Massastabiloinnin vaikutus maan indeksi- ja geoteknisiinominaisuuksiin, diplomityö Saara Hainari

Tämän diplomityön tavoitteena oli selvittää, kuinka massastabilointi muuttaa pehmeän
maan indeksi- ja geoteknisiä ominaisuuksia maan hyötykäytön kannalta. Stabiloidun
maan tutkimus on rajoittunut Suomessa pääasiassa lujuus- ja muodonmuutosominaisuuksiin. Stabiloidun maan käyttäytymiseen vaikuttavat lujuus- ja muodonmuutosominaisuuksien lisäksi esimerkiksi vesipitoisuus, konsistenssi sekä vedenläpäisevyys, joten pelkkiä lujuusominaisuuksia laajempi tarkastelu oli tarpeen.

Tutkimus koostui kirjallisuusselvityksestä ja laboratoriotutkimuksista. Työssä tutkittiin
kuutta pehmeää runkoainetta, joiden indeksi- ja geotekniset ominaisuudet tunnettiin.
Kolme runkoaineista oli savia, yksi oli savinen lieju ja kaksi oli turpeita. Runkoaineita
stabiloitiin erilaisilla sideaineresepteillä, minkä jälkeen koekappaleet koestettiin 7 – 180
vuorokauden iässä. Tutkittavia ominaisuuksia olivat vesipitoisuus, tilavuuspaino, konsistenssirajat (savisilla runkoaineilla), puristuslujuus, kimmomoduuli E50 sekä penetrometrillä määritettävä kärkivastus. Turpeista määritettiin myös esikuormituksen aikainen painuma. Testausohjelma oli jaettu kahteen lujuustavoitteiltaan ja sideaineresepteiltään erilaiseen osaan: pohjanvahvistusta simuloivaan osaan sekä ylijäämäsaven kiinteytystä jäljittelevään osaan. Työssä arvioitiin myös olemassa olevien laboratoriomääritysmenetelmien soveltuvuutta stabiloidun maan lujuusominaisuuksia laajempaan tutkimiseen. Työssä käytetyllä penetrometrillä saatavan kärkivastuksen havaittiin olevan noin 10-kertainen laboratoriossa määritettyyn puristuslujuuteen verrattuna.

Tutkimustulokset vahvistivat kirjallisuudessa kuvattuja tuloksia. Maan puristus- ja leikkauslujuus kasvavat, ja murtomuodonmuutos pienenee, jolloin myös maan jäykkyys ja
kimmomoduuli E50 kasvavat. Vesipitoisuus pienenee, ja maan tilavuuspaino pysyy lähes
ennallaan. Vesipitoisuuden pienenemisestä vain pieni osa aiheutuu sideainereaktioihin
sitoutuvasta vedestä, ja suurin muutos johtuu kuiva-aineksen määrän kasvusta. Maan
juoksuraja kasvaa yleensä, mutta erittäin plastisen tai orgaanista ainesta sisältävän maan
juoksuraja voi pienentyä. Plastisuusraja kasvaa kaikissa tapauksissa. Yhdessä vesipitoisuuden pienenemisen kanssa konsistenssi siirtyy kohti plastista tai kiinteää, ja maan rakenne pystyy pidättämään alkuperäistä enemmän vettä ilman, että konsistenssi muuttuu. Tällöin maarakennusominaisuudet paranevat. Vedenläpäisevyys kasvaa usein lyhyellä aikavälillä, mutta joissain tapauksissa se muuttuu jopa alkuperäistä pienemmäksi pitkän ajan kuluessa. Lentotuhkalla kiinteytetyn pehmeän saven ominaisuudet muuttuivat selvästi maarakentamiseen paremmin sopiviksi, mutta saven hyötykäytön kannalta
ominaisuuksien olisi pitänyt muuttua vielä enemmän.