Stabiloitujen ylijäämämaiden ympäristökelpoisuus maarakenteissa

Thumbnail Image

Files

master_niemeläinen_emma_2013.pdf (5.93 MB)

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

School of Engineering | Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2013

Department

Rakennustekniikan laitos
Department of Civil Engineering

Major/Subject

Pohjarakennus ja maamekaniikka

Mcode

Rak-50

Degree programme

Language

fi

Pages

125

Series

Abstract

The City of Helsinki is aiming to utilize surplus soils and promote ecological construction. Using surplus soils and industrial by-products as coal combustion fly ashes and desulphurization products in construction reduces the need for dumping and landfill areas. Stabilization improves the utilization of low quality excess clays and silts, where the stabilized soil can replace virgin soil materials. The industrial by-products can be used as stabilization binders. The goal of this thesis was to examine environmental acceptability and leaching behaviour of surplus soils and sediments, which were stabilized with different binders, by using self developed lysimeter test. At the same time, different laboratory test methods were compared to the lysimeter test, along with their suitability for measuring environmental acceptability. The parallel test methods were a two-staged batch leaching test, an up-flow percolation test and a modified diffusion test. The results indicate that surplus clays stabilized with cement only or cement with lime or moderate amounts of fly ash were suitable as it for earth structures, which are not exposed to large volumes of water. Clay stabilized with the desulphurization product requires separate risk evaluation due to the high solubility of chloride in it. Other critical harmful substances at almost all compositions tested were fluoride, sulphate, molybdenum, selenium, and to a lesser extent, copper, chromium, and nickel. However, the solubility of substances in the stabilized structure varies widely depending on the used soils, binders and recipes, as well as the amount of water entering the construction. While comparing these leaching test methods, it was observed that the results from batch leaching test were lower than in the modified diffusion test or in the lysimeter test. It is recommended that the environmental acceptability and the solubility of the harmful Substances is studied as diversely as possible, preferably with several laboratory test methods at the same time, if not possible to use some in-situ method.

Helsingin kaupungin tavoitteena on hyödyntää kaivumaita ja edistää ekologista rakentamista. Ylijäämämaiden ja teollisuuden sivutuotteiden, kuten kivihiilenpolton lentotuhkan ja rikinpoiston lopputuotteen käyttäminen rakentamiseen vähentää niiden lajittamista ja lajittamisalueiden tarvetta. Ylijäämäsavien ja -silttien stabilointi parantaa niiden heikkoa laatua, jolloin stabiloitua maata voidaan käyttää korvaamaan neitseellisiä maa-aineksia. Teollisuuden sivutuotteita voidaan käyttää stabiloinnissa sideaineina. Työn tavoitteena oli tutkia tätä tarkoitusta varten kehitetyn lysimetrikokeen avulla eri sideaineilla stabiloitujen ylijäämämaiden ympäristökelpoisuutta ja liukoisuuskäyttäytymistä. Samalla vertailtiin eri laboratoriokoemenetelmiä lysimetrikokeeseen ja arvioitiin menetelmien soveltuvuutta ympäristökelpoisuuden määrittelyyn. Rinnakkaisina koemenetelminä olivat kaksivaiheinen ravistelutesti, läpivirtaustesti ylöspäin ja modifioitu diffuusiokoe. Tutkimuksen tulosten mukaan pelkällä sementillä tai sementin ja kalkin tai kohtuullisen lentotuhkamäärän yhdistelmällä stabiloidut ylijäämäsavet soveltuvat sellaisenaan maarakenteisiin, jotka eivät ole altistuneina suurille vesimäärille. Rikinpoistotuotteella stabiloidun saven käyttö vaatii sen sisältämän kloridin suuren liukoisuuden takia erillistä riskinarviointia. Muita kriittisiä haitta-aineita kloridin lisäksi olivat lähes kaikissa stabiloiduissa seoksissa fluoridi, sulfaatti, molybdeeni, seleeni ja vähemmissä määrin kupari, kromi ja nikkeli. Haitta-aineiden liukoisuus stabiloidussa rakenteessa vaihtelee kuitenkin suuresti käytetyistä runko- ja sideaineista sekä esimerkiksi rakenteeseen pääsevän veden määrästä riippuen. Liukoisuuskoemenetelmien keskinaisessa vertailussa havaittiin, että ravistelu- ja läpivirtauskokeiden tulokset olivat pienemmät kuin modifioidussa diffuusiokokeessa tai lysimetrikokeessa. Suosituksena on, että ympäristökelpoisuutta ja haitta-aineiden liukoisuutta tutkittaisiin mahdollisimman monipuolisesti, mieluiten useilla eri laboratoriotestimenetelmillä samaan aikaan, mikäli ei ole mahdollista käyttää jotakin situ-menetelmää.

Description

Supervisor

Korkiala-Tanttu, Leena

Thesis advisor

Perttinä, Veli-Pekka

Keywords

ylijäämämaat, stabilointi, teollisuuden sivutuotteet, ympäristökelpoisuus, liukoisuus, surplus soils, stabilization, industrial by-products, environmental acceptability, leaching

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201802211559

Collections

[dipl] Insinööritieteiden korkeakoulu / ENG