Kevytsoran materiaaliominaisuudet

Leca-soran mekaaniset ominaisuudet vaihtelevat kevytsorarakeiden koon ja paisumisasteen perusteella. Pienemmät rakeet ovat pääsääntöisesti kestävämpiä kuin isot rakeet. Leca-soran geoteknisiä ja muita ominaisuuksia on esitetty alla olevissa taulukoissa. Kevytsoran materiaaliominaisuudet tekevät siitä ihanteellisen tuotteen erilaisiin geoteknisiin hankkeisiin.

Kaikki Leca-soratuotteet ovat CE-merkittyjä. Tuotteiden standardien mukaiset suoritustasoilmoitukset löytyvät tuotesivuilta ja EPD-ympäristöselosteet tältä sivulta.

Leca-sora 4–32 mm:iä geotekniset ominaisuudet. 

(1) aina vedenpinnan päällä
(2) jännitystilariippuvainen
(3) kevytsoran vastaavuus eristävyyden kannalta (ai) 0,7 m syvyydessä,
kuivatiheys ≤ 400 kg/m³, alla 0,15 m kuivatuskerros. Vertailumateriaalina hiekka (ai=1). Vaikeissa olosuhteissa lämmönjohtavuus voi olla suurempi. 

Leca-sora 4–32 mm teknisiä ominaisuuksia.
 

Kevytsoran tiheys

Leca-sora 4–32 mm:n kuivairtotiheys työmaalle tuotaessa on noin 260 kg/m³. Kevytsoran tilavuus pienenee löyhästä tilasta tiivistettäessä noin 10 %, joten tiivistämisen jälkeen rakenteen kuivairtotiheys nousee hieman, ollen noin 300 kg/m³. Kevytsoran todellisen tiheyden rakenteessa arvioimiseen tulee lisäksi huomioida seuraavat asiat:

• Rakeiden kuivairtotiheys
• Absorboituneen veden määrä 
• Rakeiden pintojen huokoisuus 
• Rakeiden keskimääräinen raekoko 
• Kuivatusolosuhteet
• Pohja- tai orsiveden taso kevytsorakerroksessa 

Edellä esitetyt ominaisuudet huomioiden kevytsorarakenteen tilavuuspainoksi pohjaveden yläpuolella on määritetty 4,0 kN/m³, jota käytetään kevennysrakenteiden mitoituksessa normaaleissa olosuhteissa. 

Kokoonpuristuvuus ja kuormituskestävyys

Staattinen puristuskoe: 

Tiivistetylle Leca-soralle 4–32 mm sallitaan 200 kPa tasainen laaja-alainen kuormitus (ns. ”ödometrikuomitus”), jolloin kerroksen kokoonpuristuma on noin 1,0 %.

2 % ja 10 % kokoonpuristumaan vaadittava kuorma ilmoitetaan standardin EN 15732 liitteen B mukaan. Kokeessa kevytsoranäytettä kuormitetaan jatkuvasti lisäten kuorman suuruutta. Leca-soran eri raejakaumien puristuma tasaisen staattisen kuorman alla (=murskautuvuus) on esitetty alla olevassa kuvassa. 4–32 mm kevytsoran 2 % ja 10 % kokoonpuristumaan vaadittavat kuormat ovat n. 400 kPa ja 750 kPa. 

Syklinen kuormitus:   

Leca-sora kestää syklistä kuormaa hyvin. Kevytsora 4–32 mm:n suhteellinen kokoonpuristuma on kahden miljoonan kuormitussyklin jälkeen alle 0,4 % 120 kPa pystysuuntaisella kuormalla. 

Lujuus- ja muodonmuutosominaisuudet

Leikkauskestävyyskulma (kitkakulma): 

Leca-sora 4–32 mm:n leikkauskestävyyskulma (kitkakulma) tiivistetyssä rakenteessa on 37°. 

E-moduuli: 

Leca-soran kantavuus (E-moduuli toistokuormituksessa, E2) liikennekuormitetussa rakenteessa on jännitystilariippuvainen ja vaihtelee välillä 30-80 MPa. Päällysrakenteen mitoituksessa kevytsoran E-moduulina käytetään 50 MPa:n ominaisarvoa.

Lämpötekniset ominaisuudet

Lämmönjohtavuus: 

Leca-soran lämmönjohtavuuteen vaikuttavat mm. kevytsoran irtotiheys, rakeiden kiintotiheys, raekoko, vesipitoisuus ja lämpötila. Vesipitoisuuden kasvaessa lämmönjohtavuus kasvaa. Leca-sora 4–32 mm:n lämmönjohtavuus vaihtelee alla olevan taulukon mukaisesti. Mitoituksessa käytetään lämmönjohtavuuden arvona 0,15 W/mk (vesipitoisuus n. 30 paino-%). 

Kevytsoran lämmönjohtavuus eri vesipitoisuuksissa (EN 15732:2012)

Kemialliset ominaisuudet ja kestävyys

Liukoisuus ja pH: 

Leca-sora on epäorgaaninen keraaminen materiaali ja inertti muita materiaaleja kohtaan. Keraamisena materiaalina se kestää rakennustyömaalla esiintyviä kemikaaleja, kuten happoja, suoloja, emäksiä sekä orgaanisten aineiden vaikutukset. 

Kemiallisesti Leca-sora on hieman emäksinen. Sen pH on n. 9–11. Kevytsoran pH voi vaihdella vuosittain riippuen mm. valmistuksessa käytettävästä savesta. 

Kevytsora sisältää samat metallit ja muut alkuaineet kuin valmistuksessa käytetty savi. Valmistusprosessissa ne ovat sitoutuneet oksideiksi. Kevytsorasta ei liukene haitallisia aineita ympäristöön. Liukoisuusominaisuuksiltaan kevytsoraa voidaan verrata tavanomaisiin maamateriaaleihin. Todetut liukoisuudet ja pitoisuudet eivät aiheuta terveys- tai ympäristöriskiä.

Korroosio: 

Leca-sora on metallien tai muovien korroosioympäristönä verrattavissa karkearakeiseen vettä hyvin läpäisevään maa-ainekseen, jossa ei ole orgaanista ainesta tai muitakaan epäpuhtauksia. Karkearakeisessa materiaalissa korroosioriski pohjavedenpinnan yläpuolella on tavallisesti pieni. 

Sähkönjohtavuudeltaan Leca-sora vastaa lähinnä silttiä. Kevytsorasta ei liukene haitallisia tai korroosiota edistäviä aineita. Tavallisesti kevytsoran kloridipitoisuus on alle 0,01 % ja rikkipitoisuus alle 0,02 %. Kevytsorasta todetut liukoisuudet ja pitoisuudet eivät edistä korroosion etenemistä. 

Kuivissa olosuhteissa kevytsorakerroksessa tapahtuva korroosio on erittäin hidasta. Kastuessaan kevytsora aiheuttaa, kevytsoran rakeiden muodosta johtuen, metallin pinnalla pistemäisiä alueita, joiden happi- ja vesipitoisuus poikkeavat ympäristöstä, mikä voi johtaa korroosioparin muodostumiseen. Estämällä kosteuden pääsy kevytsorakerrokseen voidaan ennaltaehkäistä korroosion käynnistymistä. 

Metalliputkien yms. käyttöiän pidentämiseksi niin kevytsorassa kuin tavanomaisissa maamateriaaleissa on syytä tehdä korroosiosuojaus estämällä rakeisen materiaalin ja metallipinnan välinen kosketus esimerkiksi muovikalvolla tai metallirakenteen pinnoitteella (maalaus, pinnoitus, bitumisively, tms.) kunkin materiaalin ohjeiden mukaisesti. 

Kestävyys:

Leca-sora kestää hyvin erilaisia polttoaineita, tiesuolaa ja muita liikenteestä peräisin olevia kemiallisia aineita. Lisäksi kevytsora kestää hyvin jäätymis- ja sulamissyklejä eikä se normaaleissa olosuhteissa vaurioidu jäätymisen vuoksi. Kevytsora kestää hyvin korkeita lämpötiloja ja se kuuluu paloturvallisuusluokkaan palamaton (A1). 

 

Kosteustekniset ominaisuudet

Kapillaarinen nousukorkeus: 

Kevytsorassa veden kapillaariseen nousukorkeuteen vaikuttavia tekijöitä ovat raekokojakauma, pölyisyys, tiheys ja rakeissa olevat huokoset. Kapillaarivoimat heikentyvät huokoskoon kasvaessa, jolloin raekoko tavallisesti kasvaa ja tiheys pienenee.

Kapillaarisen vedennousun tehokkaasti katkaiseva lajike on Leca-sora KAP 4–20 mm. Tämä kevytsoralajike käsitellään tehtaalla lisäaineella, millä varmistetaan kapillaarisen nousukorkeuden jäävän alle 100 mm:iin, mikä on merkittävästi pienempi kuin soralla tai murskeella. Käsittelyaine ei sisällä haitallisia aineita eikä muutu ajan myötä. Lajikkeen Leca-sora KAP 4–20 mm raekoko on 4–20 mm ja pienin toimituserä 20 m³. 

Kosteus (vesipitoisuus) ja tasapainokosteus: 

Valmistuksen jälkeen kevytsora on täysin kuivaa ja pölyämisen estämiseksi materiaalia on kasteltava. Kevytsoran huokostilassa vesi voi esiintyä vapaana vetenä tai tiivistyneenä rakeiden ulkopintaan. Lisäksi rakeiden sisäisiin huokosiin on mahdollista imeytyä vettä. 

Kevytsoran kosteuskäyttäytymiseen vaikuttaa oleellisesti huokosjakauma ja ominaispinta-ala. Pienemmän raejakauman kevytsoralla on pääasiassa pienempi ominaispinta-ala johtuen rakeiden polton aikana sintraantuneesta pinnasta. Murskaamalla hienonnetulla materiaalilla on sitä vastoin suurempi ominaispinta-ala.

Kevytsorarakeiden sisällä olevien huokosten tilavuus on kuitenkin suuri, joten rakeet voivat adsorboida merkittäviä määriä vettä. Veden kanssa kosketuksissa oleva kevytsora voi sitoa itseensä vettä jopa 80 % kuivapainostaan. Sitoutunut vesimäärä ei vaikuta juurikaan kevytsoran mekaanisiin ominaisuuksiin, mutta lämmönjohtavuuteen sillä on selkeä merkitys. 

Kevytsoran tasapainokosteus on alle 0,2 % +20 °C:ssa. Tasapainokosteus on kosteustila, johon materiaali vallitsevissa olosuhteissa asettuu. Kevytsoran hygroskooppinen tasapainokosteus RH 100 %:ssa on alle 0,5-0,6 paino-%, joka vastaa noin 1,5 kg/m³ vesimäärää. Tämä tarkoittaa sitä, että kevytsorassa saa olla enintään 0,5 paino-% eli 1,5 kg/m³ vettä, jottei rakeita ympäröivän ilman suhteelliseksi kosteudeksi (RH) tulisi 100 %.

Vastaavan rakeisuuden maamateriaaleille RH 100 %:ssa hygroskooppinen kosteuspitoisuus on 0,5–1 paino-% eli 10–20 kg/m³. Hygroskooppinen kosteus ilmaisee vesimäärän, jonka huokoinen aine sitoo ilmasta itseensä tietyssä suhteellisessa kosteudessa. 

Kevytsoran tasapainokosteus. Ylimmäinen käyrä kuvaa tasapainokosteutta Leca-soran kuivuessa ja alimmainen Leca-soran kastuessa.