Mõned reeglid või eeldused Odemarki valemi kasutuseks:

– sidumata konstruktsioonikihte saab arvutada 15…30 cm paksuste kihtidena – kui vajame paksemat kihti, näitame materjali arvutustes mitme eraldi kihina

– tegur n – sidumata kihtidel on see 6, teistel juhtudel on see leitav juhendi (2018-038) tabelist 19; pinnaste elastsusmoodulid on leitavad tabelist 6 ja materjalide omad peatükist 4.5. Asfaldi puhul loetakse elastsusmoodul kõigile kuumadele tehasesegudele võrdseks 2500 ning eeldusel, et kihtide paigaldamise vahel ei ole teed avatud liikluseks, käsitletakse asfaldikihte ühe summaarse paksusega kihina kaalutud keskmise elastsusmooduliga.

– KUI aluspinnas on U1 (alla 0,063 mm on üle 50% ja alla 0,002 mm on alla 30%) siis on tegemist kõige külmaohtlikuma pinnasega JA lisaks E-väärtusele (E-20) KUI see pinnas on külmumiseelselt märjas, on paisumistegur t 16%. Kõigil muudel juhtudel on paisumistegur otse seotud elastsusmooduliga.

Seni kasutatakse külmumissügavusena üle Eesti 125 cm, KUID tegelikult tuleks valida objektile lähima ilmajaama liivpinnaste külmumissügavus – aluseks on Mart Olmani lõputööd (TKTK ja TTÜ) – selle kohaselt Eesti keskmine on 107 cm.

Et teada, milline on vajalik kandevõime, ennustage, mitu veokit/bussi (üle 3,5 tonnist) ja autorongi 10 aasta pärast teed kasutab aastakeskmises ööpäevas – ning täpsustage rajategur – saate vajaliku kandevõime väärtuse (tuletatud Soome astmelisest nõudest). Koormuse ja eeldatava tööea võrdlus parasjagu arvutatava konstruktsiooniga (eeldusel, et katendi tööiga on 30 aastat) on samuti lisatud

Katendiarvutuseks on seni kasutatud Excel-rakendust KAP, mis vastab TrAm juhendile MA 2017-003 ja selle eelkäijale MNT 2001-52 mis omakorda tugineb Nõukogude Liidu 1983 juhendile BCH 46-83. Kuigi me oleme harjunud KAPi kasutajad, on siiski ilmnenud rida probleeme. 

1) oleme tõenäoliselt kaugel väljas algsest koormusdiapasoonist, teisisõnu, koormused millele katendit tuleb arvutada, on oluliselt suuremad sellest, millega arvestasid juhendi koostajad. Logaritmvalem, mis seob vajaliku kandevõime koormussagedusega, on liiga lauge tõusuga ning alates teatud koormuste tasemest on arvutuslik kandevõime tõus koormuse suurenemisel liiga väike. 

2) kasutatakse arvutustes nii aluspinnaste kui eriti liivade jaoks liiga kõrgeid elastsusmooduli väärtusi, mis reaalselt looduses ei ole mistahes mõõteseadmetega saavutatavad – seetõttu ei ole ka KAP arvutustulem ühegi teadaoleva seadmega ehitusprotsessis mõõdetav ehk kontrollitav. 

3) kuigi KAPis arvutatakse kriitilised väärtused peale üldelastsusmooduli (kandevõime) ka mitmete muude parameetrite osas, on aluseks lisaks valemitele ka nomogrammid, mis KAP puhul on digitaliseeritud ja arvutuse aluseks on graafikutelt interpoleeritud väärtused, siis oleme ka siin tõenäoliselt väljunud algsetest nomogrammide tööpiirkondadest pikendades graafikujooni teljestikuni alas, mida algselt nii mõeldud ei ole. Praktikas on probleemiks ka nihkepinged liivakihtides, mida katendi paksuse suurendamisega vähendada enam võimalik ei ole ning mille tõttu kogenum projekteerija kasutab vähemalt 75 cm liivakihti, mis võimaldab lugeda juurdeveetava liiva aluspinnaseks. Konstruktsiooni maht kasvab, kuid selline liivakiht reaalset kandevõimet oluliselt ei paranda, eriti seetõttu, et liivale on esitatud suhteliselt kõrged veejuhtivuse nõuded (reeglina Tm_105 ehk mõõdukalt ühtlaseteraline keskliiv). 

See kõik on toonud kaasa ebaloogilisi tulemusi ja ka vajaduse asendada KAP süsteemiga, mille arvutustulemused peaksid olema mõõdetavad.

Soomes on küll püütud arendada APAS-nimelist tarkvara, kuid riik (amet) on otsustanud kasutada lihtsamat lahendust, Odemarki valemit. See on ka lähiriikidest ainus lahend, mille puhul peaksid arvutustulemused olema mõõdetavad plaatkoormuskatsega või ka teiste seadmetega, kui need on plaatkoormuskatsega võrreldud. Oluline on siiski märkida, et arvutustulemus on sihtväärtus, mitte konstruktsioonikihi vastuvõtutingimus. Meetodi detailsema kirjelduse leiab Soome juhisest 38/2018, mis on ka tõlgitud eesti keelde ja leitav Transpordiameti kodulehelt (tõsi, tõlke kvaliteet jätab soovida ja seetõttu on keeleoskajal mõistlikum originaalteksti kasutada).

Lisaks plaatkoormuskatsele, on teatud tingimustel võimalik kandevõimet mõõta ehitusprotsessis ka kergseadmetega. Kuna teralistel materjalidel sõltub elastsusmoodul mõõtmisel rakendatud pingest, siis see piirab näiteks Inspector- või Loadman-seadme kasutusvõimalusi ja praegu oleme võrrelnud Taani koolkonna kergdeflektomeetrite jaoks mõõtetulemusi, eeldusel, et põhimõtteliselt rakendatakse erinevate konstruktsioonikihtide mõõtmisel erinevat pingereziimi. Üldistades, tuleks liivadel (ja aluspinnastel) mõõtes kasutada 100 kPa pinget, killustikul 300 kPa. Inspectoril ja Loadmanil on need pinged kordades suuremad, mille tõttu on mõõtetulemus killustikul oluliselt suurem sest mõõdetakse deformatsiooni reaalsest olukorrast palju suurema pinge all (liival Inspector 300 mm tallaga peaks olema ca 10% suurem kui 100 kPa / 300 mm seadmega, killustikul Inspector 140 mm tallaga ca 30% suurem kui Taani seade 300 kPa / 260mm tallaga). Tallinna tüüpkatendite (kataloog) kasutamisel oleme tekitanud üleminekutabeli Taani koolkonna LWD-seadmetega mõõdetava ja plaatkoormuskatse (Ev2) tulemuste võrdlemiseks. Siit tulenevalt võiks võrrelda Inspectori numbreid vastavalt 1,1 (300 mm plaadi kasutus mõlemal seadmel) ja 1,3 kordajaga (Dynatest 150 mm, Inspector 140 mm). See võimaldaks kasutada avg/min põhimõtet mis tuleneb Inglise normidest (viie järjestikuse mõõtepunkti libisev keskmine ei tohi olla alla “avg” taseme ning üheski punktis ei tohi tulemus olla alla “min” taseme.

Etalonseadmena saab käsitleda sidumata kihtidel staatilist – plaatkoormuskatset, kuid kõigil kihtidel dünaamilise seadmena ka FWD-seadet. Plaatkoormuskatse miinuseks on ajakulu ja vasturaskuse vajadus rasketehnika näol, FWD seade aga on kallis (Eestis leidub neid vaid üks, Teede Tehnokeskuses – vahel mõõdetakse ka soomlaste KUAB seadmega). Sidumata kihtidel peaks nende tulemused olema lähedased, tõsi küll, dünaamiline seade (FWD) ei pruugi adekvaatselt reageerida vedelama aluspinnase peale, mis staatilise seadmega katsetades selgemalt ilmneb (geotehnikud nimetavad seda aluspinnase roomeks). Samas, seotud kihtidel plaatkoormuskatset ei kasutata ja kui püüda arvutada kandevõimet, siis dünaamilise seadmega mõõtes mõjutab tulemust oluliselt asfaldikihtide elastsus, seadme löögi-impulss võetakse vastu elastsetes kihtides ning kui palju sellest impulsist jõuab alakihtidesse, sõltub nii asfaldikihtide paksusest kui temperatuurist. Siit tulenevalt, saame suhtkoht adekvaatselt rääkida vaid sidumata kihtide kandevõime mõõtmisest, kuigivõrd ka õhukeste katendite mõõtmistest ja olukorrast, kus me täpselt teame, mis ja kui paksult, konstruktsioonis paikneb. Paraku tuleks teemat veel uurida et seoseid täpsustada (arvutatava Ev2 tasemest FWD seadmega mõõdetava E leidmiseks või ka vastupidi, mis arvestaks nii mõõteaja asfaldikihtide temperatuure kui asfaldi kihipaksust, aga tõenäoliselt ka erinevate asfaldikihtide erinevaid omadusi). Lahtine on ka see, kuidas mõjutavad FWD-PLT seost tsemendiga seotud kihid.

Arvutame küll, kuid kui palju kandevõimet peab olema? Juhendis on kirjas, kuidas summaarne koormus leida – autorongide siirdetegur 3,2 teiste raskesõidukite oma 0,9 ning rajategur nagu meilgi (vahemikus 0,45 2+2 teedel kuni 1,0 üherajalisel kitsal teel – tavalisel keskpiirdeta üle 6 m katte laiusega teel 0,55). 10-nda aasta prognoosi päevanumber korrutada konstandiga 7300 (mis on 20*365). Saadud koormus, miljonites telgedes, on aluseks tabelist kandevõime ja asfaldikihtide paksuse valikus.

Odemarki valemi kasutamisel, üldjuhul, alustatakse katendi konstrueerimist sellest, et liivadega tuleb saavutada vähemalt E35. Kruusa ja killustikuga (jagav kiht) E90 ja killustikuga (kandevkiht) E160. Kui kandvas kihis on TS (tsementstabi), tuleb sellega saavutada E290. Need ei ole tegelikult kohustuslikud väärtused, sest kui lisada materjalide ühikmaksumused, võib osutuda soodsamaks näiteks killustikuga alustada varem.

Sillutiskattel (betoonkivi) arvutatakse katend nagu asfaltkattel, asendades 8 cm paksuse kivi kasutamisel asfaltkatte ülemised 10 cm kivi ja sängituskihiga. Kui koormus on suurem kui 2 miljonit normtelge, tuleb kasutada 10 cm kivi mis koos sängituskihiga asendab 13 cm asfalti. Kui vajalik asfaldikihtide kogupaksus arvutuses on suurem, kui kivi koos sängitusega asendusväärtus, tuleb sängituskihi alla kavandada asfaldikiht või kihid, mille miinimumpaksus on määratud tehnoloogiareeglites, tagades vähemalt summaarse asfaldikihtide kogupaksuse miinus kivide asendusväärtus. Sillutiskividest katte tehnoloogilised aspektid tuleb lahendada eraldi, pöörates erilist tähelepanu vuugilahendustele.

Sissejuhatus. Mitmesuguste torustike ja kaablite paigaldamiseks ja remondiks tehakse kaevetööd teekonstruktsioonis ning peale töid teekonstruktsioon taastatakse. Nõuetes on fikseeritud et taastatud katend peab olema vähemalt samaväärne vanaga. Reaalselt on kaevise keskosas see valdavalt ka saavutatud, kuid üleminekualad on üllatavalt nõrgad. Üheks lahenduseks on taastäitel enne iga kihi tihendamist kaeviku laiendamine. Kahtlemata teeb see tööd kallimaks, kuid loodame et peab ka kauem vastu sest muidu ei suudeta kaevetööde käigus varisenud ja hõrenenud nõlvade materjali tihendada ja kogu konstruktsioon ei saavuta üleminekualal vajalikku kandevõimet. 

Lisaks on küsimus ka projekteerimisnormides ja Transpordiameti juhendites seni nõutud filtratsiooni vajalikkuses (Tallinna tüüpkatendites on see asendatud külmakindluse nõudega; MTM määrusest nr 101 – kvaliteedinõuded – on kõik filtratsiooniga seonduv välja viidud). Ka on määruses korrigeeritud kaevetööde taastäitmise nõuete osa, kuid puudub veel nõue taastäitmisel kaeviku laiendamiseks et tööde käigus hõrenenud materjali tihendada. 

Põhimõtteliselt on vastuolu projekteerimisnormi siirdekiilu reeglitega, sest sisuliselt vajaksid kõik kaevetööd normikohast siirdekiilu kui konstruktsiooni töösügavuses (150 cm katte pinnast) esinevad olulised muutused pinnaste omadustes. Transpordiameti tüüpjoonised on selles osas räigelt vastuolus kehtiva projekteerimisnormiga.

Sisuseletus. 2020 kaitses TTÜ magistritöö Karel Vergi ning tehtud katsed näitavad, et mõõtes LWD seadmega deformatsiooni katte pinnalt veoauto rattaga lähedastes koormustasemetes (600-700 kPa LWD talla all), on valdavalt taastatud katetel mõõdetav deformatsioon lähedane vanal puutumata katendiosal mõõdetuga, kuid üleminekualas võib see olla koguni kuni kaks korda suurem (kandevõime kaks korda väiksem). Selle erisuse põhjuseks on tõenäoliselt asjaolu, et kaevetööde käigus kaeviku seina materjal hõreneb (vibratsioon, varisemised) ning kui taastäitmisel kaevikut ei laiendata, ei tihendata seda hõrenenud materjali mingil viisil. Et arvutatava kandevõime (aga ka selle aluseks oleva lineaarselt seotud mõõdetud deformatsiooni näitaja) seos koormussagedusega on logaritmiline, siis võib näiteks 30% suurem deformatsioon (ehk 30% väiksem kandevõime) tuua kaasa katendi ressursi (katendi tööea jooksul rakenduvate normtelgede arv) kahanemise 5% tasemele ehk 20 korda (katendi tööiga plaanilise 20 aasta asemel 1 aasta). Seos on sõltuvuses kandevõime tasemest – 200 MPa katendil põhjustab 30% kandevõime puudujääk ressursi jäägi 14% arvutuslikust (eluiga 2,8 aastat), 350 MPa katendil on samadel tingimustel ressursi jääk 3% (eluiga 0,6 aastat).

Väidetele võiks kinnitust saada, kui teha mõõtmised ka FWD seadmega, piisavalt tiheda sammuga. Võimalik, et FWD tulemustega saaks täpsemalt fikseerida avariikaevetööde vajaliku ulatuse ja samuti täpsemalt hinnata tööde kvaliteeti.

Praktika. Foto: Endla tänav, kandevõime mõõtmine pärast suuremat sorti vajumise taastamist. Jõudsime järeldusele, et kandevõime oli kaevetööd põhjustanud toru liinil pikemas ulatuses puudulik ja on tõenäoline, et vajumine jätkub vahetult taastatud ala järel. Mida teha? Isegi enne taastustööde alustamist tasuks uurida ala igas suunas vajumist et selgitada välja, kas probleemi ala on suurema ulatusega kui vahetult vajunud ehk lagunenud ala – kas protsess võib jätkuda. Nagu näha, tegemist on ühissõidukirajaga ja et need liiguvad jälg-jäljes, on koormused suuremad kui tavaliselt.

Näide: olemasolev kruusatee on looduslikust materjalist muldkehal, piki teed paigaldati torud (ühisveevärgi- ja kanalisatsiooni projektid) ning taastäites on projekteerija näinud ette 2 m/ööp filtratsiooniga aluse loomise taastatud katendi ulatuses (mitte kogu tee laiuses) ilma nullprofiilis kulgeva tee vett juhtivast kihist vee väljavoolu tagamata. Mis juhtuda võib või koguni juhtuma hakkab? Vesi, mis jõuab sinna hea veejuhtivusega kihti, ükskõik kas sademetest tee kõrvalt või läbi kruuskatte, liigub piki teed kuna teel on piisav pikikalle, kõige madalamale alale ja et kanalil puudub väljavool, saame sisuliselt kattekihi all basseini. Kas seal tuleb vesi välja läbi katte, võib raske olla ennustada, kuid kindlasti kaob sellisel madalamal alal igasugune kandevõime sest aluskonstruktsioon on uputatud olekus senikaua, kuni vihmavesi pole kusagile ära imbunud.

Taastäitmine, filtratsioon

MKM M101 §26 – Kaevik täidetakse ja tihendatakse kuni 2 meetri sügavuses vähemalt samaväärsete omadustega, mitte külmakerkeohtliku materjaliga kuni 0,5 meetri paksuste kihtide kaupa.

Võib mõista ohtlikest materjalidest loobumist, oluline on tähele panna viidet “samaväärsete omadustega” – see leevendab riski külmakergete erisuseks taastäite ja vana konstruktsiooni osas. Probleemid on säilinud Transpordiameti tüüpjoonistes truupide kohta, kus siirdekiilu käsitlus ei vasta normi (määrus 106) põhimõtetele – siirdekiiluna käsitletakse ainult dreenkihi paksuse muutust ning tüüpjoonistel nõutakse suhteliselt järsu üleminekuga taastäites dreeniva materjali kasutust ka juhul, kui olemasolevas muldkehas või koguni katendikihtides olev materjal on külmakerkeline.

Kui teekonstruktsioonis on vett hästi juhtiv kiht (on see dreenkiht või killustikalus), tuleb vesi sellest kihist välja juhtida. Seda on võimalik lahendada kas muldes nõlvalt väljajuhtimisega (kihil on piisav põikkalle) või pikidreenidega. Nullprofiilis on valikud piiratud ja seetõttu tuleks pigem vältida ümbritsevast keskkonnast (teekonstruktsioonis samas sügavuses esinev materjal) erinevate nõuete kasutamist.

Samas suunas on ka InfraRYL ja MaaRYL soovitused – MaaRYL 2010 – 2233.1.5 Lõpptäite materjalid: Liiklusaladel tehakse lõpptäide tihenduskõlblikust materjalist. Kui süvendist saadud materjal on nõuetekohane, kasutatakse seda. Kui materjal tuuakse mujalt, peavad selle külmumisomadused olema samad, mis süvendist eemaldatud materjalil (Juhis: peenosiste <0,063 mm sisaldus 0,8…1,2 süvendist kaevatud pinnase peenaine sisaldusest – mingit teist terasuurust ei kontrollita).

Siit tulenevalt ei ole kohane esitada nullprofiilis oleva kruusatee taastäitele nõudeid filtratsioonile juhul, kui olemasoleva teekonstruktsiooni samas kihis esinev materjal (pinnas) neid nõudeid ei täida.

Ka riigiteedel on seni piirdutud kiiluga liivast dreenkihi piires (20…30 cm) ning joonistel esitatakse sügavamates kihtides 1:1,25 kallet koos filtratsiooninõuetega taastäitematerjalidele – analoogselt truubi tüüpjoonistel esitatud mittekorrektsele lahendusele. Tuleks kasutada soome juhendi lahendust jooniselt 19B.

Taastäitmine, kihi ülekate

MKM M101: §25 (3) Tee katend taastatakse vastavalt taastatavatele kihipaksustele kihtide kaupa, astmeliselt. Iga järgnev katendi kiht peab olema ülekattega alumise suhtes vähemalt 30 cm.

Antud teema käsitleb vaid tee katendi osa, mitte teekonstruktsiooni laiemalt. Katendi hulka kuuluvad kate, alus ja lisakihid (dreenkiht, külmakaitsekiht). Väidan, et kaeviku astmeline laiendamine on vajalik tõenäoliselt mitte kogu sügavuse taastäitmisel (näiteks, paikneb toru 4 m sügavusel), vaid kas ainult töökihis (150 cm katte pinnast), külmumissügavuse ulatuses (125 cm katte pinnast) või vähemalt ülemise meetri ulatuses (uue asfaltkatte puhul külmakindla materjali kasutamise nõue). Täna puuduvad kontrollitud alused selleks, et konkreetne number lukku lüüa ja olen tänulik praktikutele soovituste eest (võimalik, et nõudeid tuleks veel diferentseerida lähtuvalt tee/tänava koormusest).

Nüüd tuleks eeltoodu ka kirja saada KOV kaevetööde juhistesse, et kuidas pärast kaevetöid teekonstruktsioonid taastada tuleb. Või siis MKM määruses 101, sest see kehtib kõigile avalikele teedele, sellega peavad KOV kaevetööde juhised arvestama.

Uurima peaks – varasemalt tehtud objektide baasil, milline on kandevõime (tegelikult vajum ehk deflection) ja milline on profiili muutus (ristprofiil, pikiprofiil), kas saame kinnitada, et tegemist ON järeltihenemisega ja roopa moodustumise protsess ei jätku ehk on roobas vaid naastrehvi kulumisega seotud – või – on tegemist allpool halvasti tihendatud materjaliga mille edasine tihenemine jätkub veel pikalt.

Mõõtmised teha Gapmaniga (profiil piki teed ja ristsuunas) ja LWD seadmetega. Et eesmärgiks on mitte otsene kandevõime mõõtmine vaid võrdlev vajumi analüüs, tuleks teha kontrollmõõtmised nii Dynatest LWD seadmega (150 mm tald, 20 kg, max pingereziim) kui Inspector-3 või -4 seadmega 140 mm tallaga.

KAS on vaja täiendada kaevetööde eeskirja? Milline võiks olla garantiiülevaatuse protseduur ja järeldused – millise roopa ja kandevõimeerisuse puhul tuleks piirduda vaid ülakihi tasandamisega ja kus oleks vajalik konstruktsiooni sügavam avamine/asendamine.

Karjäärimaterjalide võrdlev analüüs eesmärgiga kontrollida materjali vastavust projektis ettenähtud tasemele (proovivõtt, vibraatortihendamine, niiskussisalduse ja elastsusmooduli mõõtmine välitingimustes, terakuju hindamine Krumbeini skaalas mikroskoobivaatega, võrdlused)

Et saada võrdset tihendustaset, kasutame elektrivibrostendi (Matest), mis sisaldab 720 W elektrivibraatori, mis surutakse konstantse survega Proctor-vormi ning 30 (60) sekundiga saavutab liiva tihendamisel statsionaarse laboriseadmega sama tulemuse.

Välitingimustes materjali elastsusmooduli mõõtmisel on mõistlik kasutada Taani koolkonna defektomeetritel (nt Dynatest LWD 3032) lisa-andurit mis kinnitatakse Proctor-vormi külge ja mõõdab kogu vormi liikumist, sest laboritingimustes on all betoonpõrand ja välitingimustes võrdväärset tagada pole reeglina võimalik.

Niiskussisalduse kontrolliks kasutame 400W halogeenlambiga digitaalset niiskusmõõtjat (ka see on laboris võrreldud – liival saame 10 minutiga tulemuse, mida laboris tuleb oodata 24 tundi – saadud number on 10% väiksem kui laborikatses).

Võrdlevaks analüüsiks on seda tehnikat hea kasutada, kuid pigem on praegu probleemiks erisused materjali katsetamisel Proctor-vormis ja reaalselt paigaldatud-tihendatud kihis.

Töös on Väo karjääri pestud paekiviliiva uurimine – selgub, et Proctor-tihendamine pehmetest kivimaterjalidest toodetud segudes lõhub segu struktuuri (sõelkõver muutub oluliselt), vibrotihendamine sobib nendele materjalidele paremini, sõelkõvera muutus on sarnane reaalse objektil tihendamise käigus toimuvaga, kuid kõikvõimalikes regulatsioonides on tihenduskontroll väljendatud võrdlusega standardse Proctor-katsega saavutatud tihedusega, seda ka siis, kui reas teadustöödes on näidatud meetodi sobimatust. Kuigi mõistetakse, pole reaalselt juhendit ega standardit muudetud.

Materjalide elastsusmoodulite uuringud on vajalikud katendite dimensioneerimise süsteemi ajakohastamiseks, et see tugineks reaalselt mõõdetud numbritel, mitte “kabinetivaikuses kogemuslikult määratul”.

Esimene nurgakivi on mõõterežiim – kui tahame, et ehitusprotsessis mõõdetav haakuks arvutuslikuga, tuleb mõõta režiimis mis on võimalikult lähedane tööolukorras esinevaga.

Teoreetilised alused leiduvad USAs kahes doktoritöös:

1. Sadaf Khosravifar – Large-Scale Controlled-Condition Experiment to Evaluate LWD for Modulus Determination and Compaction QA of Unbound pavement materials
2. Zahra Afsharikia – MODULUS BASED COMPACTION QUALITY ASSURANCE FOR UNBOUND GRANULAR MATERIAL ja 
3. STANDARDIZING LIGHTWEIGHT DEFLECTOMETER MODULUS MEASUREMENTS FOR COMPACTION QUALITY ASSURANCE uurimus

Lisaks tasub vaadata ka kvaliteedikontrolliga seonduvat ettekannet

Võrrelda erinevaid liivasid – elastsusmooduli ja niiskuse seosed erinevatel materjalidel tolmliivast kruusliivani. Võrrelda erinevaid killustikke – kas elastsusmoodul on seotud tera suurusega, killustiku liigiga (sidumata segu, ridakild, fraktsioneeritud kild), kivimaterjali tugevusega (LA). Lisaks võrdlusse ka pestud paekiviliiva kuigi sellega seonduvad muud probleemid mis ei pruugi olla seotud tugevusnäitajatega.
Katse käigus materjal tihendatakse Proctor-vormis (vibraatortihendamine), mõõdetakse niiskus ja elastsusmoodul Dynatest LWD seadmega. USA uuringud on võrrelnud valemeid ning see on ka Dynatesti tarkvarasse juba lisatud, et saaks adekvaatselt võrrelda vormis mõõdetut lahtiselt looduses mõõdetuga.

Liivadel on kontrollitud nii tihendustehnoloogia kui niiskusmõõtmine, killustikel vajab see veel uurimist sest kirjanduse andmetel selgub, et erinevatel materjalidel on tihendamiseks vajalik energia erinev. Seega lähtepunkt, et kasutada killustiku ja kruusa tihendamisel sama tihendusrežiimi mis liival, ei pruugi paika pidada. Põhimõtteliselt on kruusal võimalik ka standardne Proctor-tihendamine, kuid vähemalt paekillustikul ei ole seda tehtud sest tihendamisprotsessis purustatakse materjal. Seetõttu on tõenäoliselt killustikule vibrotihendus sobilikum ning vastab rohkem reaalselt tee-ehituses esinevale olukorrale.

Liivade osas on vajaks täna uurimist esiteks, elastsusmooduli seos terasuurusest – kas peab paika Vene normidest pärit suhe peene- ja jämedateralisemate liivade vahel – Soome normid eristavad liivad vaid peenosise sisalduse poolest, ning ka lõimiseteguri seos elastsusmooduliga – see on arvestatud Taani normides, kuid seal puuduvad seosed peenosiste ja terasuurusega. Väga ühtlaseteralistel liivadel (ja tõenäoliselt ka kruusadel), kus on väga vähe peenosiseid, on optimaalne niiskus null või selle lähedane. Tundub, et peenosistesisaldus mängib nii materjali külmakerkelisuses kui ka elastsusmoodulis.

Uurimist ja täpsustamist vajaksid erinevate materjalide puhul seosed Proctor-vormis mõõdetava elastsusmooduli ja välitingimustes paigaldatud-tihendatud kihilt mõõdetava seosed. On loogiline, et väljas mõõtes mängib kaasa kogu konstruktsioon, vähemalt seadme mõjusügavuse ulatuses – kuid selgub, et tegureid on veel, ilmselt mängib kaasa materjali sisehõõrdenurk mis killustikel erineb oluliselt liivadest-kruusadest.

Kruusateede kandevõime mõõtmine ja selle alusel hinnang tee lubatud koormustele, sh piirangud teedelagunemise perioodil

USA uuringus on väidetud, et kui kandevõimet mõõta enne sügist, kuival perioodil, saame baastaseme. Kui see kandevõime kahaneb alla 80% taseme, tuleks hakata rakendama koormuspiiranguid. Pole täpselt määratud aga peaks selgeks tegema, millisel tasemel tuleks tee liiklusele üldse sulgeda.

Eesti tänane reglement sätestab nõuded kandevõimele ainult ehituse üleandmisajaks. Mis edasi saab, on kasutaja mure. Tegelikult muidugi teeomaniku mure kuid abiks on ainult kahjustuste ulatuse mõõtmine läbi seisunditaseme.

• M101 – kruusatee kulumiskihil Inspector 120 MPa
• M101 – alusel 170 MPa (pole selge, kas kruusateel on alus)

Soome normides (juhendis) on üsna ilusti antud vajaliku kandevõime väärtused erinevates rollides ja koormusega kruusateedele. See võiks olla aluseks ka meile. Järgnevalt esitatud Ev2 numbrid peaks olema saavutatavad plaatkoormuskatsega. Teatud piirangutega arvestades, on võimalik kandevõimet reaalselt mõõta ka Dynatest LWD seadmega või analoogidega, kuid mitte Inspector/Loadman seeria seadmetega.

• 80 MPa – üldkasutatav palju raskeliiklust
• 70 MPa – avalik või eratee, kuid mitte kriitilises funktsioonis
• 60 MPa – eratee, vähe raskeliiklust
• 50 MPa – kergliiklus
  (materjalide E-moodulid arvutuses – kulumiskiht 100 MPa, kandevkiht 150 või 200 MPa, filterkiht 70 MPa)

Külmstabiliseerimise kvaliteedikontroll – täna kehtiva reglemendi järgi tuleb stabiliseeritavast materjalist võtta proov, viia see laborisse ja valmistada laboris proovikeha. Seda tuleb hoiustada etteantud tingimustes 7 või 28 päeva ja teha kaks katset – survetugevus ja paindetugevus. Kas varem asfaldi võiks peale panna ei ole päris selge – kui seda ka tehakse, on tegemist töövõtja riskiga.

• Itaalia normides (Capitolato Speciale D’appalto – Norme Tecniche – ANAS SpA 2009) on teema lahendatud kahes etapis. Esmalt kuni 4 tunni jooksul peale tihendamist kandevõimemõõtmised LWD seadmega. Siis 24 tundi pärast tihendamist. Kui mõlemad tulemused piisavad, pole laborikatseid vaja.
• Tegelikult oleme katsetanud et täpsustada mõõterežiimi, huvitava aspektina on selgunud, et KS-kattekiht tugevneb jõudsalt viis päeva, seejärel on mõningane langus. Ning konkreetne mõõdetav tulemus sõltub väga tugevalt mõõtmisel rakendatud režiimist analoogselt killustikaluse mõõtmisel esinevaga.

Kivisillutise projekteerimine ja ehitamine. Täna on kaks juhist – MKM määruses 101 käsitletakse sillutiskatet minimaalselt, Tallinna tüüpkatendites veel sisuliselt vaid munakivisillutist. Arhitektid ja projekteerijad aga ka ehitajad vajavad paremat juhist sest erinevate lahenduste puhul on nõuded erinevad. Ka tuleks täpsemalt määratleda, mis kusagile sobib – arhitektid soovivad klinkerkivisillutist igale poole värviliste võimaluste pärast, kuid keegi pole mõelnud, kuidas naastrehv klinkriga toimetab. Plaatide kasutamisel tuleb kindlasti kasutada ka seotud alust ja seotud vuugitäitesegu. Ning ei tohi unustada ka plaatide tugevusnäitajaid projektis fikseerida – tüüpkatendites on viide InfraRYL kogumikule kui tegu on mingi muu sillutisega, mida tüüpkatendi juhis ise ei kata. EVS-EN 1339 plaatide kohta sätestab plaadi kolm tugevusklassi, InfraRYL käsitleb neist vaid kõige tugevamat. Järelikult nõrgemate klasside betoonplaate võiks infratöödes üldse mitte kasutada. Võibolla on need sisetöödeks või kuskil era-aias sobilikud, kuid igatahes mitte kohtades kus sõiduk ka liikuda võib.

Detailsemad nõuded kivi tüübi, aluse ja vuugitäite valikute kohta ning kvaliteedinõuded tasasusele ja vuugivahedele. Ilmselt saab ühtteist aluseks võtta InfraRYL kogumikest, kuid tõenäoliselt tuleb tudeerida ka kivitootjate poolt kaasapandavaid kasutustingimusi. Lisada tuleb ka vaegnägijatele tarvilikud teemad nagu brai-kividega seonduv sest ka see on kivisillutis.

Brai-kivid vaegnägijatele, mis on spetsiaalse tekstuuriga (mummulised) et pime oma valge kepiga neid tunnetada saaks ja kontrastse värvitooniga (näiteks, kollase pigmendiga betoonist), paigutatakse ülekäiguraja juurde kõnniteele. Üldjuhul peaks kivi paiknema 30 cm sõidutee servast (äärekivi sõidutee-poolsest servast).

Oluline aspekt, et brai-kivide rida peab olema risti ülekäiguraja suunaga. Kuna tihtipeale on ristmiku lähiala kujundatud äärekividega vastavuses sõidukite pöörderaadiustega, siis jääb ka ülekäigurajale suubumine kõverale lõigule. Võimalik, et brai-kividega tähistatud on vaid osa ülekäigust, kuid see peab igal juhul kulgema kas teega risti või ka kõnnitee sihis suunda muutmata. Samuti on ette antud, et brai-kividega ala peab olema vähemalt 2 m lai.

Brai-kivide rida tohib poolitada, kuid seda ainult üks kord. Pooled on teineteise suhtes nihkes, kuid poolitatud sektsioonid peavad olema omavaheliselt kontaktis (kasvõi nurkapidi koos, nende vahel ei tohi olla tühja ala millest vaegnägija tundlad võiksid üle libiseda mummuga kohtumata).

Pimedatele (vaegnägijatele) ettenähtud alal ei tohiks olla mitmesuguseid poste (elekter, foor, märgid) – ja kui on, siis tuleb nende postide aluse ümber paigutada erineva tekstuuriga kivid.

Kui näiteks on tegu ebatasase kattega (munakivisillutis või murtud täringukivi), peaks brai-kivi asemel olema kontrastsena sile kivi.

Mis on filtratsioon ja filtratsioonitegur ehk filtratsioonikoefitsient?

Üldiselt püütakse filtratsiooni mõistega kirjeldada materjali või pinnase veejuhtivust (permeability). Näiteks on Soome normides kasutusel mõiste “filterkiht” mille ülesanne on tuntud kohviautomaadi filtri funktsiooniga analoogne – mitte lasta gurmaani tassi kohvipaksu – antud juhul, takistada peenosiste (saviosakesed) liikumist ühest kihist teise, aluspinnasest teekonstruktsiooni. Seda rolli võib edukalt täita ka geotekstiil (geokangas). Kui aga soovime, et see materjal ka vett konstruktsioonist välja viiks, esitame sellele hoopis teistsugused nõuded. Liivade veejuhtivus on tavaliselt vahemikus 0,01…10 m/ööp. Killustikel algavad numbrid tasemest 200 m/ööp.

Mida me filtratsiooni all tegelikult mõõdame? Proctor-tihendatud materjali vertikaalset veeläbilaskvust ehk seda, kui hästi vesi ainult ülalt alla liigub. Tulenevalt mõõteseadme gabariitidest, võetakse mõõtmiseks pinnase/materjali peenem osa, fr 0/4. Materjal tihendatakse Proctor-maksimaalsele tihedusele ja juhitakse vesi vertikaalsuunas materjalist läbi. Taandades protsessi teekonstruktsiooni normaalsele olukorrale, mõõdame sel teel materjali omadust viia vett konstruktsiooni alumistesse kihtidesse ja nende alla, mitte konstruktsioonist välja.

Esimene hüpotees on, et peenosis vett läbi ei lase, kuid tühikud jämedamas materjalis lasevad. Ehk siis, tuleks katsetada koos jämedama materjaliga ja suuremas seadmes. Seda hüpoteesi toetab ka Vene standardis toodud lähenemine kogu materjali filtratsiooniteguri (veeläbilaskvuse) leidmiseks korrutades 0/4 materjalilt saadud tulemuse kogu materjali ja katsetatud materjali (0/4) efektiivdiameetrite (d10) suhte ruuduga. Praktilised katsed suurema seadmega on aga näidanud, et kui räägime kruusast, siis kruusa jämedamad terad vett läbi ei lase ja üldine terastikuline koostis on üsna ühtlane, peenosised täidavad jämedate terade vahelisi tühikuid ja sobivat struktuuri vee liikumiseks ei teki. Killustiku sõelkõver on mõnevõrra erinev ja sisaldab oluliselt rohkem tühja ruumi, mis vett läbi laseb.

Teine aspekt on tihendamise suuna (tihendatava kihi orientatsioon) ja vee liikumise suuna küsimus. Selgub (ja seda tõestas juba mitu aastat tagasi oma koolitustes ka dr. Peeter Talviste), et tihendamise käigus moodustub seadmes peenosistest membraan iga tihendatava kihi vahele. Ning loomulik on, et vesi läbib seda membraani väga vastumeelselt. Hardo Pajus (TTÜ labori juht) kaitses oma magistritöö, mille käigus võrreldi horisontaalset ja vertikaalset veejuhtivust (selleks ehitati briti juhendi eeskujul permeameeter). Võrdluskatsetega tõestati, et probleem on nimelt tihendatava pinna ja vee liikumise suunas. Loogiline, et me peaksime materjali kontrollimiseks püüdma tekitada maksimaalselt reaalse tööolukorra lähedast seisu – seega, tuleks katse käigus vertikaalse tihendamise puhul vett juhtida horisontaalselt mis vastab teekonstruktsiooni puhul vee konstruktsioonist väljaviimisele. On siiski üks aspekt, mida antud katses ei lahendatud – seadmest väljuv vesi juhiti läbi geotekstiili, kuigi permeameetri standardis (UK) on seal 1-2 mm avaga metallvõrk, seega inglased eeldavad, et läbi materjali juhitav vesi võib materjalist peenosiseid välja pesta mille tulemusena paraneb veejuhtivus katse käigus veelgi (inglise juhises soovitatakse, et kui huvitab, võiks katse käigus väljavoolanud veel lasta settida ja uurida, mida ning kui palju välja pesti). Lisaks liivade ja kruusade katsetamisele uuriti ka killustike veejuhtivust ja tulemus ca 300 m/ööp vastab ka väliskirjanduses kohatud suurusjärgule.

Otsesed järeldused: (vertikaalne/horisontaalne/EVS901-20) – killustikud ainult vertikaalse seadmega mõõdetud

• looduslik liiv – 13,5/32,7/8,6
• looduslik kruus – 7,3/6,7/3,3
• purustatud kruus – 8,8/48,1/0,8
• lubjakivikillustik 16/32 – 255
• lubjakivikillustik 4/32 – 276
• lubjakivikillustik 0/32 – 229

Katseid tuleks kindlasti jätkata – nüüd on selleks tehniline võimekus ja mõningased kogemused. Mis probleem ilmnes – et standardikohases katses oli tihendustegur suurem kui vajalik (1,03-1,04), jämedama materjali tihendamise režiimi uurimisega tuleb edasi tegelda sest ilmneb, et Proctor-meetodil on omad puudused. Väidetavalt on erinevatel materjalidel tihendamiseks vajalik erinev energia, seega Proctor-tihenduse liiva režiimi võibolla ei saa ehk ei tohi kasutada kruusale ja killustikule. Mis tähendaks ka seda, et Proctor-tihenduse mõiste kaotab sisu ehk jääb kehtima ainult liivale? Kui asendame geotekstiili seadme (permeameetri) väljundis metallvõrguga, paranevad kruusa (ja ka liiva) veeläbilaskvused veelgi kui peenosised testi käigus välja pestakse.

Mida teha?

Kui eeldame, et teekonstruktsioonis on killustikalus, siis tuleb vesi killustikalusest välja juhtida kas servast avatud lahendusega (killustikukiht on avatud mulde nõlval) või pikidreenidega. USA juhiste järgi piisab kui katte all on 4″ ehk 10 cm killustikku, mida tohib tihendada ainult staatilises režiimis paari läbikuga.

Mis nõuded siis teekonstruktsioonis killustiku alla paigutatavale materjalile esitataks? Ilmselt külmakindlus. Täna on normis (MKM määrus 106) nõutud asfaltkattel ülemise meetri külmakindlust (katte pinnast loetult). Kuidas tõestada materjali külmakindlust? Soome juhises loetakse liivad ja kruusad, kus kuni 7% peenosist (alla 0,063 mm) külmakindlaks lisatingimusteta, kruusad kui alla 0,02 mm on kuni 3%, loetakse külmakindlaks ka kuni 15% peenosistega. Rootsi juhis lisatingimusi ei esita (kõik materjalid kuni 15% peenosise sisaldusega on külmakindlad). Kahtlust ei tohiks olla, kui valida just seesama 7% piir – ka Venemaal kasutatakse lähedast määratlust – kuni 8% peenosisega loetakse külmakindlaks, kuni 5% dreenkihis kasutuseks sobivaks (paraku ei ole see kriteerium otseselt normis vaid rakendatakse projektide tasemel). Tallinna tüüpkatendites on kirjas, et filtratsiooni ei nõuta, külmakindlus määratakse sõelkõvera alusel (määruses 106 varem toodud graafiliselt, kuid eelkirjeldatud protsendid on normi graafikuga kooskõlas – seega on põhjus ka kriteerium Tallinna juhises kaasajastada).

Soome (ja Rootsi) normides ei räägita veejuhtivusest ega filtratsioonist. Määrus 106 lubab kasutada tellijaga kokkuleppel teiste riikide norme ja juhendeid. Järelikult, võiks projektides sisse kirjutada, et vee viib teekonstruktsioonist välja killustikukiht, mille veejuhtivus on tagatud kui materjalis puudub nullfraktsioon (tegelikult juhib ka nulliga killustik vett päris ilusti, kuid siin tulevad vastu teised probleemid vähemalt paekillustikel – peenosis vahetult asfaldikihi all muutub lagunedes saviks ja moodustab külmaohtliku kihi). Samuti võiks killustiku alla kavandatud kihilt (mis valdavalt on kruus- või liivpinnas), nõuda Soome juhise alusel vaid külmakindlust, seega max 7% peenosisesisaldust. Kuna kvaliteedinõuetes (määrus 101) filtratsiooni nõuded on maha võetud, siis tuleks projekteerijal juba ette püüda lahendusena projektis vältida otsest dreenivuse või filtratsiooni nõuete sissekirjutamist. Võiks projektis viidata Soome juhiste kasutamisele ja sellest tulenevalt piirduda ülemises meetris külmakindluse nõude fikseerimisega läbi peenosise protsendi (7%). Seda siis kuniks saavad muudetud nii MTM määrus 106 (projekteerimisnorm) kui Transpordiameti vastavad juhised. Hetkel on alates 2022 algusest jõustunud M106 muudatus, mis näeb ette, et dreenkihti kasutatakse vaid erijuhtumil, kuid samas määratleb külmakindluse küll sõelkõvera alusel aga seejuures arvestades ka väga peene osise (alla 0,002 mm) sisaldusega. Kui vähegi võimalik, lepiks laboriaruandega, mis piirdub 0,063 mm sõelaga (kui aruandes väiksemat ei ole näidatud, mis siis et ei ole ka küsitud, siis järelikult seda ei ole).

• Haardeteguri mõõtmised Eestis

Eestis kasutatakse haardeteguri mõõtmist maanteedel ja lennuväljadel. Maanteemõõtmistes on selleks Teede Tehnokeskusel ViaFriction seade. Seadmega mõõdetakse kas fikseeritud libisemise režiimis (libisemine 20% talvel, 18% suvetingimustes) või muutuva libisemise režiimis, kus tulemuseks on neli näitajat:

–       µ-peak – muutuva libisemisega haardeteguri väärtus, mis arvutatakse mõõteratta maksimaalse pidurdumise faasis

–       F60 – haardeteguri väärtus 60 km/h kiirusel

–       F30 – haardeteguri väärtus 30 km/h kiirusel

–       Sp – kiiruse/haardeteguri kõvera kalle F60 punktis (alt – F30 punktis)

ViaFriction seade toimib kas sõiduki või kerghaagise külge monteerituna ja mõõtmised on võimalikud kiirustel 20…95 km/h, tulemused taandatakse eeltoodud standardiseeritud parameetritele. Suvisel mõõtmisel (Tehnokeskus mõõdab ainult suvel) kasutatakse veepaaki millega tekitatakse mõõdetavale pinnale enne mõõtmist veekiht. Tavapäraselt mõõdetakse haardetegurit fikseeritud vahemaa tagant mõõtelõikudena.

Lennuväljadel kasutatavad seadmed on monteeritud standardsele sõiduautole (rajameistri töösõiduk) kuid neid kasutatakse tegelikult ainult vastaval suletud territooriumil.

Madalamatel kiirustel mõõtmiseks puuduvad Eestis mõõteseadmed, samuti ei ole siseriiklikult kehtestatud mingeid nõudeid jalakäijate ala haardetegurite suhtes (ei konkreetset väärtust ega mõõtemetoodikat).

Briti pendel

Seadme kasutamist reguleerivad standardid:

• BS 812 Pt. 114

• BS EN 1097-8 Determination of Polished Stone Value 

• AS/NZS 4586:1999 Slip resistance classification of new pedestrian surface materials 

• BS 6077 Pt 1 Clay and calcium silicate pavers for flexible pavements. 

• BS 7044 Artificial sports surfaces: person/surface interaction. 

• BS 7188 Impact absorbing playground surfaces 

• BS 8204 In-situ flooring, part 3 Code of practice for polymer modified cementitious wearing surfaces. 

• ASTM E303 Standard Method for – Measuring Surface Frictional Properties Using British Pendulum 

• BS 7976 Method of operation and calibration of the pendulum tester. 

• EN 1436 : 1997 Road Marking Materials

• BS EN 13036-4:2003 Road and Airfield surface characteristics 

Mõõtmise tulemuseks saadakse PSV lugem – a reading of Pendulum Test Value

Seadet kasutatakse olulise elemendina riskihalduspoliitikates järgmistel eesmärkidel:

–          Road surface testing 

–          Testing of new road surface materials under development 

–          Testing of aggregates in the PSV (polished stone value) test 

–          Testing of floors and pedestrian walkways 

–          Flooring materials product development 

–          Accident investigations, both traffic and pedestrian 

–          Litigation investigations 

–          Testing of pavers in the Flat Bed Polisher 

It is used in the following ways: 

–          Assessing surface safety 

–          Evaluation of floor cleaning materials 

–          Checking effectiveness of maintenance procedures 

–          Accident investigations 

–          Evidence for litigation purposes 

Katse teostamisel reguleeritakse pendli kõrgus katsekehast selliseks, et mõõtepind (kummiplaat) on ühenduses katsekehaga 124…127 mm pikkusel lõigul. Seejärel niisutatakse katsekeha pulverisaatorist veega (pindpinevuse tõttu ei ole tegemist 100% katvusega). Sooritatakse viis katset, nende tulemus ei tohi erineda rohkem kui 3 ühiku võrra, arvesse läheb viie katse keskväärtus.

Ühes töös oli toodud asfaltkatte haardeteguri mõõtmisel tase ca 45 ühikut, kuid pärast rattakatse teostamist st kulunud asfaltkattel 24 ühikut.

Erinevad uurimistööd näitavad millist PSV taset tuleks kuskil nõuda: kriitilistes kohtades (ringristmik, kurvid, tõusud) – 65; vähemkriitilistes kohtades 55 ja tavapärases olukorras 45 ühikut. Alla selle loetakse ala potentsiaalselt libedaks.

Lätis kasutatakse reaalselt seda katset vaid termoplastmarkeeringute haardeteguri mõõtmiseks, nõue on vähemalt 45 ühikut. Katset teostatakse briti pendliga nii sõiduteedel kui kõnniteedel. Sõidutee ja kõnnitee katsetamisel kasutatav kummiriba on erinev.

Briti allikate alusel on tänavakividel nõutav haardeteguri tase samuti 45 ühikut – ning PSV (polished stone value) peaks vastama haardetegurile korrutatud 100-ga. Seega – PSV 45 = haardetegur 0,45. Tegelikult loetakse haardetegurit sõltuvaks kiirusest ja erinevad allikad viitavad vastavuskiirusele vahemikus 10…50 km/h.

On olemas ka alternatiivid? Veel mitte tootmises, kuid idee on mõõta nii haardetegurit kui kergliiklusteel kasutamiskõlblikkust puudega liiklejale (ratastool). On ka katseseade (prototüüp), kuid edasi tuleb katsetada ning prototüübi baasil tootmiskõlbulik seade disainida.