab kauem. Siiski üks piirang selle materjaliga on, et kuumtaastamine ei pruugi olla võimalik kuna materjali soojusjuhtivus erineb graniidi omast. Soome juhise järgi peaks tsementstabiliseeritud alusel olema vähemalt 8 cm asfalti (sõltuvalt liiklusest kuni 14 cm, mis on 10 cm vähem kui sama koormusega killustikalusele asfaltkattelt soovitud). Taani juhiste järgi saab aga hakkama ka õhema kulumiskihiga, alates 2 cm. Tõsi, seal naastrehve pole, seega paigalduspaksus võiks ikka 4 cm olla. Meie juhises on asfaldikihtide kogupaksus seotud vajaliku kandevõimega (sõltumatult aluse tüübist), korraliku katte juures 13 või 16 cm. Minimaalne tsemendiga alusega III-IV klassi teedel 8-12 cm.

Stabiliseerimise teel saame paremini ära kasutada kohalikud materjalid, mis algsel kujul piisavalt tugevad ei ole. Kui reeglina püüame kasutada poorset mineraalmaterjali et vesi kihist kiiresti välja saaks, siis stabiliseerimise tulemusena peaksime saama peaaegu veetiheda materjali, mida ka külmumine ei kahjusta, seega suurem peenosiste sisaldus stabikihis on pigem kasulik, kui võimalik kapillaartõus sügavamalt on teisiti tõkestatud.

Võttes teema kokku, on kirjutaja seisukoht – asfalt ei kao kusagile, tsementi tuleb kasutada kohalike materjalide väärindamiseks ja taaskasutuse võimendamiseks. Betoonil on ka oma koht, kui maanteede liiklus võib betooni jaoks veel väike olla siis ühissõidukiradadel ja -peatustes tuleks katsetada teerullibetooni, kui õnnestub siis ka ristmikealades. Suure koormusega teedele sobib betoon asfaldist kulumiskihi alla, kuid eelistaks pigem vuugivaba teerullibetooni.

Teerullibetooni vajalikud uurimised ja katsetööd ehk mõttekoht järgmisteks töödeks. RCC ja TS vaheline hämar ala.

1. Kui stabialusel arvestatakse kriitiliseks piiriks 12 MPa survetugevust, millest üle tõuseb põikpragude risk, siis RCC peaks seda riski kahandama teisel teel – jäigem segu mille kuivamisel tekib üksjagu peenemaid pragusid. Siiski on kirjanduses juttu nii vuukidega kui vuukideta RCC lahenditest. See tähendab, et ilma on võimalik aga miskipärast vahel siiski tehakse vuugid sisse. Et tekkivad praod ei oleks juhusliku iseloomuga.
2. on olemas lisandid tsemendile (2% tsemendi kaalust – Stabilroad) mis kahandavad pragude tekke riski (Viljandi näide, kus TS survetugevus on üle 17 MPa aga asi on veel ilus). Ehk tasub seda lisandit ka RCC-le sisse panna. Ilmselt siis juba tehases, kuid siin tuleb kriitilise faktorina mängu aeg segamisest kivinemise alguseni ehk see aeg, kui segu üldse liigutada tohib, sealhulgas tihendada.
3. Kui Rootsis on kokku lepitud, et asfaldi alakiht on B160 ehk vedelama bituumeniga, mis kaitseb alt-üles pragude arengu vastu, võibolla on uba ka selles, et RCC kattekiht tehagi vedelamaga. Kui igal juhul kattekiht peal, kui tõsised need RCC praod võivad olla, kas tulevad asfaldist läbi. Kas kattekiht võiks olla üks asfalt või peaks olema kaks kihti?
4. näiteks Taani arvestus (MMOPP2017) võimaldab katsetada erineva tugevusega betoonidega, betooni paksus jääb samaks (20 cm), vahed on kas all tugevuses või peal asfaldi paksuses, arvutuslikult saab katsetada. Kõik see on siiski tavaliikluse kontekstis, mitte erikoormuste juures. Erikoormustel nagu sadamas või saeveskis, on asfaltkate peal vaid tehnoloogiline et paremini puhastada. Tavaliikluse kontekstis võiks eesmärgiks olla optimeerimine, et minimaalse asfaltkatte paksuse juures leida optimaalne tsemendisisaldus ehk tugevus tsemendiga kihile. Kas paigaldus on asfaldilaotur või buldooser, sõltub juba kohast. Maanteel eelistaks laoturit, linnas vist bobikut. Kas lõpuks asja nimetada RCCks või on tegemist veel stabiga, võib olla terminoloogiline vaidlus, mitte sisuline.
5. kindlasti tahaks kvaliteedikontrolli poolel kasutada Itaalia kogemust kandevõime mõõtmisest stabikihil. See annab ühtlase ehk ühetaolise tagatise. Itaalia ja stabi – Dynatest LWD või analoogiga 4 tunni jooksul tihendamise lõpust ca 60 MPa, 24 tunni jooksul 200 MPa – kui need on käes siis pole laboris proovikehasid vaja katsetada.

Kas tulemust nimetada stabialuseks või teerullibetooniks? Milline on lõpuks see vajalik tugevus ja tsemendisisaldus? Leida see optimum tehnoloogiliste võimaluste piirides. Reaalset RCC-d leiame Lätist, tuleb vaatama minna – see on tehase sisetee. Kuuldavasti olla Daugavpilsis ka linnas püütud jupike teha aga ei tea veel detaile. Mis on RCC tunnus? Kus on see TS/RCC piir? Heal lapsel mitu nime ja üleminekuala veidi segane.