Savien stabilointi eri sideaineilla

Stabiloitaessa maa-ainesta kalkilla ja sementillä on havaittu huomattavia kovettumiseroja. Kovettumisreaktioihin vaikuttavia tekijöitä ei näiden sideaineiden osalta ole vielä täysin selvitetty eikä stabiloitavuuden selvittämiseksi tällä hetkellä ole nopeaa menetelmää. Tässä projektissa tutkittiin tekijöitä, jotka vaikuttavat sideaineiden kovettumisreaktioihin sekä kehitettiin menetelmä, jolla sideaineen soveltuvuus maa-aineksen kovettamiseen voidaan testata. Syvästabilointia ja massastabilointia varten tutkittiin myös teollisuuden sivutuotteisiin perustuvia uusia sideainevaihtoehtoja pääpainon ollessa jauhetussa granuloidussa masuunikuonassa eri tavoin aktivoituna sekä lentotuhkaan ja rikinpoistojätteeseen perustuvissa sideaineyhdistelmissä. Vertailusideaineena käytettiin sementtiä. Tutkimuksen tulostavoitteita olivat uudet sideaineratkaisut, ohje sideainevalinnan ennakkokokeiksi sekä laboratorio- ja kenttäkokeiden välisen korrelaation selvittäminen. Laboratoriokokeilla etsittiin stabiloitavuuden riippuvuutta eri reseptiparametreistä (eri sideainekombinaatioista, annostuksesta, veden lisäyksestä) sekä saven geoteknisistä indeksiominaisuuksista ja kemiallisista ja mineralogisista koostumuksista. Laboratoriokoetulosten perusteella voidaan todeta, että stabiloidun saven lujuus on voimakkaasti riippuvainen vesi-sementtisuhteesta ja tiettyä kynnysarvoa korkeammilla vesi-sementtisuhteilla lujittuminen on vähäistä. Syvästabiloinnissa systeemin tekee lujuuden suhteen herkäksi voimakas riippuvuus vesipitoisuudesta, joka saattaa vaihdella syvyyden mukaan hyvinkin paljon. Seurauksena on ollut se, että kun syvästabiloinnissa sideaineannostus on ollut alle kynnysarvon, on todettu, että savi ei stabiloidu, ja kun on oltu kynnysarvon kohdalla, on pilarista saattanut tulla lujuuden suhteen yllättävän epähomogeeninen. Stabiloidun saven lujuuteen vaikuttavina tekijöinä on perinteisesti pidetty vesipitoisuutta ja humuspitoisuutta. Savien vesipitoisuus ja humuspitoisuus korreloivat selvästi keskenään ja oletettu humuksen haitallinen vaikutus sementillä stabiloidun saven lujuuteen on saattanutkin todellisuudessa osaksi johtua korkeasta vesipitoisuudesta. Nyt tehdyn tutkimuksen mukaan vesi-sementtisuhde sopii hyvin päämuuttujaksi lihavien savien lujuutta mallinnettaessa. Humuspitoisuuden vaikutus osoittautui sementtiä sideaineena käytettäessä päinvastaiseksi kuin perinteisesti on oletettu. Humuspitoisuus korreloi tosin vahvasti useiden saven koostumustekijöiden kanssa, joten todellinen syy tulokseen voi olla muu, humuspitoisuuden kanssa muuttuva parametri. Regressioanalyysiä käyttäen kehitetyn mallin mukaan sementillä stabiloidun saven lujuus riippuu vesi-sementtisuhteen ja humuspitoisuuden lisäksi hienoainesmäärästä. Sementillä aktivoitu kuona antaa tutkituilla savityypeillä pääsääntöisesti suuremmat lujuudet kuin pelkkä sementti stabiloinnissa tavallisten, suhteellisen pitkien kovettumisaikojen jälkeen. Nopeuttamalla kovettumista lämpökäsittelyllä voidaan ennustaa loppulujuuksia. 60 °C:n lämpötila vaikuttaa sopivalta. Tarkkojen ennustekertoimien määrittäminen vaatii laajoja koesarjoja erityyppisillä savilla.