Uusiosideaineet pilaristabiloinnissa: Kuninkaantammen koestabilointi

Hiilidioksidipäästöjen vähentäminen on maailmanlaajuinen tavoite ja sen saavutta-
miseksi myös maarakentamisessa etsitään siihen ratkaisuja. Yksi mahdollinen ratkaisu
on uusiomateriaalien kuten teollisuuden sivuvirtojen (esim. metsä- ja energiateollisuu-
den tuhkien) hyödyntäminen infrarakentamisessa. Tämän työn tavoitteena on edistää vä-
häpäästöisten uusiomateriaalien käyttöä pilaristabiloinnissa.

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

Kuninkaantammessa tehdyt tutkimukset sisälsivät: mm. stabiloitavuus- ja liukoi-
suuskokeet, maanäytetutkimukset, pilari- ja pilarisiipikairaukset, pilareiden yläpäiden
ylösnostot, sideainejakauman vaihteluiden määritys poikkileikkauksessa (pH, XRF, pe-
netrometri-, puristus- ja kartiokokeet), sideaineen diffuntoituminen pilarin ulkopuolelle
sekä pohjavesi- ja hulevesiseuranta. Esiselvitysvaiheen laboratoriotutkimuksista vastasi-
vat 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 jakautu-
miseen poikkisuunnassa.

Koepilareista saatiin 3 kk ikäisten pilareiden keskiarvoleikkauslujuuksiksi sideaine-
määrillä 80, 120 ja 160 kg/m3 70-350 kPa, 90-400 kPa ja 220-450 kPa. Sideaineiden val-
mistuksen päästökertoimet olivat 144-307 kg CO2-ekv./tn lukuun ottamatta yhtä sideai-
netta, jolla päästöt olivat n. 609 kg CO2-ekv./tn. Esimerkiksi suomalaisella kalkkise-
mentti-sideaineseoksella sideainesuhteella 50/50 päästökerroin on n. 856 kPa. Näin ol-
len uusiomateriaalien hyödyntämisellä voidaan vähentää materiaalivalmistuksen pääs-
töissä jopa yli 80 %. Päästöt pilarimetriä kohti työssä laskettujen valmistuksen ja kulje-
tuksen päästökertoimista tavoiteleikkauslujuudelle 100 kPa olivat 46-283 g CO2-ekv.
/m/kPa.

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