Maantiivistämisen merkitys

2.1 Miksi maata tulee tiivistää?

Maantiivistäminen on osa jokaista maanrakennushanketta ja mukana myös useimmissa talonrakennushankkeissa. Maarakenteen päälle rakennetaan kuormaa kantava rakenne tai rakennus. Kuormaa kantava kohde talonrakentamisessa voi olla esimerkiksi rakennuksen perustus, maanvaraisen lattian alusta tai parkkipaikka.

Rakennuksen perustuksen tehtävä on siirtää rakennuksen kuormat maa- tai pohjarakenteen kantamiksi. Tämän vuoksi jokaiselle kohteelle valitaan tapauskohtaisesti optimaalisin perustamistapa tontin maaperän ominaisuuksien sekä tontille rakennettavan rakennuksen aiheuttaman kuorman mukaan. (Mittaviiva Oy, 2010)

2.2 Tyypilliset maantiivistystä vaativat kohteet

Tavallisimmat täyttökohteet ovat esitetty taulukossa 1 sarakkeen täyttökohde alla. Taulukon sarakkeessa tiivistysluokka on määritelty täyttökohteen tiivistysluokka, jolla pyritään kuvaamaan kohteen vaativuutta maantiivistyksen kannalta. Tiivistysluokan 1 täyttökohteet ovat vaativimpia, minkä vuoksi näiden kohteiden lopputuotteen laadunvaatimukset ovat muita korkeampia. Tiivistysluokan 1 täyttökohteiden laatu varmistetaan lopputulosmenetelmän avulla.

Taulukko 1. Eri täyttökohteiden ohjeellisia tiiviys tai kantavuusvaatimuksia (RIL, 1979)

maantiivistys-taulukko

2.3 Lopputuotevaatimukset

Maa sisältää aina vähintään kolmea eri komponenttia: maa-ainespartikkeleita, ilmaa sekä vettä (Kalliainen, et al., 2011). Lopputuotteelle ja käytettävälle maa-ainekselle asetetaan urakka-asiakirjoissa laatuvaatimukset. Laatuvaatimuksia ovat joko maan tiiviysaste tai sen kantavuus. Mikäli urakka-asiakirjoissa ei ole annettu erillisiä tiiviysvaatimuksia, käytetään Rakennusinsinöörien Liiton julkaiseman Talonrakennuksen maatöiden työselityksessä esitettyjä ”eri täyttökohteiden ohjeellisia tiiviys- tai kantavuusvaatimuksia”, jotka ovat esitetty taulukossa 1.

Tiiviysaste:

Maarakenteen tiiviydellä arvioidaan epäsuorasti etenkin karkearakeisten maalajien lujuus- ja kantavuusominaisuuksia. Tiiviysasteella tarkoitetaan rakenteen kuivairtotiheyden suhdetta Parannetulla Proctor-kokeella todettuun maa-ainekselle ominaiseen maksimikuivairtotiheyteen. Tiiviysaste määrittää siten maan kiintoaineksen massan osuuden siitä kiintoaineksen massan arvosta, johon maa voidaan enintään tiivistää. Parannetulla Proctor-kokeella määritettyä maksimikuivairtotiheyttä pidetään suurimpana tiiviystasona, johon maa voidaan tiivistää. Tarkasti ottaen Parannettua Proctor –kokeen maksimikuivairtotiheyttä tiiviimpäänkin tilaan maa voidaan eräissä tilanteissa tiivistää. Parannetulla Proctor –kokeella saavutettava kuivairtotiheyden maksimi on sovittu käytännön mittari suurimmasta maantiivistyksessä saavutettavissa olevasta arvosta. Siten 95 %:n tiiviysaste tarkoittaa, että maa-aines sisältää kuivana 5 % enemmän ilmaa kuin se tiiviimmässä tilassa voi sisältää. Tavallisesti tiiviysastevaatimus vaihtelee talonrakennustöissä 87–95 %:n välillä. Tiiviysaste määritetään kaavalla (1) (RIL, 1985):

tiiveysaste

Kantavuus:

Maarakenteen kantavuus kuvaa rakenteen pinnalta mitattua kokonaisjäykkyyttä. Kantavuuskokeessa maahan kohdistetaan standardikokoisen kuormituslevyn välityksellä tunnettu voima, jonka aikaansaamaa maarakenteen pinnan siirtymä mitataan. Voiman ja siirtymän arvojen perusteella lasketaan maapohjan kimmomoduuli olettaen maapohja homogeeniseksi ja maapohjan käyttäytyvän kimmoisasti. Ensimmäinen kuormitus kuvaa tiivistyksessä saavutettua jäykkyyttä.

Käytettyjä menetelmiä ovat levykuormituskoe tai pudotuspainolaitekoe. Kuormitus toistetaan useaan kertaan. Jokainen kuormituskerta tiivistää maata, jolloin maa painuu. Painuman aikaansaava voima on kantavuusarvo En, jossa n tarkoittaa kuormituskertaa. Kantavuusarvon yksikkö on MN/m2. Ensimmäisen kuormituskerran kantavuusarvoja verrataan toisiinsa, jolloin muodostetaan kantavuussuhde E2/E1, joka kuvaa maassa jäljellä olevaa tiivistymispotentiaalia. Kun kantavuussuhde E2/E1 on pieni, maaperä ei enää tiivisty merkittävästi. Mikäli kantavuussuhde on suuri, jälkitiivistyminen on myös suuri eikä tiivistämisen aikaansaama maarakenteen tila ole käyttötarkoitukseensa optimaalinen. Tämän johdosta myös kantavuussuhteelle annetaan sallittu maksimiarvo. Tavallisesti talonrakennustöissä sallittava kantavuussuhde vaihtelee välillä 1,7 (rakennuksen alapuoliset maarakenteet) ja 3,0 (rakenteiden ulkopuoliset täytöt). (RIL, 1979)