Tutkimus: Yli 30 vuotta junaradan alla olleet Finnfoamit lämmönjohtavuudeltaan uudenveroiset
Diplomityössä tutkittiin 1990-luvun loppupuolella asennettuja routaeristeitä, jotka oli nostettu maasta junarataosuuden saneeraustöiden yhteydessä. Mukana oli Finnfoamin eristeitä, jotka olivat eristämisominaisuuksiltaan säilyneet lähes uudenveroisina.
Tampereen yliopistolla tehdyssä diplomityössä tutkittiin vuosina 1994–1998 rautatien vaihteiden alle asennettuja routalevyjä, jotka nostettiin ylös vaihteiden vaihtamisen yhteydessä. Radan alta nostettiin kaikkiaan 28 levyä, ja niistä 10 tunnistettiin Finnfoameiksi. 5 kappaletta oli muun valmistajan levyjä ja 13 levyä jäi kokonaan tunnistamatta.
“Tutkimuksessa haluttiin selvittää, missä kunnossa vanhat levyt ovat toiminnallisesti: paljonko ne ovat imeneet vettä vuosikymmenten varrella, miten hyvin ne ovat pysyneet muodossaan ja miten paljon ne johtavat lämpöä”, taustoittaa diplomityön tehnyt DI Mirkka Korpi. Hän työskentelee nykyään Rambollilla projekti-insinöörinä.
“Eristelevyjen laskennallinen käyttöikä rautateillä on noin 40 vuotta, eli ne nostettiin maasta periaatteessa noin 10 vuotta liian “aikaisin”. Olimme silti yllättyneitä, miten hyvässä kunnossa parhaiten säilyneet levyt olivat. Ne ovat kuitenkin olleet maassa vuosikymmeniä kesät talvet niin, että junat ovat ajaneet niiden päältä”, Korpi sanoo.
Diplomityössä tarkasteltiin kolmea tärkeintä levyjen eristyskykyyn vaikuttavaa asiaa: lämmönjohtavuutta, puristuslujuutta sekä vesipitoisuutta. Tutkimukset tehtiin Tampereen yliopiston tutkimuskeskus Terran laboratoriossa.
Lämmönjohtavuus kuin uusilla levyillä
Ratahallintokeskus on vuonna 2002 määritellyt XPS-routalevyiltä vaaditut ominaisuudet, joita vasten levyjä tutkittiin. Esimerkiksi lämmönjohtavuus pitää olla alle 0,037 W/mK. Finnfoamin uusien, infrarakentamisessa käytettävien VR-levyjen lämmönjohtavuusarvot ovat välillä 0,035–0,038 W/mK.
“Mitä pienempi lämmönjohtavuus eristeellä on, sitä paremmin se eristää. Odotimme, että lämmönjohtavuus olisi ollut paljon suurempi, jopa 0,1 tai 0,2 W/mK. Käytetyistä Finnfoamin levyistä tehtyjen levynäytteiden lämmönjohtavuusarvot olivat tutkimuksessa 0,031–0,039 W/mK eli ne vastasivat lämmönjohtavuudeltaan käytännössä uusia levyjä”, Korpi toteaa.
Junaradan alla olevat routaeristeet joutuvat huomattavan syklisen kuormituksen kohteeksi, kun jopa tuhansia tonneja painavat junat kulkevat niiden yli. Tämän vuoksi eristeiltä vaaditaan erityisen suurta kuormituskestävyyttä ja puristuslujuutta. Puristuslujuutta tutkitaan painamalla levyjä kasaan ja selvittämällä, minkä suuruisella puristusjännityksellä levyn kokoonpuristuma on 10 prosenttia. Uuden levyn täytyy kestää vähintään 500 kilopascalin puristusjännitys.
“Testissä Finnfoamin osalta luvut olivat 508,6–700,6 kilopascalia eli puristuslujuus on reilusti enemmänkin kuin mitä uusilta levyiltä vaaditaan. Eristelevyt ovat pitäneet kutinsa hämmästyttävän hyvin”, Korpi summaa.
Tutkimuksessa selvitettiin myös routalevyjen vesipitoisuutta. Levyjen mekaanisen vaurioitumisen ja vesipitoisuuden välillä havaittiin selvä yhteys. Aiemmat tutkimukset ovat osoittaneet ratarakenteessa routalevyihin kertyvän noin 10–12 tilavuusprosentin vesipitoisuuden käyttöiän aikana. Vanhoista Finnfoam-levyistä mitatut arvot vaihtelivat 2,7–8,4 tilavuusprosentin välillä.
Muiden kuin Finnfoamin valmistamien levyjen vesipitoisuudet vaihtelivat laajasti, 3,2 prosentista jopa 34 prosenttiin. Silmämääräisesti vaurioituneimpien levyjen vesipitoisuudet olivat kaikista suurimmat.
Mirkka Korven diplomityö ”XPS-routalevyjen toimivuus ratarakenteessa” tehtiin Väyläviraston toimeksiannosta ja se on hyväksytty elokuussa 2024 Tampereen yliopiston rakennetun ympäristön tiedekunnassa.
