Tutkimus ja kehitys | NRO 1/2025
Testauslaboratorioiden tasokokeet 2024
Betonilaboratorioiden tasokokeet järjestetään vuositttain. Vuoden 2024 tasokokeessa tutkittiin betonin…
Tutkimus ja kehitys | NRO 1/2026
Jouni Punkki, Professori (POP), Betonitekniikka, Aalto-yliopisto
Vuosittain järjestetään tasokokeet akkreditoiduille testauslaitoksille. Tutkittavat testit vaihtelevat vuosittain ja vuonna 2025 testattiin betonin puristuslujuutta sekä laboratorio- että porakoekappaleilla. Laboratoriokoekappaleiden osalta tulosten hajonta oli vähäistä, mutta porakoekappaleilla hajonta oli yllättävänkin suurta.
Vuoden 2025 tasokokeet keskittyivät betonin puristuslujuuteen. Kokeet tehtiin sekä laboratoriokoekappaleilla (150 mm lieriöillä) että porakoekappaleilla. Tasokokeisiin osallistui yhteensä 9 eri tahoa (yrityksiä ja korkeakouluja). Joistakin yrityksistä tasokokeisiin osallistui eri toimipisteitä tai useampi puristuskoneita. Siten laboratoriokoekappaleiden osalta osallistujia oli yhteensä 12 kpl ja rakennekoekappaleiden osalta yhteensä 11 kpl. Insinööritoimisto KJ Oy hoiti koekappaleiden valmistukset ja niiden lähetykset osallistujille, Aalto-yliopisto suoritti tulosten analysoinnin ja raportoinnin.
Tasokokeissa testattiin tällä kertaa ainoastaan puristuslujuutta. Myöhemmin vuonna -25 tehtiin kattavat tasokokeet pakkassuolakestävyyden laattakokeen osalta osana kansallista Pakkasprojekti25:ttä. Laattakokeen tasokokeiden tulokset raportoidaan erikseen.

Laboratoriokoekappaleet
Laboratoriokoekappaleet valmistettiin Pielisen Betoni Oy:n toimittamasta valmisbetonista, jonka lujuusluokka oli C35/45, rasitusluokka XC4, raekoko #18 mm, notkeus S3 ja käyttöikä 50 v. Sideaineena betonissa käytettiin CEM I 52,5 N-tyypin sementtiä. Koekappaleet valettiin muovisiin lieriömuotteihin ja ne tiivistettiin tärypöydällä. Koekappaleet merkittiin valujärjestyksen mukaisesti tunnuksilla (1…72). Koekappaleet purettiin muoteista 1 vrk ikäisinä ja laitettiin vesisäilytykseen +20 ± 2°C. Koekappaleet otettiin pois vesialtaista 14 vrk ikäisinä ja lähettiin osallistujille. Koekappaleet jaettiin testauslaitoksille niin, että jokainen testauslaitos testasi järjestysnumeroiltaan vaihtelevia koekappaleita. Koekappaleiden testaus tehtiin 28 vrk iässä standardin SFS-EN 12390-3 mukaisesti ja ennen puristuskoetta määritettiin koekappaleiden tiheys. Standardista poiketen tiheys ilmoitettiin 1 kg/m3 tarkkuudella. Puristuspinnat voitiin hioa tai rikittää ja tämä raportoitiin tulosten ilmoittamisen yhteydessä. Puristuslujuustulokset on analysoitu lieriölujuuksina, koska koekappaleet olivat lieriöitä.
Laboratoriokoekappaleiden osalta tasokokeeseen osallistuivat seuraavat testauslaitokset:
Koetulosten osalta testausyksiköt on esitetty anonyymisti kirjaimilla A…L, jotka ovat eri järjestyksessä kuin ylläesitetyssä listauksessa.
Porakoekappaleet
Porakoekappaleet valmistettiin samasta betoniannoksesta kuin laboratoriokoekappaleet. Betonista valettiin noin 1,5 m × 1,5 m × 0,2 m kokoinen testirakenne, joka tiivistettiin tärysauvalla. Valun jälkeen testirakenne säilytettiin laboratorio-olosuhteissa. Testirakenteesta porattiin poranäytteet 102 mm terällä. Poranäytteiden halkaisija oli noin 95 mm. Poranäytteet merkittiin juoksevalla numeroinnilla 1…66 ja poranäytteet pakattiin suljettuihin muovilaatikoihin.
Koekappalepaketit säilytettiin avaamattomana huone-/laboratorio-olosuhteissa, paketit avattiin edellisenä päivänä ennen puristuskoetta. Puristuskoe tehtiin standardin SFS-EN 12540-1 mukaisesti ja ennen puristuskoetta määritettiin koekappaleiden tiheys. Standardista poiketen tiheys pyydettiin ilmoittamaan 1 kg/m3 tarkkuudella. Poranäytteet olivat noin 200 mm pitkiä ja siten ajatuksena oli, että testauslaboratorio sahaavat poranäytteistä standardin SFS 7508:2021 mukaiset h/d = 1:1 muotoiset porakoekappaleet. Suomalainen soveltamisstandardi edellyttää nimenomaan 1:1 koekappaleita. Tätä ei kuitenkaan ollut ohjeistettu riittävän selkeästi ja 2 testausyksikköä testasi h/d = 2:1 muotoisia koekappaleita. Puristuslujuustulokset on analysoitu kuutiolujuuksina, koska koekappaleiden h/d-suhde oli 1:1. Testitulos muunnetaan kokovaikutuskertoimella vastaamaan 150 mm kuutiolujuutta. 2:1-muotoisten porakoekappaleiden tuloksia ei sisällytetty tarkasteluihin, koska kyseiset tulokset eivät ole vertailukelpoisia 1:1 koekappaleiden kanssa.
Porakoekappaleiden osalta tasokokeeseen osallistuivat samat testauslaitokset kuin laboratoriokoekappaleiden osalta, mutta yksiköiden testausmäärissä oli pieniä eroja:
Testausyksiköt on eritelty kirjaimilla a…k, kyseiset koodit ovat eri järjestyksessä kuin yllä olevassa taulukossa.
Kaikkien laboratoriokoekappaleiden (72 kpl) keskimääräinen lieriöpuristuslujuus oli 41,1 MPa ja vastaava keskihajonta 1,08 MPa. Variaatiokerroin oli siten 2,6 %. Sekä keskihajonta että variaatiokerroin olivat alhaisempia kuin aikaisempina vuosina.
Valettaessa varsin suuri määrä koekappaleita yhdestä betoniannoksesta potentiaalisena riskinä on, että viimeisinä valmistetut koekappaleet voivat poiketa jossain määrin alkuvaiheen koekappaleista. Tätä on analysoitu kuvassa 1, jossa on esitetty puristuslujuus koekappaleen järjestysnumeron funktiona. Kuvan perusteella voidaan arvioida, että lujuustaso laski jossain määrin järjestysnumeron mukaan. Ero alku- ja loppupään koekappaleiden välillä ei ole suuri, mutta korrelaatio on selkeä. Lineaarisen regression selitysasteeksi R2 saadaan 0,4261. Tämä tarkoittaa, että yli 42 % koekappaleiden hajonnasta johtui järjestysnumerosta. Regressioyhtälön mukaan ensimmäisen ja viimeisen koekappaleen puristuslujuuksien ero olisi 2,4 MPa. Koekappaleet jaettiin osallistujille niin, että kaikki saivat sekä alku- että loppupään järjestysnumeroita ja siten edellä mainittu lujuusvaihtelu ei vaikuttanut merkittävästi tasokokeen tuloksiin.

Eri testausyksiköiden koetulokset on koottu taulukkoon 1. Suurin yksittäinen testauslaitoksen keskihajonta oli 1,6 MPa. Testausyksiköiden F ja G osalta on huomattava, että kyseessä on saman testauslaitoksen kaksi eri puristinta. Koekappaleet oli jaettu puristinten kesken virheellisesti niin, että F testasi alkupään järjestysnumerot ja G testasi loppupään järjestysnumerot. Tämä selittää osin testausyksikön F korkeimman lujuustuloksen. Erot olivat kuitenkin varsin pieniä.

Eri testausyksiköiden tulosten keskiarvojen 95 % luottamusvälit on esitetty kuvassa 2. Luottamusvälien laskennassa huomioidaan testausyksikön tulosten keskihajonta sekä koekappaleiden lukumäärä.

Yksittäisten tulosten vaihteluvälit on esitetty kuvassa 3. Yksittäisiä tuloksia tarkasteltaessa on huomioitava, että vaihtelua aiheutuu myös koekappaleiden hajonnasta. Siten yksittäisien tulosten perusteella on vaikea arvioida testauslaitosten tarkkuutta. Tasokokeessa yksittäisten tulosten virhemarginaali oli korkeintaan -1,9 MPa…+1,4 MPa 95 % varmuustasolla. Mitatut suurimmat yksittäiset poikkeamat koko populaation keskiarvosta olivat -2,75…+2,05 MPa.
Kuvien 2 ja 3 perusteella voidaan arvioida, että testausyksiköiden välillä ei ole tilastollisesti merkittäviä eroja. Esimerkiksi yksittäisissä tuloksissa koetulokset eivät mene ristiin niin, että yhden testausyksikön alhaisin koetulos olisi suurempi kuin jonkun toisen yksikön suurin tulos. Samoin keskiarvon luottamusvälit menevät kaikilta osin päällekkäin. Myös varianssianalyysi osoitti, ettei testauslaitosten välillä ole merkittäviä eroja.

Tasokokeessa oli mahdollisuus joko hioa tai rikittää puristuspinnat. Kaksi testausyksikköä ilmoitti käyttäneensä rikitystä ja loput 10 hiontaa. Lujuustulokset eriteltynä käsittelytavan mukaan on esitetty taulukossa 2. Kuten taulukosta havaitaan, pintojen käsittelytavalla ei ollut merkittävää vaikutusta puristuslujuuden keskiarvoon tai hajontaan. Rikityksen osalta lukumäärä on liian pieni luotettavan arvioinnin tekemiseksi.

Laboratoriokoekappaleiden keskimääräinen tiheys oli 2372 kg/m3 ja vastaava keskihajonta 9,7 kg/m3. Variaatiokertoimeksi tulee näin 0,4% (vuonna -24: 0,3%). Testausyksiköiden keskimääräiset tulokset ja yksittäisten tulosten vaihteluvälit on esitetty kuvassa 4.

Kaikkien tarkasteltavien porakoekappaleiden (54 kpl) keskimääräinen muunnettu kuutiopuristuslujuus oli 45,5 MPa ja vastaava keskihajonta 3,78 MPa. Variaatiokertoimena tämä on 8,3 %. Hajonta oli siten selvästi suurempaa kuin laboratoriokoekappaleiden osalta.
Koska koekappaleet on porattu erillisestä testirakenteesta, on oletettavaa ettei järjestysnumero vaikuta puristuslujuuteen samalla tapaan kuin mitä havaittiin laboratoriokoekappaleilla. Lineaarisen regression selitysaste jäikin hyvin alhaiseksi (R2 = 0,0083) eli järjestysnumerolla ei ollut vaikutusta koetuloksiin. Myöskään koekappaleiden tiheyden ja puristuslujuuden välillä ei havaittu merkittävää korrelaatiota.
Kaikkien yhdeksän testausyksikön koetulokset on koottu taulukkoon 3. Taulukko sisältää vain h:d = 1:1 tulokset.

Kaksi testausyksikköä (d ja g) ilmoittivat, että yhden koekappaleen suorakulmaisuusvaatimus ei täyttynyt. Kyseisten koekappaleiden puristuslujuus ei kuitenkaan poikennut merkittävästi muista tuloksista ja siten kyseisiä koetuloksia ei ole poistettu aineistosta. Kaikki testausyksiköt ilmoittavat tehneensä koekappaleet poralieriön keskiosasta. Pienenä poikkeuksena oli yksiköt g ja h, jotka ilmoittivat että poralieriön yläpinnasta poistettiin 30 mm. Tällä erolla koekappaleiden sijainnissa on tuskin merkittävää vaikutusta lujuustuloksiin.
Eri testausyksiköiden mittaustulosten keskiarvojen 95 % luottamusvälit on esitetty kuvassa 5. Luottamusvälien laskennassa huomioidaan testausyksikön tulosten keskihajonta sekä koekappaleiden lukumäärä.

Yksittäisten tulosten vaihtelut on esitetty kuvassa 6. Yksittäisiä tuloksia tarkasteltaessa on huomioitava, että vaihtelua aiheutuu myös koekappaleiden sisältämästä hajonnasta. Siten yksittäisien tulosten perusteella on vaikea arvioida testauslaitosten tarkkuutta.
Tasokokeessa yksittäisten tulosten virhemarginaali oli -7,4 MPa…+5,2 MPa 95 %:n varmuustasolla. Mitatut suurimmat yksittäiset tulosten poikkeamat koko populaation keskiarvosta olivat -9,18…+5,99 MPa. Kuvien 5 ja 6 perusteella voidaan helposti arvioida, että testausyksiköiden välillä on tilastollisesti merkittäviä eroja. Keskiarvon luottamusvälit eivät mene kaikilta osin ristiin eli joidenkin yksiköiden alhaisimmat koetulokset olivat korkeampia kuin joidenkin toisten suurimmat koetulokset.

Vaihtelut testauslaitosten välillä olivat huomattavasti suurempia kuin laboratoriokoekappaleiden osalta. Osa testausyksiköistä pääsi varsin pieneen poikkeamaan, mutta suurin poikkeama keskiarvosta oli > 6 MPa. Tulosten perusteella voidaan arvioida, että porakoekappaleiden virhemarginaali tasokokeessa kuudella koekappaleella oli lujuusluokalla C35/45 luokkaa ± 6 MPa. Samasta betonista eri testausyksiköt saivat suurimmillaan noin 10 MPa poikkeavia lujuustuloksia (kuuden koekappaleen keskiarvo). Tämä vaikuttaa varsin suurelta vaihtelulta, varsinkin kun huomioidaan ettei rakennekoekappaleiden hajonta ole kokonaisuudessaan mukana tässä koesarjassa. Todellisen rakenteen valu ja koekappaleiden poraus eri toimijoiden toimesta todennäköisesti lisäisivät hajontaa verrattuna tasokokeessa havaittuun hajontaan. Lisäksi kuusi koekappaletta on jo varsin suuri määrä, pienemmällä otoksella vaihtelu olisi vielä suurempi.
Tiheyden osalta keskimääräiset tulokset sekä yksittäisten tulosten vaihteluvälit on esitetty kuvassa 7. Tiheyden keskihajonta oli 21,6 kg/m3 (laboratoriokoekappaleet: 9,7 kg/m3) ja variaatiokerroin oli 0,9 % (laboratoriokoekappaleet: 0,4 %). Yksittäisten koekappaleiden tiheyden hajonta on siten verrattain suurta, mutta keskimääräisissä arvoissa ei ole suurta vaihtelua. Tiheyden suurempi hajontaa selittyy ainakin osin porakoekappaleiden pienellä tilavuudella.

Tasokokeessa valmistetiin samasta betonierästä laboratoriokoekappaleet sekä testirakenne, josta porattiin myöhemmin porakoekappaleet. Siten on mahdollista vertailla valettujen ja porattujen koekappaleiden lujuustuloksia. Lisäksi porakoekappaleita testattiin normaalin h:d-suhteen 1:1 lisäksi myös suhteella 2:1. Suhde 1:1 vastaa kuutiolujuutta ja suhde 2:1 lieriölujuutta.
Rakennekoekappaleilla vaatimustasona on 85 % nimellislujuudesta, tosin osin myös hieman erilaiset laskentaperiaatteet. Periaatteessa 15 % alhaisempi vaatimustaso liittyy normaalin betonirakenteen valmistamisen eroihin verrattuna laboratoriokoekappaleisiin. Laboratoriokoekappaleet voidaan tiivistää lähes täydellisesti, kun taas rakenteen täydellinen tiivistäminen on mahdotonta. Samoin rakennekoekappaleissa kovettumisen aikainen korkeampi lämpötila voi aiheuttaa lujuuskatoa ja myös rakenteiden jälkihoito on harvoin vastaavalla tasolla kuin laboratoriokoekappaleilla. On kuitenkin jossain määrin kyseenalaista voidaanko 15 % vähennystä käyttää tällaisessa tapauksessa, kun kyseessä oli testirakenne, ei todellinen betonirakenne. Esimerkiksi testirakenteen tiivistäminen voi olla lähes vastaavaa kuin laboratoriokoekappaleiden. Koekappaleiden tiheydessä havaittiin kyllä keskimäärin 28 kg/m3:n ero pora- ja laboratoriokoekappaleiden välillä, mikä vastaisi noin 1 %-yksikköä korkeampaa tiivistysilman määrää porakappaleissa. Tämä puolestaan voisi alentaa puristuslujuutta noin 5 %. Lujuustulosten vertailu on koottu taulukkoon 4.

Verrattuna nimellislujuuteen porakoekappaleiden lujuudet jäivät oletetusti alemmalle tasolle kuin laboratoriokoekappaleiden lujuudet (Lieriölujuus). Eri porakoekappaleiden menetelmät antoivat kuitenkin varsin samantasoiset lujuusarvot. Samoin mikäli hyödynnetään 85 % sääntöä porakoekappaleilla, kaikki lujuustulokset olivat varsin lähellä toisiaan. Siten laskentasäännöt vaikuttaisivat toimivan varsin hyvin. Epävarmaa kuitenkin on, voidaanko kyseistä 85 %:n sääntöä hyödyntää tällaisessa tapauksessa. Samoin analyysi perustuu pelkästään keskiarvojen vertaamiseen. Mikäli hajonnat otettaisiin huomioon, porakoekappaleiden tulokset heikentyisivät suhteessa laboratoriokoekappaleisiin.
Tasokokeessa 2025 testattiin betonin puristuslujuutta sekä laboratorio- että porakoekappaleilla. Tasokokeisiin on osallistunut yhteensä kahdeksan eri tahoa (yrityksiä tai korkeakouluja), joista osa osallistui testauksiin useammalla yksiköllä / puristuskokeella. Laboratoriokoekappaleiden (150 mm lieriöt) osalta tasokokeisiin osallistui yhteensä 12 testausyksikköä ja porakoekappaleiden osalta 11 yksikköä. Porakoekappaleiden osalta päädyttiin valmistamaan testirakenne (1,5 * 1,5 * 0,2 m3), josta järjestäjä porasi poranäytteet ja lähetti ne osallistujille. Siten tasokokeessa ei huomioida kaikkia rakennekoekappaleisiin liittyviä hajonnan lähteitä ja myös testirakenne poikkeaa normaaleista betonirakenteista.
Laboratoriokoekappaleiden osalta havaittiin lujuuden alentuvan järjestysnumeron perusteella. Olettamuksena on, ettei loppupään koekappaleiden tiivistys onnistunut yhtä tehokkaasti betonin jonkin asteisen jäykistymisen johdosta. Järjestysnumeron vaikutus puristuslujuuteen oli pieni, mutta kuitenkin varsin selvä. Koekappaleet jaettiin osallistujille niin, että kaikki saivat sekä alku- että loppupään järjestysnumeroita ja siten edellä mainittu lujuusvaihtelu ei vaikuttanut merkittävästi tasokokeen tuloksiin. Jatkossa on kuitenkin kiinnitettävä enemmän huomiota koekappaleiden tasalaatuisuuteen.
Laboratoriokoekappaleiden hajonta oli alhaisella tasolla, keskimääräinen puristuslujuus (lieriölujuus) oli 41,1 MPa ja keskihajonta 1,08 MPa. Variaatiokerroin oli siten 2,6 %. Hajonta oli alhaisempaa kuin edellisinä vuosina koekappaleiden pienistä puutteista huolimatta. Testausyksiköiden tulosten välillä ei havaittu tilastollisesti merkittäviä eroja. Tulosten perusteella arvioitiin, että kyseisen betonin virhemarginaali tasokokeessa kuudella koekappaleella oli luokkaa ±0,8 MPa. Kokonaisuutena tasokokeen tuloksia laboratoriokoekappaleiden osalta voidaan pitää erittäin hyvinä, eivätkä tasokokeet aiheuta toimenpiteitä. Laboratoriokoekappaleiden tiheyden osalta keskihajonta oli pieni 9,7 kg/m3 (0,4 %). Hajonta oli hieman suurempaa kuin edellisenä vuotena, mutta myöskään tiheyden osalta tarvita toimenpiteitä.
Toisin kuin laboratoriokoekappaleilla, porakoekappaleiden puristuslujuuden hajonta oli varsin suurta, koko aineiston keskihajonta oli yli kolminkertainen verrattuna laboratoriokoekappaleiden keskihajontaan. Siten myös yksittäiset koetulokset vaihtelivat runsaasti, pienin yksittäinen lujuustulos oli 36,3 MPa ja suurin vastaavasti 51,5 MPa. Porakoekappaleiden tilavuus on varsin pieni ja tämä on varmasti osasyynä suurempaan hajontaan. Porakoekappaleiden osalta hajontaa tulee selvittää uusin tasokokein ja jatkossa myös koekappaleiden poraus tulisi ottaa mukaan tasotestaukseen. Käytännössä tämä tarkoittaisi sitä, että jokainen testauslaitos kävisi poraamassa näytteet testattavasta rakenteesta. Havaittu korkea hajonta herättää myös kysymyksiä tarvittavasta porakoekappaleiden lukumäärästä. Kuinka monta porakoekappaletta tarvitaan, jotta voidaan saada luotettava arvio rakenteen lujuudesta.


Porakoekappaleiden lujuustulosten esittämisessä on runsaasti vaihtelua, mikä voi helposti aiheuttaa väärinkäsityksiä. Esimerkiksi osa testauslaitoksista ilmoitti muuntamattoman lujuustuloksen (= Testitulos), kun taas useimmat ilmoittavat kokovaikutuskertoimella korjatun lujuusarvon (= Muunnettu kuutiolujuus). Terminologian vaihtelu on tiedostettu jo aikaisemmin ja Betoniyhdistyksen alla on toiminut työryhmä, joka on valmistellut ohjetta lujuustestausten raportointikäytännöistä. Ohje tullaan julkaisemaan Betoniyhdistyksen web-sivuilla. Olennaista raportoinnissa on vakioitujen termien käyttäminen. Porakoekappaleisiin liittyviä olennaisia termejä ovat:
Poranäyte
Rakenteesta porattu lieriönäyte, josta valmistetaan porakoekappale. Samasta poranäytteestä voi valmistaa useampia porakoekappaleita.
Porakoekappale
Poranäytteestä valmistettu testattava koekappale, jonka pituus-halkaisijasuhde tulee olla 1:1 standardin SFS 7508 mukaisesti. Huom. porakoekappale ei saa sisältää teräksiä.
Testitulos
Puristuslujuustestauksessa valetun koekappaleen tai porakoekappaleen muuntamaton puristuslujuustulos, joka saadaan suoraan puristuslujuustestin tuloksena (MPa).
Kokovaikutuskerroin
Kerroin, jolla kertomalla muunnetaan porakoekappaleen testitulos särmältään 150 mm kuutiolujuudeksi.
Muunnettu kuutiolujuus
Särmältään 150 mm kuution puristuslujuudeksi muunnoskertoimella tai kokovaikutuskertoimella muunnettu testitulos.
Muunnettu lieriölujuus (vain infrabetonit)
Halkaisijaltaan 150 mm ja korkeudeltaan 300 mm lieriölujuudeksi porakappaleen pituuskertoimella (CLF) muunnettu porakoekappaleen tai särmältään 150 mm kuution testitulos. Käytetään ainoastaan infrabetoneilla (InfraRYL).
Nykyisten vaatimusten (SFS 7022 ja BY65: 2025) mukaisesti puristuslujuustuloksia ei enää muunneta lieriö- ja kuutiolujuuksien välillä, poikkeuksena infrarakentamisen porakoekappaleet. Siten myöskään puristuslujuustestausten raportoinnissa ei tule tehdä muunnoksia, vaan tulokset ilmoitetaan joko lieriö- tai kuutiolujuus riippuen käytetystä koekappaleesta. Lisäksi on tärkeää ilmoittaa selkeästi, että lujuusarvo on joko lieriölujuus tai kuutiolujuus, termiä puristuslujuus ilman viittausta koekappaletyyppiin ei tule käyttää.
Aalto-yliopisto on koordinoinut tasotestauksia vuodesta 2022 lähtien. Betoniyhdistys ry ottaa hoitaakseen tasotestausten koordinoinnin vuoden 2026 alusta ja jatkossa kaikki tasokokeisiin liittyvä materiaali tulee löytymään Betoniyhdistyksen web-sivuilta: www.betoniyhdistys.fi

Artikkeliin liittyviä aiheita