Stabilisering av sulfidjord med flygaska och cement

Sulfidjord består av finkornig jord, dvs. lera och silt och innehåller höga halter av järnmonosulfid (FeS) samt varierande halter av organiskt material. I Sverige förekommer den i ett brett stråk längs Norrlandskusten från Gävle i söder till Haparanda i norr. Då sulfidjord kommer i kontakt med syre, oxideras sulfiderna till sulfat och försurande vätejoner och metaller frigörs till omgivande miljö och ger upphov till destruktiva effekter. Urlakning av dessa ämnen kan orsaka skador hos växter och djur och medföra hälsoproblem hos människor. Vid byggande på och i sulfidjord vill man helst inte, av miljö- och kostnadsskäl, gräva bort sulfidjorden utan istället nyttja den som undergrund. Den alltmer ökande nyttjandegraden av sulfidjord, exempelvis vid byggande av vägar och järnvägar, kommer att öka kraven på tillförlitligheten vid bestämning av risken för skred och brott i jorden. Syfte med arbetet är att undersöka och visa på möjligheter att stabilisera sulfidjord för bland annat väg- och järnvägsapplikationer, med inriktning på hur det aktuella bindemedlet (cement/aska) inverkar på hållfasthetstillväxten efter inblandning. Resultat från tidigare utförda stabiliseringsprojekt i sulfidjord har sammanställts och analyserats och legat till grund för den laboratoriestudie som genomförts. Laboratorieförsök har utförts i syfte att bestämma den naturliga jordens geotekniska och markkemiska egenskaper. Inblandningsförsök har genomförts genom att tillverka provkroppar av stabiliseringsmedel och jord. Provkropparna fick sedan stå och härda under en tilldelad härdningstid, (28, 45 eller 60 dygn). Enaxiella tryckförsök har därefter utförts för att undersöka provens hållfasthetsegenskaper. Erfarenheter från tidigare projekt visar många gånger på dålig stabiliseringseffekt för traditionella bindemedel som kalk/cement. Höga halter av sulfid visar sig bromsa upp reaktionerna så mycket att ren kalk inte är ett praktiskt användbart bindemedel för sulfidjord. För att kompensera detta ökas mängd bindemedel. Det är hållfasthetsmässigt otillräckligt och oekonomiskt. Flygaska blandat med cement i rätt proportion och mängd ger ofta bättre hållfasthet vid stabilisering i sulfidjord, jämfört med de traditionella bindemedlen. De olika jordproverna är hämtade från tre olika områden: Sunderbyn, Ådalsbanan och Kalix. Tillgången av material var begränsad speciellt sulfidjord från Sunderbyn. Vid försöken undersöktes tre bindemedelsvarianter cement/aska 50/50 respektive 25/75 och enbart cement. Inblandningsmängder valdes till 100, 150, eller 200 kg/m3. Resultaten visar att hållfasthetstillväxten påverkas av lagringstid, och inblandningsmängd. Resultaten av utförda försök indikerar också att en stabiliserad sulfidjord kan utveckla en hög hållfasthet, om det finns tillräckligt med vatten i jorden. Enbart cement och blandningarna av cement/Aska 50/50 med inblandningsmängd 200 kg/m3, var de bindemedel som gav störst stabiliseringseffekt. Avslutningsvis kan konstateras att detta examensarbete visar att kombinationen cement/aska är ett bra stabiliseringsalternativ som ger en tillfredsställande stabiliseringseffekt för de undersökta jordarna. Det gäller då att ha en tillräcklig inblandningsmängd och lagringstid. Stabilisering av sulfidjord kan också vara ett bättre alternativ ur en ekonomisk- och miljösynpunkt än urgrävning.