Uusiosideaineet pilaristabiloinnissa – Kuninkaantammen koestabilointi, diplomityö Tytti Nguyen

Hiilidioksidipäästöjen vähentäminen on maailmanlaajuinen tavoite ja sen saavuttamiseksi myös maarakentamisessa etsitään siihen ratkaisuja. Yksi mahdollinen ratkaisu
on uusiomateriaalien kuten teollisuuden sivuvirtojen (esim. metsä- ja energiateollisuuden tuhkien) hyödyntäminen infrarakentamisessa. Tämän työn tavoitteena on edistää vähäpäästöisten uusiomateriaalien käyttöä pilaristabiloinnissa.

Tässä työssä esitellään Helsingin Kuninkaantammen koestabiloinnin toteutusta,
tehtyjä tutkimuksia sekä niistä saatuja tuloksia. Koepilaristabilointi toteutettiin toukokuussa 2020. Työssä saatuja tuloksia voidaan hyödyntää mm. uusiomateriaalipohjaisten
sideaineseosten tuotteistamisessa, ympäristökelpoisuuden osoittamisessa sekä syvästabiloinnin hankinnan ja hankintakriteerien kehittämisessä.

Kuninkaantammessa tehdyt tutkimukset sisälsivät: mm. stabiloitavuus- ja liukoisuuskokeet, maanäytetutkimukset, pilari- ja pilarisiipikairaukset, pilareiden yläpäiden
ylösnostot, sideainejakauman vaihteluiden määritys poikkileikkauksessa (pH, XRF, penetrometri-, puristus- ja kartiokokeet), sideaineen diffuntoituminen pilarin ulkopuolelle
sekä pohjavesi- ja hulevesiseuranta. Esiselvitysvaiheen laboratoriotutkimuksista vastasivat sideainetoimittajat. Kenttätutkimuksista vastasivat lähinnä Helsingin kaupunki,
Stara ja Ramboll. Ympäristötutkimusten tulosten raportointi ei sisältynyt tähän työhön.
Laadunvalvontakairausten perusteella kaikilla tutkituilla sideaineresepteillä pilareiden
tavoitelujuus on saavutettu tai on saavutettavissa sideainemäärää optimoimalla. Tässä
työssä keskityttiin pilarin lujuuteen pituus- ja poikkisuunnassa sekä sideaineen jakautumiseen poikkisuunnassa.

Koepilareista saatiin 3 kk ikäisten pilareiden keskiarvoleikkauslujuuksiksi sideainemäärillä 80, 120 ja 160 kg/m3 70-350 kPa, 90-400 kPa ja 220-450 kPa. Sideaineiden valmistuksen päästökertoimet olivat 144-307 kg CO2-ekv./tn lukuun ottamatta yhtä sideainetta, jolla päästöt olivat n. 609 kg CO2-ekv./tn. Esimerkiksi suomalaisella kalkkisementti-sideaineseoksella sideainesuhteella 50/50 päästökerroin on n. 856 kPa. Näin ollen uusiomateriaalien hyödyntämisellä voidaan vähentää materiaalivalmistuksen päästöissä jopa yli 80 %. Päästöt pilarimetriä kohti työssä laskettujen valmistuksen ja kuljetuksen päästökertoimista tavoiteleikkauslujuudelle 100 kPa olivat 46-283 g CO2-ekv.
/m/kPa.

Tässä työssä saatuja tuloksia, edellä mainittujen tulosten lisäksi, ovat mm. aikalujittumiskertoimet ja kenttä-/laboratoriolujuuskertoimet (stabiloidun maan leikkauslujuuden mitoitusarvon määrittämiseen), kalsiumin, pH:n jakautuminen ja suhteellinen lujuus pilarin poikkisuunnassa sekä sideaineiden valmistuksen, kuljetuksen työmaalle ja pilaristabiloinnin päästökertoimet.