Stabilisering och solidifiering av muddermassor i Gävle hamn

Sammanfattning

Sveriges hamnområden har under en längre tid tagit emot föroreningar från

exempelvis sjöfart, luft och vattendrag. Dessa föroreningar ansamlas i

bottensedimenten. Då sjöfartens kontinuerliga behov av att muddra

infartslederna inte beräknas minska kan man räkna med att stora volymer

sediment frambringas de närmaste åren. Dessa sediment kräver ett hållbart

omhändertagande. I Gävle hamn planeras muddring av inloppskanalen vilket

innebär 4 000 000m3 sediment. Av dessa kommer minst 1 000 000m3 vara av

förorenad natur.

Stabilisering/solidifiering, även kallad STSO, är ett sätt att ta hand om

de förorenade muddermassorna. Metoden går ut på att muddermassorna

stabiliseras med en bindemedels-mix. Bindemedlen tillsammans med de

förorenade muddermassorna bildar en stabilare massa vars permeabilitet är

betydligt lägre än vad den var innan STSO. Föroreningarnas mobilitet

reduceras vilket medför mindre påverkan av närliggande miljö. Förutom de

miljömässiga aspekterna uppstår även fysikaliska reaktioner. Dessa

reaktioner innebär att de geotekniska egenskaperna i muddermassan förändras

till det bättre då bland annat brotthållfastheten ökar. STSO är dessutom en

ekonomiskt fördelaktig metod att tillämpa då fraktkostnader, deponiavgifter

och inköp av utskiftningsmaterial ofta kan uteslutas helt eller tills stor

del.

I detta examensarbete har flygaska från tre värmekraftverk använts i

bindemedelsmixen. Alla verk ägs av Vattenfall AB. Två av askorna är

stenkolsaskor och den tredje är en bioflygaska från torv- och

flisförbränning. Förutom flygaska innehåller bindemedelsmixen byggcement.

Andelen cement i bindemedelsmixen varierar från 50 vikt-% till 80 vikt-%.

Resterande % innehåller kombinationer av stenkolsflygaska/bioflygaska i

viktförhållandet 100-0 till 0-100.

Muddermassan blandades med bindemedlen och formades till cylindriska

provkroppar. Provkropparna härdade i kylrum i 7, 28 och 56 dygn. När

provkropparna härdat placerades de i en enaxiell tryckmaskin där de

pressades ihop tills de gick till brott.

Enstaka lakningsförsök har utförts på vissa provkroppar som härdat under 28

dygn. Detta för att påvisa de eventuella samband som finns mellan olika

bindmedelsmängder och lakegenskaper. Det bedömdes även intressant att

jämföra lakningsresultaten från lagrad och torr stenkolsflygaska.

Vid jämförelse mellan de olika stenkolsaskorna visade det sig att den

lagrade stenkols-flygaskan var marginellt bättre än den torra

stenkolsflygaskan ur ett brotthållfasthets-perspektiv. Detta då

hållfasthetsutvecklingen fram till 7 dygns härdning skedde i ett snabbare

tempo. Efter 56 dygn hade provkropparna dock uppnått samma

brotthållfasthetsnivå och ingen märkbar skillnad dem emellan fanns. Det

framkom även att båda stenkolsaskorna var bättre än bioflygaskan då

tryckresultaten var jämnare och ofta något högre då provkropparna endast

innehöll cement/stenkolsflygaska jämfört med endast cement/bioflygaska.

Resultaten från lakningsförsöken tyder på att en ökad inblandningsmängd

minskar lakning av exempelvis kvicksilver och molybden men ökar lakning av

exempelvis nickel. De ämnen som hamnar på gränsen till, eller över,

gränsvärden för inert avfall på deponier är kvicksilver, nickel, molybden,

löst kol och klorider. För den torra stenkolsflygaskan ses att ingen större

skillnad jämfört med den lagrade med undantag av en kraftigare utlakning av

kvicksilver och en minskad utlakning av molybden, nickel och DOC.

Av de provkropparna som klarade brotthållfasthetskravet på 140 kPa är

receptet 60/10/30 (cement/bioflygaska/stenkolsflygaska) med

inblandningsmängden 180 kg/m3 det recept som förespråkas. Kostnaden för

detta recept ligger uppskattningsvis på 104 kr/m3.