FI20205743A1 - Pohjarakenne, laite ja menetelmä sen valmistamiseksi - Google Patents

Abstract

Pohjarakenne, laite ja menetelmä pohjarakenteen stabilointiin. Pohjarakenne (1) käsittää pohjamaan (2) ja sen päälle muodostetun päällysrakenteen (3), jossa on useita päällekkäisiä rakennekerroksia. Ainakin yksi näistä rakennekerroksista on sideainestabiloitu rakennekerros (8), jossa on kiviainesta (10) ja sideainetta (9). Lisäksi stabiloitua rakennekerrosta ympäröi vaipparakenne (11).

Description

Pohjarakenne, laite ja menetelmä sen val- mistamiseksi Keksinnön tausta Keksintö koskee uudenlaista ratkaisua kovettuvien materiaalien ja massojen hyödyntämiseen ja käsittelyyn.

Täsmällisemmin sanottuna keksintö koskee stabi- loivien materiaalien käyttöä pohjarakenteissa ja siihen tarkoitettua laitetta ja menetelmää.

Keksinnön kohdetta on kuvattu yksityiskohtaisemmin hakemuksen itsenäisten patenttivaatimusten johdannoissa.

Suomen koko tieverkon pituus on noin 454 000 kilo- metriä.

Tieverkko koostuu valtion omistamista maanteistä, kuntien ylläpitämistä kaduista sekä yksityisten ylläpitä- mistä yksityisteistä.

Maantiet luokitellaan merkityksensä mukaan valta-, kanta-, seutu- ja yhdysteihin.

Suomi on har- vaan asuttu maa, jossa on pitkät maantieteelliset etäisyy- det kuntakeskuksiin.

Yleisen tieverkon ylläpidon rahoitus on pienentynyt, jolloin on jouduttu kohdistamaan tienpidon pääpaino päätieverkon kehittämiseen.

Tämä on johtanut alem- piasteisen tieverkon kunnon heikentymiseen.

Tieverkon yl- läpidon haasteita ovat tiukan rahoituksen lisäksi tieraken- teeseen kohdistuvan liikennekuormituksen kasvu sekä hyvä- laatuisen kiviaineksen saatavuus.

Pohjoisen kylmissä oloissa routamitoitus muodostuu usein määrääväksi tekijäksi tien päällysrakenteen kokonaispaksuudelle.

Vanhoilla alem- N piasteisilla teillä rakenteelliset kerrokset ovat kuitenkin N suhteellisen ohuita ja osittain sekoittuneita maaperään.

S Tällaisilla teillä esiintyy yleisesti pehmenemistä, joka on S seurausta toistuvista jäätymis- ja sulamisjaksoista, jol- E 30 loin hienoaines sekoittuu rakenteelliseen kerrokseen ja ra- n kennekerros painuu maaperään.

Koska paksut rakennekerrokset = vaativat paljon materiaalia ja kuluttavat luonnonvaroja, on S alempiasteisten teiden kantavuuteen ja routimiseen liitty- i viä ongelmia on pyritty ratkaisemaan stabiloinnilla.

Perin- teisesti sorateiden kantavuuden parantamisessa on käytetty sementtiä stabiloivana sideaineena. Nykyisissä teiden kor- jausratkaisuissa on havaittu useita puutteita.

Keksinnön lyhyt selostus Keksinnön ajatuksena on saada aikaan uudenlainen ja parannettu pohjarakenne sekä edelleen uudenlainen ja paran- nettu laite ja menetelmä stabiloivien materiaalien käyttöön tie- ja maarakentamisessa.

Keksinnön mukaiselle pohjarakenteelle tunnusmerkil- liset piirteet on esitetty ensimmäisen itsenäisen vaatimuk- sen tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön mukaiselle laitteelle tunnusmerkilliset piirteet on esitetty toisen itsenäisen vaatimuksen tunnus- merkkiosassa.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle tunnusmerkilliset piirteet on esitetty kolmannen itsenäisen vaatimuksen tun- nusmerkkiosassa.

Esitetyn ratkaisun ajatuksena on sivuvirtamateriaa- lien käyttö tierakentamisessa. Tällöin tierakenne käsitel- lään yhdellä tai useammalla kovettuvalla sideaineella sen puristuslujuuden parantamiseksi. Lisäksi mainittu stabi- loitu tierakenteen rakennekerros järjestetään vaipparaken- teen rajaamaan tilaan. Näin voidaan muodostaa tierakenne, joka käsittää pohjamaan ja sen päälle muodostetun päällys- rakenteen, ja jossa on useita päällekkäisiä rakennekerrok- sia. Yksi tai useampi mainituista rakennekerroksista on N stabiloitu ainakin yhden kovettuvan sideaineen avulla, jol- N loin se muodostaa pohjarakenteeseen sideainestabilointiker- S roksen. Lisäksi on yhtä tai useampaa mainituista päällys- S rakenteen sideainestabilointikerroksista sovitettu ympäröi- = 30 mään vaipparakenne. N Esitetyn ratkaisun eräänä etuna on se, että vaippa- N rakenne voi suojata stabiloitua rakennekerrosta ja mahdol- S listaa siten erilaisten sivuvirroista ja jätteistä tehtyjen N sideaineiden ja sideaineseosten käytön tierakenteissa. Täl- laisilla sivuvirtamateriaaleista tai jätteistä valmiste-

tuilla sideaineilla ja niiden seoksilla stabiloitujen kan- tavien kerrosten sisältämien päällysrakenteiden elinkaari- kustannukset voivat olla merkittävästi alhaisemmat luonnon- kiviaineksista rakennettuihin päällysrakenteisiin verrat- tuna.

Edelleen on esitetyn vaippa- tai kuorirakenteen eräänä etuna se, että vaippa pitää sideainestabiloidun mas- san rajatussa tilassa ja voi antaa rakenteelle halutun muo- don. Vaippa voi siis toimia eräänlaisena muottina tai säi- liönä. Useat sideainestabiloidut massat kovettuvat pitkän ajan kuluessa, jolloin vaipparakenne voi huolehtia, että rakenne säilyttää halutun muotonsa myös ennen täydellistä kovettumista. Vaippa myös helpottaa kovettuvan massan Kkä- sittelyä ja asentamista tierunkoon.

Esitetyn vaippa- tai kuorirakenteen eräänä toisena etuna on se, että vaipparakenne suojaa sideainestabiloitua rakennetta ulkopuoliselta kosteudelta. Vaipan yläosan voi ohjata vedet poispäin rakenteesta. Pohjaosa voi estää veden nousun kapillaarisesti maapohjasta rakenteeseen. Vaippa voi siis estää veden pääsyn ulkopuolelta rakenteen sisään, mutta se voi estää nesteiden kulkeutumisen myös toiseen suuntaan, eli stabiloidusta rakenteesta ympäristöön päin. Näin voi- daan varmistua siitä, että sideainestabiloidusta raken- teesta ei liukene ympäristölle haitallisia aineita ja siirry ympäristöön. Näin ollen vaipparakenteen ansiosta voidaan o tierakenteissa käyttää ja soveltaa myös materiaaleja ja ma- N teriaaliseoksia, joita ei aiemmin ole ollut sallittua käyt- . tää.

P Fdelleen voi esitetyn uudenlaisen ratkaisun etuna 3 30 olla se, että hankalasti käsiteltävät sivuvirtamateriaalit E voidaan prosessoida ja hyötykäyttää tie- ja maarakennuskoh- 0 teessa tehokkaasti ja turvallisesti. Menetelmässä massa = voidaan tehdä rakennuskohteessa kerralla valmiiksi valet- N tavaksi massapanokseksi ja sovittaa yhdessä vaipan kanssa N 35 tien tai pohjarakenteen päällysrakenteeseen.

Vaikka edellä onkin esitetty, että ratkaisu sovel- tuu alemman luokituksen ja sorateiden kunnostukseen ja ra- kentamiseen, niin yhtä hyvin sitä voidaan soveltaa myös valtateiden ja muiden suurempien teiden kunnostuksessa ja perustamisessa.

Mainittakoon, että tässä hakemuksessa geopolymeeri voi tarkoittaa myös alkaliaktivoitua materiaalia. Tällai- sessa materiaalissa piioksidi SiO, ja alumiinioksidi Al,03 ovat reagoineet ja muodostaneet puristuslujan kiinteän ra- kenteen. Toisinaan geopolymeereihin viitataan kirjallisuu- dessa myös alkaliaktivoituneiden materiaalien alaryhmänä. Tällaisessa materiaalissa piioksidi SiO; ja alumiinioksidi Al20; ovat keskeisessä osassa ns. geopolymeerisementin muo- dostumisessa, joka on sementin kaltainen sidosaine. Geopo- lymeerisementtiä voidaan hyödyntää puristuslujan, betonin kaltaisen materiaalin valmistuksessa.

Vielä voidaan todeta, että geopolymeeri on sement- timäinen sideaine, jota voidaan hyödyntää betonimaisen ai- neen valmistamiseksi, ja joka syntyy pii- ja alumiinipitoi- sesta aineesta, esimerkiksi sivuvirtamateriaalista alkali- sissa tai happamissa olosuhteissa. Teollisuuden mineraalis- ten sivuvirtojen ja alkaalisten ainesosien reaktiona syn- tyvästä betoninomaisesta lujasta materiaalista käytetään myös yleisesti nimitystä geopolymeeri. Reaktiivisina ai- neina valmistuksessa käytetään alkaalisia ainesosia kuten o esim. natriumpohjaisia liuoksia.

N Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että sta- . biloivalla sideaineella käsiteltyä materiaalia on sovitettu <Q vaipparakenteen sisään tai vaipparakenteen rajaamaan ti- 3 30 laan, jolloin vaipparakenne muodostaa rakennekerroksen ul- E kopinnan. Koska vaipparakenne rajoittaa lujitettua raken- 0 nekerrosta jo ennen lujittumista, voidaan vaipparakenteen = sanoa olevan myös eräänlainen valumuotti, jonka sisään ko- N vettuva massa syötetään, valetaan tai muulla tavoin appli- N 35 koidaan. Massan syöttö voi tapahtua myös kaivukoneen avulla tai kippaamalla kuljetusajoneuvosta, sekoittimesta tai eri- tyisestä liikuteltavasta työkoneesta tai laitteesta.

Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että mai- nittu sideainestabilointikerros on muodostettu paikan 5 päällä tiemaalla, tierakennuskohteessa tai vastaavalla työ- maalla.

Erään sovellutusmuodon mukaan, vaipparakenteen si- sään stabiloitu sideainestabilointikerros on muodostettu jatkuvana valuna, jolloin se muodostaa yhtenäisen lujitetun palkin. Kun kyse on tierakenteesta, on tämä palkki tien pituussuuntainen. Muissa käyttötapauksissa voidaan suunta valita pohjarakenteen muodon ja siihen kohdistuvien voimien mukaan.

Erään sovellutusmuodon mukaan, vaipparakenteen si- sään stabiloituja sideainestabilointikerroksia on muodos- tettu useina peräkkäisinä ja ennalta määrätyn pituisina tie- tai pohjarakenteen pituussuuntaisina palkkeina, jolloin mainitut palkit muodostavat tie- tai pohjarakenteeseen pe- räkkäisiä siltapalkkeja tien tai pohjarakenteen pituussuun- nassa.

Erään sovellutusmuodon mukaan, tässä dokumentissa esitettyä ratkaisua voidaan soveltaa sekä uuden tien raken- tamisessa että vanhan tien kunnostuksessa ja kapasiteetin parantamisessa.

Erään sovellutusmuodon mukaan, tässä dokumentissa o esitettyä ratkaisua voidaan soveltaa vanhan tierakenteen S kunnostukseen stabiloimalla tierakenne ilman minkään uuden . kiviaineksen lisäämistä.

? Erään sovellutusmuodon mukaan, tässä dokumentissa 3 30 esitettyä ratkaisua voidaan soveltaa maanteiden, moottori- E teiden, katujen, jalkakäytävien, pyöräteiden, kilparatojen, 0 kiitoteiden ja muiden teiden rakenteissa.

= Erään sovellutusmuodon mukaan, tässä dokumentissa N esitettyä ratkaisua voidaan soveltaa junien ja raitioteiden N 35 tierakenteissa, eli rautateiden kantavissa rakenteissa.

Erään sovellutusmuodon mukaan, tien päällysrakenne käsittää: jakavan kerroksen; kantava kerroksen; suodatin- kerroksen ja päällysteen. Tien päällysrakenteen kerroksista voidaan stabiloida jakava kerros, kantava kerros tai kan- tavan kerroksen yläosa. Stabilointi tehdään rakennekerrok- sen kiviaineksen sekaan sekoitettavan lujittuvan sideaineen avulla ja tässä dokumentissa esitetyllä tavalla vaippara- kenteen rajaamaan tilaan. Erään sovellutusmuodon mukaan, tien päällysrakenne käsittää sideainestabiloidun kantavan kerroksen. Vaippara- kenteen sisään sovitetun kantavan kerroksen päällä on murs- kekerros, joka suojaa stabiloitua rakennetta ja jonka avulla tierakenteen yläpinta voidaan muotoilla halutuksi. Murske voi toimia myös suodattavana kerroksena.

Erään sovellutusmuodon mukaan, vaipparakenteen si- sään sovitettu sideainestabilointikerros käsittää kiviai- nesta ja ainakin yhtä kovettuvaa sideainetta.

Frään sovellutusmuodon mukaan mainittu kiviaines on stabiloitavan tierakenteen olemassa olevaa kiviainesta.

Erään sovellutusmuodon mukaan, kiviaines on mitä tahansa tien lähialueella olevaa kiviainesta. Stabilointi- käsittelyn ansiosta tarkoitukseen soveltuu myös huonompi- laatuinen kiviaines.

Erään sovellutusmuodon mukaan, käytetään luonnonki- viaineksen sijaan teollisuuden sivuvirtamateriaalista muo- o dostettua mursketta.

N Erään sovellutusmuodon mukaan, vaipparakenteen si- . sään sovitettu sideainestabilointikerros on geopolymeeriä P tai alkaliaktivoituvaa kovettuvaa seosta.

3 30 Erään sovellutusmuodon mukaan, vaipparakenteen si- E sään sovitettu sideainestabilointikerros käsittää ainakin 0 yhtä kuitulujitetta.

= Erään sovellutusmuodon mukaan, mainittu kuitulujite N on katkokuitua.

N 35 Erään sovellutusmuodon mukaan, mainittu kuitulujite on kierrätyskuitua.

Erään sovellutusmuodon mukaan, kuitulujite on sel- luloosapohjaista kuitua. Kuitu käsittää tällöin ligniiniä.

Erään sovellutusmuodon mukaan, vaipparakenteen si- sään sovitetun sideainestabilointikerroksen puristuslujuus on ainakin 0.1 Mpa.

Erään sovellutusmuodon mukaan, mainittu puristuslu- juus on 0.1 - 100 Mpa.

Erään sovellutusmuodon mukaan, mainittu puristuslu- juus on ainakin 4 Mpa.

Erään sovellutusmuodon mukaan, puristuslujuus on ainakin 20 Mpa.

Erään sovellutusmuodon mukaan, että vaipparakenteen sisään sovitettu sideainestabilointikerros on vaahdotettu. Vaahdotuksen avulla on valmistettavissa kevyttä mutta silti lujaa materiaalia. Tällaisella vaahdotetulla huokoisen ra- kenteen omaavalla vaahtomaisella materiaalilla voi olla hyvä lämmöneristyskyky.

Erään sovellutusmuodon mukaan, vaahdotettu rakenne- kerros on sovitettu toimimaan lämpöä eristävänä kerroksena tierakenteessa. Tällöin voidaan parantaa tie- ja pohjara- kenteen routasuojausta. Edelleen on etuna se, että tiera- kenne voidaan tehdä paksuudeltaan ohuemmaksi, kun routasuo- jauksen ei tarvitse enää perustua paksuihin materiaaliker- roksiin.

Erään sovellutusmuodon mukaan, vaahdotettu rakenne- o kerros on sovitettu vastaanottamaan ja vaimentamaan väräh- N telyjä ja melua. Tällaisella rakennekerroksella varustettu . tie tai pohjarakenne soveltuu siten hyvin käytettäväksi <Q esimerkiksi asutuskeskusten läheisyydessä. 3 30 Erään sovellutusmuodon mukaan, vaahdotus voi paran- E taa rakennekerroksen sitkeyttä ja siten lisätä rakenteen 0 kestävyyttä muuttuvissa olosuhteissa. = Erään sovellutusmuodon mukaan, vaahdotus pienentää N rakennekerroksen tiheyttä, jolloin on mahdollista tehdä N 35 — suuremman materiaalipaksuuden omaava kerros ilman tie- tai pohjarakenteen painon lisääntymistä. Tällaista vaahdotettua kevennysrakennetta tai yhtä tai useampaa vaahdotettua ke- vennettyä rakennekerrosta on mahdollista käyttää tielinjan korottamiseen tai notkelmien ja painanteiden vylityksiin. Toisin sanoen, tällainen kevennysrakenne tekee tien ja mui- den pohjarakenteiden teon helpommaksi, nopeammaksi ja hin- naltaan edullisemmaksi epätasaiseen maastoon.

Erään sovellutusmuodon mukaan, vaahdotettu rakenne- kerros käsittää lisäksi yhtä tai useampaa kuitulujitetta. Tällaisella rakenteella voi olla painoonsa nähden erityisen suuri lujuus ja sitkeys.

Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että vaah- dotus voi tapahtua kemiallisesti, esimerkiksi lisäämällä teollisuuden sivuvirtamateriaalia käsittävään massaan ve- typeroksidia, saippuaa, saponiinia tai natriumperboraattia.

Vaihtoehtoisesti voidaan vaahdotus tehdä mekaanisesti käyt- tämällä vaahdotuslaitteistoa, joka voi vastata olennaisesti betonin vaahdotukseen tarkoitettua laitteistoa.

Erään sovellutusmuodon mukaan, vaipparakenteen si- sään sovitettu sideainestabilointikerros käsittää lisäksi ainakin yhtä täyteainetta, joka on ei-kiviainesta.

Erään sovellutusmuodon mukaan, mainittu täyteaine on kumia, ajoneuvorengasrouhetta, muovirouhetta, sellupoh- jaista materiaalia, käsiteltyä viherlipeäsakkaa, kipsiä, kuonaa tai polttotuhkaa.

Erään sovellutusmuodon mukaan, mainittu täyteaine on sekoitettu kovettuvan massan sekaan.

N Erään sovellutusmuodon mukaan, mainittu täyteaine . on sovitettu muodostamaan sideainestabilointikerroksessa <Q yhden tai useamman yhtenäisen täyttöosuuden tai tilavuuden, 3 30 joka on sovitettu muodostamaan yhdessä kovettuvan massan E kanssa komposiittirakenteen. Rakenne voi tällöin käsittää o täyteaineytimen, joka on ympäröity kovettuvalla seoksella, 5 tai vaihtoehtoisesti, rakenne voi käsittää kennomaisen ra- N kenteen, jossa on täyteainesoluja, joita rajaavat kovettu- N 35 vasta seoksesta muodostuvat seinämät. Täyteaine voi olla vapaana, ilman sideainetta, mainitussa ytimessä tai so- lussa, tai se voidaan sitoa yhdellä tai useammalla sideai- neella. Täyteaine voi keventää komposiittirakennetta ja se voi toimia myös lämmöneristeenä ja tärinää vaimentavana elementtinä. On myös mahdollista, että täyteaineydin tai täyteainesolu toimii rakenteessa lämpöä tai sähköä varaa- vana elementtinä.

Erään sovellutusmuodon mukaan, vaipparakenteen si- sään sovitettu sideainestabilointikerros käsittää lisäksi ainakin yhden jäykiste-elementin.

Erään sovellutusmuodon mukaan, mainittu jäykiste- elementti on metallia. Jäykiste-elementti voi olla esimer- kiksi terästä, ruostumatonta terästä tai haponkestävää te- rasta. Mikäli sideaineseos on dgeopolymeeriä tai alkaliak- tivoituvaa kovettuvaa massaa, on se emäksistä, jolloin ko- vettuva seos suojaa teräslujitteita ruostumiselta.

Erään sovellutusmuodon mukaan, mainittu jäykiste- elementti on geosynteettinen lujite, kuten tanko, profiili tai verkko. Tällöin yksi tai useampi geosynteettinen lujite- elementti on sovitettu vaipparakenteen sisään yhdessä si- deaineella kovetettavan materiaalin kanssa.

Erään sovellutusmuodon mukaan, mainittu jäykiste- elementti on kuitumateriaalia. Kuidut voivat olla muovima- teriaalia, lasikuitua, aramidikuitua tai jotain muuta po- lymeerimateriaalia. Vaihtoehtoisesti jäykiste voi olla o luonnonkuiduista tai kierrätyskuiduista muodostettu ra- O kenne. N Erään sovellutusmuodon mukaan, mainittu jäykiste- ? elementti on verkko. 3 30 Erään sovellutusmuodon mukaan, mainittu jäykiste- E elementti on matto tai kangas. 0 Erään sovellutusmuodon mukaan, mainittu jäykiste- = elementti on vaijeri, köysi tai punos. N Erään sovellutusmuodon mukaan, mainittu jäykiste- N 35 elementti on ritilä, muotolevy, profiloitu nauha, vanne, aaltolevy, tanko.

Frään sovellutusmuodon mukaan, vaipparakenne on taipuisaa kalvomaista materiaalia.

Erään sovellutusmuodon mukaan, vaipparakenne on muovimateriaalia. Vaihtoehtoisesti se on kumia tai kumi- seosta.

Frään sovellutusmuodon mukaan, vaipparakenne voi olla filmimäistä umpinaista materiaalia tai membraania. Vaihtoehtoisesti se voi olla langoista kudottu tai käämitty rakenne.

Erään sovellutusmuodon mukaan, vaipparakenne on ai- nakin pääosin kuitumateriaalia.

Frään sovellutusmuodon mukaan, vaipparakenne on ai- nakin pääosin luonnonkuitumateriaalia.

Frään sovellutusmuodon mukaan, vaipparakenne on sellupohjaista kuitumateriaalia. Vaippa voi olla muodos- tettu puukuitua käsittävästä selluloosasta.

Frään sovellutusmuodon mukaan, vaipparakenne on kierrätyskuitua, kuten esimerkiksi tekstiilikuitua.

Frään sovellutusmuodon mukaan, vaipparakenne on kä- sitelty ainakin sen sisäpinnan puolelta ainakin yhdellä tiivistävällä materiaalilla. Mainittu tiivistävä materiaali voi olla yhtä useampaa seuraavista: bentoniitti, vaha, kuitu- ja siistausliete kuitusavi (fiber clay), bakeliitti, muovi. Vaihtoehtoisesti jotain edellä mainituista materi- aaleista on järjestetty vaipparakenteen ja kovettuvaa mas- saa olevan rakenteen väliin erilliseksi tiivistysker- S rokseksi.

N Erään sovellutusmuodon mukaan, vaipparakenteen ma- P teriaalin paksuus on 1 — 10 mm, tyypillisesti 2 - 5 mm.

3 30 Erään sovellutusmuodon mukaan, vaippa on nestettä E ja kiintoainetta läpäisemätön. Tällöin vaipan sisään ei 0 pääse ulkopuolisia aineita eikä myöskään sieltä poispäin.

= Erään sovellutusmuodon mukaan, vaippa on sisältä N ulospäin kaasua läpäisevää materiaalia. Tällöin staki- N 35 loidussa massassa mahdollisesti kehittyvät kaasut pääsevät poistumaan rakenteesta.

Erään sovellutusmuodon mukaan, vaippa on vesihöyryä läpäisevää materiaalia. Tällöin stabiloidun massan kuivu- misessa ja kovettumisessa muodostuva vesihöyry pääsee pois- tumaan vaipan läpi.

Erään sovellutusmuodon mukaan, ainakin vaipparaken- teen yläpuolisessa pinnassa on ainakin yksi kaasua läpäi- sevä osuus. Stabiloidussa massassa mahdollisesti muodostuva vesihöyry tai muut kaasut nousevat ylöspäin, jolloin voi riittää, että pelkästään vaipparakenteen yläpinnassa on kaasuille ulospääsyreitti.

Erään sovellutusmuodon mukaan, vaippa on puolilä- päisevä kalvo. Puoliläpäisevä kalvo on ohut kalvo, joka päästää diffundoitumaan lävitseen vain tietyn koon tai va- rauksen omaavia molekyylejä tai ioneja. Tyypillisesti puo- liläpäisevissä kalvoissa on hyvin pieniä reikiä, joista pienet molekyylit kuten vesi pääsevät kulkemaan kalvon lä- vitse. Liian suuret yhdisteet tai varaukseltaan vääränlai- set ionit eivät kykene läpäisemään puoliläpäisevää kalvoa.

Erään sovellutusmuodon mukaan, vaippa käsittää kul- kureitin kovettuvan seoksen kovettumisessa muodostuvan ve- sihöyryn päästämiseksi ulos vaipan sisältä.

Erään sovellutusmuodon mukaan, vaipparakenne on muodostettu materiaalista, joka on kiintoainetta ja nes- tettä läpäisemätöntä.

Erään sovellutusmuodon mukaan, vaipparakenne on o muodostettu materiaalista, joka on kiintoainetta ja nes- N tettä läpäisevää, mutta joka on käsitelty kiintoainetta ja . nestettä läpäisemättömäksi.

<Q Erään sovellutusmuodon mukaan, vaipparakenne käsit- 3 30 tää ainakin yhden lujitteen sen rakenteellisen lujuuden 1li- E säämiseksi.

n Erään sovellutusmuodon mukaan, vaipparakenteen ala- = osassa on ainakin yksi pituussuuntainen metallinen lujite N vetolujuuden lisäämiseksi sideainestabilointikerroksen ala- N 35 puolisella osuudella.

Erään sovellutusmuodon mukaan, mainittu metallinen lujite on vaijeri tai harjateräs.

Erään sovellutusmuodon mukaan, vaipparakenne käsit- tää pituussuuntaisia kuitulujitteita, kuten esimerkiksi kuituvaijereita tai punoksia.

Erään sovellutusmuodon mukaan, mainittu lujite on integroitu irrottamattomaksi osaksi vaipparakennetta. Lu- jite voi olla kiinnitetty vaipparakenteen sisäpintaan muo- tolukituselimillä, liima-aineella tai kannatinelimillä. Ko- vettuva seos on sovitettu ympäröimään mainitut lujitteet ja muodostamaan niiden kanssa liittorakenteen.

Erään sovellutusmuodon mukaan, vaipparakenteen poikkileikkaus tien poikkisuunnassa tarkasteltuna käsittää ainakin yhden profiloidun osuuden, jolla on aaltomainen muoto käsittäen vuorottaisia harjoja ja laaksoja. Profi- loinnin tarkoituksena on lisätä rakenteen lujuutta.

Erään sovellutusmuodon mukaan, vaipparakenteen poh- jan poikkileikkaus käsittää muotopinnat, jotka muodostavat aaltomaisen profiilin.

Erään sovellutusmuodon mukaan, aaltomaisella pro- fiililla on katkaistun kolmion muotoinen sahalaitainen pro- fiili.

Erään sovellutusmuodon mukaan, aaltomainen tai poi- mutettu vaipparakenne ja sen rajaamaan tilaan sovitettu si- deainestabilointikerros ovat sovitetut muodostamaan liit- o torakenteen.

N Erään sovellutusmuodon mukaan, poimutetun tai aal- . tomaisen profiilin laaksojen pohjaosat ovat varustetut tie- <Q rakenteen pituussuuntaisilla vetolujitteilla. Lujitteet 3 30 voivat olla esimerkiksi teräsvaijereita, punoksia tai tan- E koja. Vaihtoehtoisesti lujitteet voivat olla muovi- tai o komposiittiköysiä.

5 Erään sovellutusmuodon mukaan, vaipparakenne käsit- N tää kaksi päällekkäistä tien pituussuuntaista kalvoa, joi- N 35 den pituussuuntaiset reunat on suljettu ja joiden väliin kovettuvalla sideaineella käsitelty materiaali on sovi- tettu. Toisin sanoen, erilliset kalvot muodostavat reunojen kiinnityksen jälkeen tierakenteen pituussuuntaisen tuubin, jolla on suljettu poikkileikkausmuoto.

Erään sovellutusmuodon mukaan, päällekkäisten kal- vojen reunat on kiinnitetty toisiinsa hitsaussaumalla, liima-aineella tai mekaanisella kiinnityselimellä kuten liitosnauhalla tai hakasilla.

Erään sovellutusmuodon mukaan, vaipparakenne käsit- tää tierakenteen pituussuuntaisen kalvon, jonka pituussuun- taiset reunat on taitettu yhteen ja kiinnitetty toisiinsa, jolloin on muodostunut suljetun poikkileikkauksen omaava putkimainen muoto.

Erään sovellutusmuodon mukaan, pituussuuntaisten reunojen välinen sauma on putkimaisen rakenteen yläpin- nassa. Edelleen sauma voi olla tuubin keskiakselilla tai likimain keskiakselilla.

Erään sovellutusmuodon mukaan, mainitut pituussuun- taiset reunat on sovitettu vastakkain ja kiinnitetty toi- siinsa puskusaumalla.

Erään sovellutusmuodon mukaan, mainitut pituussuun- taiset reunat on sovitettu limittäin ja kiinnitetty toi- siinsa limisaumalla.

Erään sovellutusmuodon mukaan, kalvon reunat on kiinnitetty toisiinsa hitsaussaumalla, liima-aineella tai o mekaanisella kiinnityselimellä kuten liitosnauhalla. N Erään sovellutusmuodon mukaan, vaipparakenne on . saumaton tuubi. Tuubi on putkimainen rakenne, jolla on sul- <Q jettu vaippa. Siitä voidaan käyttää myös nimitystä geotuubi. 3 30 Erään sovellutusmuodon mukaan, vaipparakenne käsit- E tää erilliset alapuolen kalvon ja yläpuolen kalvon, jotka 0 rajaavat yhdessä tilan sideainestabilointikerrokselle, ja = jossa yläpuolen kalvo on sovitettu ulottumaan tierakenteen N poikkisuunnassa alapuolen kalvoa leveämmälle, jolloin ylä- N 35 puolen kalvon molemmissa pituussuuntaisissa reunoissa on siivekkeet. Toisin sanoen, alapuolen kalvo on muotoiltu muodostamaan tilan pohjan ja yläpuolen kalvo on muotoiltu muodostamaan alaosaa leveämmän Kannen. Yläpuolinen kalvo voi suojata rakennetta yläpuoliselta kosteudelta.

Erään sovellutusmuodon mukaan, mainitut siivekkeet suuntautuvat viistosti alaspäin, eli niillä on viisto kulma- asento. Siivekkeet ohjaavat yläpuolelta tulevaa vettä ja kosteutta tehokkaasti poispäin rakenteesta.

Erään sovellutusmuodon mukaan, vaipparakenteen ylä- pinta on suora taso.

Erään sovellutusmuodon mukaan, vaipparakenteen ylä- pinta on vaakasuuntainen.

Erään sovellutusmuodon mukaan, vaipparakenteen ylä- pinnalla on kaltevuuskulma vaakasuuntaan nähden. Edelleen on yläpinta sovitettu viettämään tienrakenteen yhtä reunaa kohti. Tällöin vaipparakenteen yläpinnalla on ns. kaato kohti tien reunoja, jolloin vesi ohjautuu poispäin raken- teesta.

Erään vaihtoehtoisen sovellutusmuodon mukaan, vaip- parakenteen yläpinnan poikkileikkaus on tien pituussuun- nassa päin tarkasteltuna kaareva ja viettää tierakenteen molempia pituussuuntaisia reunoja kohti. Toisin sanoen, vaipparakenteen ja sen rajaamassa tilassa olevan sideai- nestabiloidun aineen yläpinnat omaavat kuperan muodon.

Frään sovellutusmuodon mukaan, mainitun yläpinnan kaareva muoto on valittu rakennettavan tien profiilin mu- kaan.

N Erään sovellutusmuodon mukaan, vaipparakenne ja sen . sisään sovitettu sideainestabilointikerros ulottuu yhtenäi- P senä rakenteena koko tierakenteen leveydelle, jolloin sen 3 30 leveys vastaa tierakenteen leveyttä.

E Erään sovellutusmuodon mukaan, että tierakenne kä- 0 sittää ainakin kaksi vaipparakenteen sisään sovitettua si- = deainestabilointikerrosta.

N Erään sovellutusmuodon mukaan, tierakenne käsittää N 35 ainakin kaksi vaipparakenteen sisään sovitettua sideai- nestabilointikerrosta rinnakkain tien pituussuuntaisesti.

Mainittujen rinnakkaisten elementtien välissä voi olla elastisesta materiaalista valmistettu liikuntasauma. Lii- kuntasauman materiaali voi olla esimerkiksi bitumia, kumia, kumirouhetta tai elastista geopolymeeriä.

Erään sovellutusmuodon mukaan, tierakenne käsittää ainakin kaksi vaipparakenteen sisään sovitettua sideai- nestabilointikerrosta tierakenteeseen kuuluvissa päällek- käisissä rakennekerroksissa.

Erään sovellutusmuodon mukaan, tierakenteen kummas- sakin pituussuuntaisessa reunassa on tien reunaosuus. Ai- nakin yksi mainituista reunaosuuksista käsittää ainakin yh- den vaipparakenteen sisään sovitetun sideainestabilointi- kerroksen.

Erään sovellutusmuodon mukaan, vaipparakenteen si- sään sovitettu sideainestabilointikerros on sovitettu muo- dostamaan ainakin osan tien reunaosuudella olevasta ojasta.

Erään sovellutusmuodon mukaan, vaipparakenteen si- sään sovitettu sideainestabilointikerros on sovitettu muo- dostamaan tierakenteen reunassa olevan ojan sekä osan tiepenkkaa.

Erään sovellutusmuodon mukaan, vaipparakenne tai sen sisään sovitettu sideainestabilointikerros on varus- tettu ainakin yhdellä kaapelilla. Rakenne tarjoaa hyvän suojatun paikan kaapeloinnille.

Erään sovellutusmuodon mukaan, rakenne on varus- o tettu yhdellä tai useammalla tietoliikennekaapelilla.

N Erään sovellutusmuodon mukaan, rakenne on varus- . tettu yhdellä tai useammalla valokuitukaapelilla tai metal- P lisella tietoliikennekaapelilla.

3 30 Erään sovellutusmuodon mukaan, rakenne on varus- E tettu yhdellä tai useammalla sähköjohtimella tai -kaape- o lilla.

5 Erään sovellutusmuodon mukaan, rakenne on varus- N tettu esiasennetulla sähköverkolla tai virtapiirillä.

N

Erään sovellutusmuodon mukaan, rakenne voidaan esivarustella yhdellä tai useammalla kaapelilla, jotka voi- daan tarvittaessa ottaa käyttöön joskus myöhemmin. Tällöin rakenteessa on eräänlainen optio myöhempiä tarpeita varten.

Erään sovellutusmuodon mukaan, vaipparakenne tai sen sisään sovitettu sideainestabilointikerros on varus- tettu ainakin yhdellä mittauslaitteella. Mittauslaite, tun- nistin tai anturi voi olla sovitettu monitoroimaan itse tierakennetta, sen ympäristöä tai tiellä liikkuvia ajoneu- voja.

Erään sovellutusmuodon mukaan, rakenne on varus- tettu yhdellä tai useammalla tunnistimella tai anturilla lämpötilan tai mekaanisen kuorman tunnistamiseksi.

Erään sovellutusmuodon mukaan, ainakin yksi anturi on sovitettu tunnistamaan tierakenteen yläpuolisella osuu- della liikkuvan ajoneuvon. Tunnistus voi perustua esimer- kiksi magnetismiin. Anturien avulla voidaan määrittää tien liikennetiheys, ajoneuvojen nopeudet, ajoneuvojen sijainnit ja lisäksi niitä voidaan käyttää esimerkiksi tiemaksujen hallinnointiin. Vastaavaa ratkaisua voidaan soveltaa varas- toalueen, lentokentän tai terminaalin pohjarakenteessa, jolloin myös saadaan tietoa työkoneiden ja vastaavien liik- keistä.

Erään sovellutusmuodon mukaan, ainakin yksi anturi on sovitettu valvomaan tierakennetta, tai muuta pohjaraken- o netta, ja toimimaan siten ennakoivan kunnossapidon monito- N rointilaitteena.

. Erään sovellutusmuodon mukaan, ainakin yksi anturi <Q on sovitettu mittaamaan sääolosuhteita ja toimittamaan mit- 3 30 taustietoa tieverkon ylläpitäjälle tai sääpalvelulle.

E Erään sovellutusmuodon mukaan, vaipparakenteen ra- 0 jaamaan tilaan sovitettu sideainestabilointikerros on säh- = köä johtavaa ja on sovitettu toimimaan itsessään sähkönjoh- N timena.

N

Erään sovellutusmuodon mukaan, vaipparakenne on so- vitettu toimimaan sähköisenä eristeenä sähköä johtavan ra- kenteen ympärillä.

Erään sovellutusmuodon mukaan, sideainestabilointi- kerros voi olla kauttaaltaan sähköä johtava, tai vaihtoeh- toisesti siinä voi olla erillinen rajattu sähköä johtava yksi tai useampi osuus.

Erään sovellutusmuodon mukaan, vaipparakenteen ra- jaamaan tilaan sovitettu sideainestabilointikerros on säh- köä johtavaa ja on sovitettu toimimaan sähköä varaavana elementtinä.

Erään sovellutusmuodon mukaan, vaipparakenne on so- vitettu toimimaan sähköisenä eristeenä sähköä varaavan ra- kenteen ympärillä.

Erään sovellutusmuodon mukaan, sideainestabilointi- kerros voi olla kauttaaltaan sähköä varaava, tai vaihtoeh- toisesti siinä voi olla erillinen rajattu sähköä varaava yksi tai useampi osuus.

Erään sovellutusmuodon mukaan, esitetty ratkaisu kohdistuu laitteeseen tierakenteen rakennekerroksen käsit- telemiseksi. Laite on liikuteltava vaunu ja se käsittää: yhden tai useamman ensimmäisen syöttölaitteen yhden tai useamman kalvomaisen vaipparakenteen syöttämiseksi tiera- kenteeseen; yhden tai useamman toisen syöttölaitteen maa- aineksen käsittelemiseksi kovettuvalla sideaineella sideai- o nestabiloidun massan muodostamiseksi; sekä yhden tai use- N amman kolmannen syöttölaitteen mainitun sideainestabiloidun . massan syöttämiseksi vaipparakenteen rajaamaan tilaan. ? Erään sovellutusmuodon mukaan, kolmas syöttölaite 3 30 on sovitettu syöttämään sideainestabiloidun massan vaippa- E rakenteen sisään laitteen liikuteltavassa vaunussa. Tällöin 0 sideainestabiloidun rakenteen kokoonpano tapahtuu laitteen = vaunussa ja valmis rakenne lasketaan vaunusta tie- tai poh- N jarakenteen päälle. N 35 Erään sovellutusmuodon mukaan, kolmas syöttölaite on sovitettu syöttämään sideainestabiloidun massan tie- tai pohjarakenteen päälle sovitetun vaipparakenteen pohjaosan päälle. Sen jälkeen ensimmäinen syöttölaite on sovitettu syöttämään vaipparakenteen kansiosan sideainestabiloidun massan päälle. Tällöin sideainestabiloidun rakenteen ko- koonpano tapahtuu tie- tai pohjarakenteen päällä tässä do- kumentissa esitetyn laitteen avulla.

Erään sovellutusmuodon mukaan, ensimmäinen syöttö- laite voi syöttää umpinaisen poikkileikkausprofiilin omaa- vaa saumatonta putkimaista vaipparakennetta. Vaihtoehtoi- sesti se voi syöttää yhden kalvon ja voi olla sovitettu kääntämään kalvon reunat toisiaan kohti ja kiinnittämään ne toisiinsa. Vielä eräs ratkaisu voi olla se, että ensimmäinen syöttölaite on sovitettu syöttämään pohjakalvon ja pinta- kalvon sekä kiinnittämään ne toisiinsa pituussuuntaisista reunoistaan.

Erään sovellutusmuodon mukaan, että laite käsittää lisäksi terälaitteen maa-aineksen irrottamiseksi tie- tai pohjarakenteen pinnasta. Tällöin edellä mainittu toinen syöttölaite on sovitettu käsittelemään irrotetun maa-ainek- sen sideaineella ja mainittu ensimmäinen syöttölaite on so- vitettu asentamaan vaipparakenteen ja stabilointiaineella käsitellyn irrotetun maa-aineksen takaisin tie- tai pohja- rakenteen pintaan.

Erään sovellutusmuodon mukaan, esitetty ratkaisu kohdistuu menetelmään tie- tai pohjarakenteen stabiloi- o miseksi. Menetelmässä käsitellään tie- tai pohjarakenne ai- N nakin yhdellä stabilointiaineella sen puristuslujuuden pa- . rantamiseksi. Lisäksi menetelmässä järjestetään stabiloitu P tie- tai pohjarakenteen rakennekerros vaipparakenteen ra- 3 30 jaamaan tilaan.

E Erään sovellutusmuodon mukaan, otetaan olemassa 0 olevasta tie- tai pohjarakenteesta kiviainesta ja käsitel- = lään se kovettuvalla sideaineella. Sen jälkeen stabiloin- N tikäsitelty kiviaines syötetään vaipparakenteen rajaamaan N 35 tilaan, jolloin se palautuu takaisin tie- tai pohjaraken- teeseen.

Erään sovellutusmuodon mukaan, suoritetaan tie- tai pohjarakenteen stabilointi ilman uuden kiviaineksen lisää- mistä. Tällöin voidaan välttää kiviaineisten kuljetuksia ja neitseellisen kiviaineksen käyttöä.

Erään sovellutusmuodon mukaan, suojataan stabiloitu rakennekerros kosteudelta vaipparakenteen avulla.

Erään sovellutusmuodon mukaan, estetään stabiloidun rakennekerroksen materiaalien liukeneminen ja huuhtoutumi- nen ympäristöön vaipparakenteen avulla.

Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että esi- tetyssä ratkaisussa voidaan soveltaa edellä mainittujen si- deaineiden lisäksi kaikenlaisia muita saatavilla olevia ja tarkoitukseen sopivia sideaineita ja aktivointiaineita, joilla voidaan parantaa käsiteltävän materiaalin geotekni- siä ominaisuuksia, kuten esimerkiksi puristuslujuutta.

Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että laite käsittää applikointilaitteen, jolla voidaan järjestää edellä mainitun geotuubin, vaipparakenteen, maanrakennus- kalvon tai kankaan pintaan eristävää materiaalia. Mainittu eristävä materiaali voi olla esimerkiksi maalia tai maalin tapaista siveltävää, telattavaa tai ruiskutettavaa ainetta tai massaa, jolla on hyvä lämmöneristyskyky. Materiaali voi käsittää esimerkiksi nanomateriaalia tai nanohiukkasia.

Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että tässä dokumentissa esitetty laite käsittää pinnoituslaitteen, o jolla geotuubin, vaipparakenteen tai vastaavan pintaan voi- N daan suoraan järjestää kulutuspintakerros tai vastaava ylin . pintakerros. Pinnoite voi olla esimerkiksi asfalttia, be- P tonia tai geopolymeerimateriaalia. Pinnoituslaite voi las- 3 30 kea pinnoitteen samanaikaisesti edellä mainitun stabiloidun E rakennekerroksen ja vaipparakenteen kanssa. Vaihtoehtoi- 0 sesti pinnoituslaite voi laskea pinnoitteen vaipparakenteen = päälle välittömästi sen jälkeen, kun vaipparakenne massoi- N neen on laskettu pois laitteesta. Molemmissa tapauksissa N 35 stabiloitava tie, rakennuksen pohja tai muu maarakennus- kohde tulee yhdellä kertaa valmiiksi pintakerrosta myöten.

Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että esi- tetty pohjarakenne, menetelmä ja edellä esitetyt lukuisat sovellutukset soveltuvat teiden ja katujen lisäksi myös ra- kennusten perustusmaiden käsittelyyn ja geoteknisten omi- naisuuksien parantamiseen.

Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että esi- tetty pohjarakenne, menetelmä ja edellä esitetyt lukuisat sovellutukset soveltuvat teiden ja katujen lisäksi myös parkkialueiden, varastointialueiden, altaiden, aumojen, terminaalien, urheilukenttien ja teollisuuspuistojen maa- pohjien käsittelyyn ja niiden maa-ainesten geoteknisten ominaisuuksien parantamiseen.

Edellä esitettyjä sovellutusmuotoja ja niissä esi- tettyjä piirteitä voidaan yhdistellä haluttujen ratkaisujen aikaansaamiseksi. Kuvioiden lyhyt selostus Esitetyn ratkaisun joitakin sovellutusmuotoja esi- tetään yksityiskohtaisemmin seuraavissa kuvioissa, joissa kuvio 1 esittää kaavamaisena ja yksinkertaistettuna kaaviona tierakenteen eri kerroksia, kuvio 2 esittää kaavamaisena ja yksinkertaistettuna kaaviona erään sideainestabiloidun rakennekerroksen koos- tumusta, kuvio 3 esittää kaavamaisena ja yksinkertaistettuna kaaviona eräitä lisäpiirteitä ja aineosia, joita stabi- N loidussa rakennekerroksessa voi olla, N kuviot 4 - 7 esittävät kaavamaisesti eräitä vaippa- S rakenteiden mahdollisia profiileja ja rakenteita, 3 kuviot 8 ja 9 esittävät vaipparakenteita, jotka on E 30 sovitettu pituussuunnassa vierekkäin leveämmän tierakenteen n osalle, N kuvio 10 esittää kaavamaisesti erään tierakenteen S poikkileikkausta tie pituussuunnasta päin nähtynä, N kuviot 11 — 14 esittävät kaavamaisesti eräitä vaip- parakenteen saumarakenteita,

kuvio 15 esittää kaavamaisesti erästä vaipparaken- netta, joka käsittää kaasuja läpäisevän osuuden, kuvio 16 esittää kaavamaisesti yksityiskohtaa eräästä vaipparakenteesta, joka käsittää aaltomaisen poh- japrofiilin, kuvio 17 esittää kaavamaisesti erästä laitetta tie- tai pohjarakenteen stabiloimiseksi sideaineen ja vaippara- kenteen avulla, kuvio 18 esittää kaavamaisesti pituussuunnassa päin nähtynä erästä vaipparakennetta, joka ympäröi sideainesta- biloitua massaa ja jonka sisällä on jäykisteitä, kuvio 19 esittää kaavamaisesti ja pituussuunnassa päin nähtynä erästä tierakennetta, jonka reunoissa on vaip- parakenteen sisään sovitetut sideainestabiloidut reunaosat, ja kuvion 20 esittää kaavamaisesti ja poikkisuunnassa päin nähtynä tierakennetta, jossa on kevennysrakenne, joka ylittää tiepohjassa olevan painauman.

Selvyyden vuoksi esitettyjen ratkaisujen eräät to- teutusmuodot ovat esitetyt kuvioissa yksinkertaistettuina.

Kuvioissa on käytetty samoja viitenumeroita viittaamaan sa- moihin elementteihin ja piirteisiin.

Eräiden sovellutusmuotojen yksityiskohtainen kuvaus Kuviosta 1 nähdään, että tierakenne 1 käsittää tyy- pillisesti pohjamaan 2, jonka päällä on tien päällysrakenne N 3. Päällysrakenne 3 käsittää useita päällekkäisiä kerrok- N sia, joita voivat olla kulutuskerros 4, kantava kerros 5, S jakava kerros 6 ja suodatinkerros 7. Rakennekerroksia voi 3 olla tilanteesta riippuen enemmän tai vähemmän.

Rakenneker- = 30 rokset voivat olla sinänsä tunnettuja rakenteeltaan ja omi- N naisuuksiltaan.

Yksi tai useampi näistä rakennekerroksista N voidaan käsitellä kovettuvalla sideaineella ja sovittaa S vaipparakenteen sisään rakennekerroksen stabiloimiseksi.

N Kuviossa 2 on esitetty, että stabiloitu rakenneker- ros 8 käsittää kovettuvaa sideainetta 9, jolla rakenneker- roksen 8 kiviaines 10 on lujitettu.

Kiviaines 10, voi olla esimerkiksi hiekkaa, soraa, sepeliä, mursketta tai vastaa- vaa. Stabiloitu materiaali tai massa on lisäksi sovitettu vaipparakenteen 11 rajaamaan tilaan. Vaipparakenne 11 voi olla tässä dokumentissa kuvatun kaltainen.

Kuviossa 3 on listattu lisäpiirteitä, joita sideai- nestabiloidussa rakennekerroksessa voi olla. Kuten edellä tässä dokumentissa on mainittu, voi vaipparakenteen sisään sovitettu massa käsittää kuitulujitetta 12 ja massa voi olla vaahdotettu 13, Edelleen voidaan kiviaineksen stabilointiin käyttää esimerkiksi geopolymeeriä tai alakaliaktivoituvaa seosta 14. Lisäksi voi massaan olla sekoitettuna täyteai- netta 15 ja sen lujuutta voidaan parantaa käyttämällä eril- lisiä jäykiste-elementtejä 16. Massa voi olla sähköä joh- tavaa 17 ja varaavaa.

Kuvioissa 4 ja 5 esitetyt vaipparakenteet 11 käsit- tävät kukin kaksi päällekkäistä tien pituussuuntaista kal- voa 18a, 18b, joiden pituussuuntaiset reunat 19a, 19b on suljettu ja joiden väliin kovettuvalla sideaineella käsi- telty materiaali on sovitettu. Tällöin kalvot 18a, 18b muo- dostavat reunojen kiinnityksen jälkeen tuubin, jolla on suljettu poikkileikkausmuoto.

Toisaalta on myös mahdollista se, että reunoja 19a. 19b ei kiinnitetä toisiinsa, vaan kalvot 18a, 18b limitetään toisiinsa nähden, tai vaihtoehtoisesti kalvot taitellaan reunoissa niin, että saadaan muodostettua haluttu rakenne.

o Kuvioissa 4 ja 5 yläpuolen kalvo 18a muodostaa kan- N nen K ja alaosan kalvo 18b muodostaa pohjan P. Yläpuolen . kalvo 18a on sovitettu ulottumaan tierakenteen poikkisuun- <Q nassa alapuolen kalvoa 18b leveämmälle, jolloin yläpuolen 3 30 kalvon 18a molemmissa pituussuuntaisissa reunoissa on sii- E vekkeet 20. Kansi K on siis leveämpi kuin pohja P, jolloin o alaspäin viistot siivekkeet 20 voivat ohjata vettä poispäin 5 tierakenteesta. Siivekkeiden 20 pituus voidaan valita ha- N lutuksi. N 35 Kuvioissa 6 ja 7 on esitetty putkimaisen muodon omaavat vaipparakenteet 11, jotka voivat käsittää yhden tai useamman sauman tai niillä voi olla saumaton rakenne. Kuten havaitaan, voidaan vaipparakenteen 11 poikkileikkauksen muoto valita tapauskohtaisesti. Poikkileikkaus voi olla kulmikas, kaarevia muotoja omaava tai niiden yhdistelmä. Edelleen voidaan vaipparakenteen leveys L valita tien ajo- radan leveyden mukaan ja se voi käsittää yhden ajoradan tai kaksi ajorataa. Korkeus H voidaan valita tapauskohtaisesti. Kuviossa 8 on sovitettu kaksi vaipparakenteen 11 sisässä olevaa stabiloitua rakennekerrosta 8a, 8b vierek- käin tie pituussuuntaisesti, jolloin voidaan kattaa le- veämpi tie. Kuten havaitaan, voi rakennekerrosten muoto olla epäsymmetrinen, eli ne voivat olla keskellä paksumpia kuin reunoissa, jolloin saadaan helposti muodostettua tien ylä- pintaan kaareva pinta, jolla on kaato reunoille päin. Ra- kennekerrosten 8a ja 8b välisen pituussuuntaisen sauman kohdalle voidaan sovittaa saumanauha 21 tai vastaava ele- mentti. On selvää, että rakennekerroksia voi olla järjes- tettynä rinnakkain useampiakin kuin kaksi. Niinpä voidaan muodostaa ajoneuvotien reunaan kevyenliikenteen ajorata kolmannen rakennekerroksen avulla, tai voidaan tehdä ohi- tuskaista, linja-autopysäkki tai muu levennys haluttuun kohtaan tietä.

Kuviossa 9 on sovitettu keskenään samanlaisia sta- biloituja rakennekerroksia 8a, 8b vierekkäin. Saumakohta voidaan täyttää yläpuolelle sovitettavan kiviaineksen o avulla tai esimerkiksi bitumilla tai jollakin muulla elas- N tisella massalla. . Kuviossa 10 on esitetty eräs tierakenne 1, jossa ? sideainestabiloitu rakennekerros 8 on kantava kerros 5, 3 30 jonka päälle on sovitettu vielä tasaava kerros 22. Tasaava E kerros 22 voi olla suojakerros tai kerros, joka mahdollistaa o tienpinnan muotoilun ja suojaa vaipparakennetta 11. Tasaava 5 kerros 22 voi olla mursketta. Ylimpänä on kulutuskerros 4, N joka voi olla mursketta, öljysoraa, betonia tai asfalttia. N 35 Vaipparakenteen 11 ympäröimän rakennekerroksen 8 alapuo-

lella voi olla normaalit päällysrakenteeseen 3 kuuluvat ja- kava kerros 6 ja suodatinkerros 7 sekä tietysti päällysra- kenteen 3 alapuolinen pohjamaa 2. Kuviossa 11 on esitetty vaipparakenteen 11 sauma S, joka on limisauma. Limisauma voi käsittää hitsausliitoksen 23 tai vaihtoehtoisesti sauma S voi olla kiinnitetty lii- malla tai vastaavalla.

Kuviossa 12 esitetty sauma S on puskusauma, joka voi olla vahvistettu liima-aineen tai massan 24 avulla.

Kuviossa 13 sauma S on myös puskusauma, mutta tällä kertaa sauma S on vahvistettu saumanauhan 25 avulla.

Kuviossa 14 sauma-alueelle S on järjestetty kaasua läpäisevä nauha 26 tai osuus. Nauha 26 voi olla sellainen, että se estää nesteen läpäisyn lävitseen, mutta päästää kaasun läpi.

Kuviossa 15 on esitetty vaipparakenne 11, jonka ra- kenne käsittää kaasua läpäisevän osuuden 27. Osuus 27 voi olla vaipan 11 yläpuolisella osuudella, jolloin kaasut luon- taisesti siirtyvät sen läpi ulos rakenteesta. Materiaali tällä osuudella 27 voi olla sellainen, että se estää nesteen läpäisyn lävitseen, mutta päästää kaasun läpi. Vaipparaken- teen 11 muoto voi toki olla minkälainen tahansa tätä piir- rettä sovellettaessa.

Kuviossa 16 on esitetty, että vaipparakenteen 11 pohja 18b, tai jokin muu osuus, voi käsittää profiloidun o osuuden 28, jolla voi olla aaltomainen muoto. Aaltomaisuus S voi olla kulmikas tai kaarevan muodon omaava. Aaltomaisen . profiilin yhteydessä vaipparakenteen 11 sisäpinnan puolella P voi olla tankomaisia jäykisteitä 29 tai köysiä 30. Edelleen 3 30 voi vaipparakenne 11 käsittää sähköjohtimia 31 ja tietolii- E kennekaapeleita 32. Lisäksi vaipparakenne 11 voidaan varus- n tella esimerkiksi voima-antureilla 33 ja lämpötilaa moni- = toroivilla kaapeleilla 34. Mainitut varusteet 29 - 34 voivat N sijaita muuallakin kuin aaltomaisen profiilin pohjassa.

N

Kuviossa 17 on esitetty laite 35 tierakenteen 1 rakennekerroksen käsittelemiseksi.

Laite käsittää liikutel- tava vaunun 36, jossa on terälaite 37 maa-aineksen irrot- tamiseksi tierakenteen 1 pinnasta samalla kun laitetta 35 liikutetaan ajosuunnassa A.

Terälaite 37 voi olla esimer- kiksi jyrsin.

Irrotettu kiviaines, tai vaikka vanha as- faltti, kuljetetaan kuljettimella 38 syöttölaitteelle 39, jossa materiaalin sekaan sekoitetaan säiliöstä 40 sideai- netta sen stabiloimiseksi.

Syöttölaite 39 käsittää sekoit- timen 41, jossa kovettuva massa muodostetaan.

Säiliöitä 40 voi olla tietenkin useampia, mikäli stabiloinnissa käyte- tään useampaa aineosaa.

Muodostettu massa syötetään kahden kalvon väliin.

Kalvoa voidaan syöttää syöttörullilta 42a, 42b.

Kalvojen reunat voidaan yhdistää saumauslaitteen 43 avulla.

Vaihtoehtoisesti syötetään vain yhtä kalvoa yhdeltä syöttörullalta 42a ja käännetään ohjainelimien avulla sen reunat ylöspäin ja lopulta tuubimaisesti yläpintaan, jossa sauma voidaan kiinnittää saumauslaitteen 43 avulla.

Muodos- tettu putkimainen vaipparakenne 11 ja sen sisällä oleva stabiloitu massa syötetään yhtenäisenä rakennekerroksena 8 kaltevaa syöttöpintaa 44 pitkin laitteen 35 takapuolelle.

Laite 35 pystyy siis tekemään rakennekerrosta 8 jatkuvana prosessina samanaikaisesti, kun se liikkuu suunnassa A. laite 35 laskee peräpäästään geotuubia suunnassa B.

Syöt- töpinta 44 voi olla tasomainen pinta, tai se voi käsittää o rullia tai muita vierintäelimiä.

Edelleen voi se yhteydessä S olla tärytin V, jolloin sideainestabiloitu massa tulee tii- . vistetyksi siirtyessään laitteesta 35 tiepohjaan. <Q Kuviossa 18 on esitetty eräs rakennekerros 8, jossa 3 30 vaipparakenne 11 ympäröi sideainestabiloitua massaa Ja E jonka sisällä on jäykisteitä 16. Jäykisteet voivat olla o kiinnitetyt vaipparakenteen 11 pohjaan P, johon kohdistuu 5 käytön aikana vetorasitusta taivutuksen johdosta.

Jäykis- N teillä voi olla esimerkiksi I-profiili ja ne voivat olla N 35 metallia, muovimateriaalia tai komposiittimateriaalia.

Kuvio 19 esittää erästä tierakennetta 1, jonka pääl- lysrakenteessa 3 on vaipparakenteen 11 ympäröimä sideai- nestabiloitu rakennekerros 8. Lisäksi on myös tierakenteen 1 reunoissa vaipparakenteen 11 sisään sovitetut sideai- nestabiloidut reunaosat 8c, 8d. Nämä reunaosat 8c, 8d voivat muodostaa tierakenteen penkan tai pientareen ja voivat sillä tavoin nopeuttaa tien rakentamista ja helpottaa tienpitoa. Fdelleen voi reunaosissa 8c, 8d olla valmis ojaprofiili 45, teknisiä installaatioita 46 tai kannattimia 47. Tekniset installaatiot 46 voivat olla esimerkiksi johtimia, mittaus- laitteita ja kiinnitysosia. Kannattimet 47 voivat olla esi- merkiksi kaiteiden, valaisinpylväiden, liikennemerkkien ja vastaavien tukemiseen ja kiinnittämiseen tarkoitettuja eli- miä. Edelleen voi reunaosissa 8c, 8d olla integroidut tai erilliset laajennusosat 8e, jotka myös käsittävät sideai- nestabiloidun ja vaipparakenteen ympäröimän rakenteen. Laa- jennusosan avulla voidaan tukea tierakenteen vastapenkkaa ja nopeuttaa tien rakentamista. Edelleen voidaan helpottaa tien kunnossapitoa ja parantaa turvallisuutta, kun tien reunojen kasvillisuutta voidaan ehkäistä.

Kuviossa 20 on esitetty vaipparakenteen 11 sisään sovitetun sideainestabiloidun rakennekerroksen 8 käyttö painauman 49, notkelman, uoman tai vastaavan ylityksessä. Stabiloitu rakennekerros 8 on osa päällysrakenteen 3 kan- tavaa kerrosta 5a, 5b ja se voi käsittää pituussuuntaisia o jäykisteitä 16. Massa vaipparakenteen 11 sisällä voi olla S vaahdotettu, jolloin rakennekerroksen 8 paksuus voi olla . suuri ilman varaa, että sen oma massa kasvaa liiaksi. Ra- <Q kennekerros 8 voi siten olla kevennysrakenne, jonka avulla 3 30 tien rakentamista voidaan nopeuttaa merkittäväsi ja säästää E täyttömaan kuljetusta. 0 Kuvioissa ratkaisua on esitelty tierakenteen yhtey- = dessä, mikä onkin ratkaisun merkittävä käyttökohde. Näiden N lisäksi edellä esitettyjä piirteitä ja yksityiskohtia voi- N 35 daan käyttää erilaisten kenttien ja varastoalueiden pohja-

rakenteissa. Tällöin voidaan sovittaa useita vaipparaken- teen ja sideainestabiloidun massan muodostamia pohjaele- menttejä vieri viereen. Saumakohdat voidaan suojata eril- lisillä suojakalvoilla tai kermeillä. Pintaan voidaan ap- plikoida pintakerros, joka suojaa rakennetta ja antaa käyt- tötarkoituksen mukaiset ominaisuudet rakenteelle.

Esitetty ratkaisu soveltuu myös hallien ja suuriko- koisten rakennusten pohjamaiden ja perustusten stabiloin- tiin. Edelleen myös erilaisten altaiden ja aumojen pohjat voidaan stabiloida tässä dokumentissa esitetyllä tavalla.

Kuviot ja niiden selitys ovat tarkoitetut ainoas- taan havainnollistamaan keksinnön ajatusta. Keksinnön suoja-ala on kuitenkin määritelty hakemuksen patenttivaa- timuksissa.

oO

N O N

K <Q o

O

I jami a 0) st

KK LO O N O N

Claims (32)

Patenttivaatimukset

1. Pohjarakenne (1), joka käsittää: pohjamaan (2); päällysrakenteen (3), joka on muodostettu pohjamaan (2) päälle ja käsittää useita päällekkäisiä rakennekerrok- sia; ja jossa ainakin yksi mainituista rakennekerrok- sista on stabiloitu ainakin yhden kovettuvan sideaineen avulla ja muodostaa sideainestabilointikerroksen (8); tunnettu siitä, että ainakin yhtä mainituista päällysrakenteen (3) si- deainestabilointikerroksista (8) ympäröi valpparakenne (11).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen pohjarakenne, tunnettu siitä, että vaipparakenteen (11) sisään sovitettu sideainesta- bilointikerros (8) käsittää kiviainesta (10) ja ainakin yhtä kovettuvaa sideainetta (9).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen pohjara- kenne, tunnettu siitä, että vaipparakenteen (11) sisään sovitettu sideainesta- bilointikerros (8) on geopolymeeriä tai alkaliaktivoituvaa o kovettuvaa seosta (14).

S N

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1 - 3 mu- ? kainen pohjarakenne, tunnettu siitä, että 3 30 vaipparakenteen (11) sisään sovitettu sideainesta- E bilointikerros (8) käsittää ainakin yhtä kuitulujitetta o (12).

5 N 5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1 - 4 mu- N 35 kainen pohjarakenne, tunnettu siitä, että vaipparakenteen (11) sisään sovitetun sideainesta- bilointikerroksen (8) puristuslujuus on ainakin 0.1 Mpa.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1 - 5 mu- kainen pohjarakenne, tunnettu siitä, että vaipparakenteen (11) sisään sovitettu sideainesta- bilointikerros (8) on vaahdotettu (13).

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1 - 6 mu- kainen pohjarakenne, tunnettu siitä, että vaipparakenteen (11) sisään sovitettu sideainesta- bilointikerros (8) käsittää lisäksi ainakin yhtä täyteai- netta (15), joka on ei-kiviainesta.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1 - 7 mu- kainen pohjarakenne, tunnettu siitä, että vaipparakenteen (11) sisään sovitettu sideainesta- bilointikerros (8) käsittää lisäksi ainakin yhden jäykiste- elementin (16).

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1 - 8 mu- kainen pohjarakenne, tunnettu siitä, että vaipparakenne (11) on taipuisaa kalvomaista materi- aalia.

o

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1 - 9 mu- N kainen pohjarakenne, tunnettu siitä, että . vaipparakenne (11) on nestettä ja kiintoainetta lä- <Q päisemätön. 3 30 E

11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1 - 10 mu- o kainen pohjarakenne, tunnettu siitä, että 5 vaipparakenne (11) käsittää ainakin yhden lujit- N teen. N 35

12. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1 - 11 mu- kainen pohjarakenne, tunnettu siitä, että vaipparakenteen (11) poikkileikkaus pohjarakenteen (1) poikkisuunnassa tarkasteltuna käsittää ainakin yhden profiloidun osuuden (28), jolla on aaltomainen muoto käsit- täen vuorottaisia harjoja ja laaksoja.

13. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1 - 12 mu- kainen pohjarakenne, tunnettu siitä, että vaipparakenne (11) käsittää kaksi päällekkäistä pohjarakenteen (1) pituussuuntaista kalvoa (18a, 18b), joi- den pituussuuntaiset reunat (19a, 19b) on suljettu ja joiden väliin kovettuvalla sideaineella (9) käsitelty materiaali on sovitettu.

14. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1 - 12 mu- kainen pohjarakenne, tunnettu siitä, että vaipparakenne (11) käsittää pohjarakenteen (1) pi- tuussuuntaisen kalvon, jonka pituussuuntaiset reunat on taitettu yhteen ja kiinnitetty toisiinsa, jolloin on muo- dostunut suljetun poikkileikkauksen omaava putkimainen muoto.

15. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1 - 12 mu- kainen pohjarakenne, tunnettu siitä, että o vaipparakenne (11) on saumaton tuubi.

S N 16. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1 - 12 mu- <Q kainen pohjarakenne, tunnettu siitä, että 3 30 vaipparakenne (11) käsittää erilliset alapuolen E kalvon (18b) ja yläpuolen kalvon (18a), jotka rajaavat yh- 0 dessä tilan sideainestabilointikerrokselle (8), ja jossa = yläpuolen kalvo (18a) on sovitettu ulottumaan pohjaraken- N teen (1) poikkisuunnassa alapuolen kalvoa (18b) leveäm- N 35 mälle, jolloin yläpuolen kalvon (18a) molemmissa pituus- suuntaisissa reunoissa on siivekkeet (20).

17. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1 - 16 mu- kainen pohjarakenne, tunnettu siitä, että vaipparakenteen (11) yläpinta on suora taso.

18. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1 - 16 mu- kainen pohjarakenne, tunnettu siitä, että vaipparakenteen (11) yläpinnan poikkileikkaus on pohjarakenteen (1) pituussuunnassa päin tarkasteltuna kaa- reva ja viettää pohjarakenteen (1) molempia pituussuuntai- sia reunoja kohti.

19. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1 - 18 mu- kainen pohjarakenne, tunnettu siitä, että vaipparakenne (11) ja sen sisään sovitettu sideai- nestabilointikerros (8) ulottuu yhtenäisenä rakenteena koko pohjarakenteen (1) leveydelle, jolloin sen leveys vastaa pohjarakenteen (1) leveyttä.

20. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1 - 18 mu- kainen pohjarakenne, tunnettu siitä, että pohjarakenne (1) käsittää ainakin kaksi vaippara- kenteen (11) sisään sovitettua sideainestabilointikerrosta (8a, 8b).

o

21. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1 - 20 mu- N kainen pohjarakenne, tunnettu siitä, että . pohjarakenne on tierakenne; ja <Q tierakenteen (1) kummassakin pituussuuntaisessa 3 30 reunassa on tien reunaosuus ja että ainakin yksi reunaosuus E käsittää ainakin yhden vaipparakenteen (11) sisään sovite- o tun sideainestabilointikerroksen (8c, 84). 5 N

22. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1 - 21 mu- N 35 kainen pohjarakenne, tunnettu siitä, että vaipparakenne (11) tai sen sisään sovitettu sideai- nestabilointikerros (8) on varustettu ainakin yhdellä kaa- pelilla (31, 32).

23. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1 - 22 mu- kainen pohjarakenne, tunnettu siitä, että vaipparakenne (11) tai sen sisään sovitettu sideai- nestabilointikerros (8) on varustettu ainakin yhdellä mit- tauslaitteella (33, 34).

24. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1 - 23 mu- kainen pohjarakenne, tunnettu siitä, että vaipparakenteen (11) rajaamaan tilaan sovitettu si- deainestabilointikerros (8) on sähköä johtavaa (17) ja on sovitettu toimimaan itsessään sähkönjohtimena.

25. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1 - 24 mu- kainen pohjarakenne, tunnettu siitä, että vaipparakenteen (11) rajaamaan tilaan sovitettu si- deainestabilointikerros (8) on sähköä johtavaa (17) ja on sovitettu toimimaan sähköä varaavana elementtinä.

26. Laite pohjarakenteen rakennekerroksen käsitte- lemiseksi, joka laite (35) on liikuteltava vaunu (36); tunnettu siitä, että laite (35) käsittää: o ainakin yhden ensimmäisen syöttölaitteen (42a, 42b, O 44) ainakin yhden kalvomaisen vaipparakenteen (11) syöttä- N miseksi pohjarakenteeseen (1); P ainakin yhden toisen syöttölaitteen (40) maa-ainek- 3 30 sen (10) käsittelemiseksi kovettuvalla sideaineella (9) si- E deainestabiloidun massan (8) muodostamiseksi; ja n ainakin yhden kolmannen syöttölaitteen (39, 41) = mainitun sideainestabiloidun massan (8) syöttämiseksi vaip- N parakenteen (11) rajaamaan tilaan. N 35

27. Patenttivaatimuksen 26 mukainen laite, tun- nettu siitä, että laite (35) käsittää lisäksi terälaitteen (37) maa- aineksen (10) irrottamiseksi pohjarakenteesta (1); mainittu toinen syöttölaite (40) on sovitettu kä- sittelemään irrotetun maa-aineksen (10) sideaineella (9); ja mainittu ensimmäinen syöttölaite (42a, 42b, 44) on sovitettu asentamaan vaipparakenteen (11) ja stabilointi- aineella käsitellyn irrotetun maa-aineksen (8) takaisin pohjarakenteeseen (1).

28. Menetelmä pohjarakenteen stabilointiin, jossa menetelmässä käsitellään pohjarakenne (1) ainakin yhdellä stabilointiaineella (9) sen puristuslujuuden paranta- miseksi; tunnettu siita, etta järjestetään stabiloitu pohjarakenteen rakenneker- ros (8) vaipparakenteen (11) rajaamaan tilaan.

29. Patenttivaatimuksen 28 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että otetaan olemassa olevasta pohjarakenteesta (1) ki- viainesta (10); käsitellään kiviaines (10) kovettuvalla sideai- S neella (9); N syötetään stabilointikäsitelty kiviaines (8) vaip- . parakenteen (11) rajaamaan tilaan; ja <Q palautetaan otettu kiviaines (10) käsittelyn jäl- 3 30 keen takaisin pohjarakenteeseen (1). i 0

30. Patenttivaatimuksen 28 tai 29 mukainen mene- = telmä, tunnettu siitä, että N suoritetaan stabilointi ilman uuden kiviaineksen N 35 lisäämistä.

31. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 28 - 30 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suojataan stabiloitu rakennekerros (8) kosteudelta vaipparakenteen (11) avulla.

32. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 28 - 31 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että estetään stabiloidun rakennekerroksen (8) materiaa- lien liukeneminen ja huuhtoutuminen ympäristöön vaippara- kenteen (11) avulla. oO

N

O

N

K <Q o

O

I jami a 0) +

PP

LO

O

N

O

N