Rabapinnaste mass-stabiliseerimine põlevkivituhaga
Date
2018
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Tartu Ülikool
Abstract
Rail Balticu ehitamiseks on tarvis leida tehnoloogia, mis täidaks ehitustehnilisi aspekte, kuid oleks ka majanduslikult võimalikult soodne. Üheks võimalikuks meetodiks on mass-stabiliseerimine, mille abil on stabiliseeritud nõrku pinnaseid nii maailmas kui ka Skandinaavias. Mass-stabiliseerides erinevate sideainetega on saadud tulemusi, mis võimaldavad ehitada pehmetele pinnastele raudteid, maanteid ning elamurajoone.
Varasemate uuringute põhjal, mis on Eestis läbi viidud, hinnatakse põlevkihituha kasutamise potentsiaali kõrgeks, kuid oluline on märkida, et nende katsete puhul on katsekehad ainult poolenisti vees viibinud. Rail Balticu trassile rajatav mass-stabiliseeritud ala aga oleks veega küllastunud konstantselt, seega ei kirjelda varasemad uuringud täpselt olukorda, mis valitseks raudteetrassi rajamisel praeguse Rail Balticu projekti kohaselt.
Käesolev magistritöö annab ülevaate mass-stabiliseerimisest kui tehnoloogiast ning tutvustab näiteid pehmete pinnaste stabiliseerimisest nii maailmas kui ka Eestis. Uurimustöö peamine eesmärk oli välja selgitada, kas põlevkivituhk eraldi või segatud tsemendiga on sobiv sideaine stabiliseerimaks veega küllastunud turbapinnaseid. Sealhulgas selgitati turba algse veesisalduse mõju stabiliseerimisprotsessi kulgemisel.
Tulenevalt töö eesmärgist viidi aasta jooksul läbi laboratoorne katse, millega uuriti erinevate katsekehade üheteljelise survetugevuse kujunemist. Kokku valmistati katsekehi kolme erineva retsepti järgi – tsement-turvas, tsement/tuhk-turvas ja tuhk-turvas. Proove säilitati nii kraanivees kui ka rabavees 18 kPa vertikaalraskuse all. Katsekehadel kujunenud survetugevusi mõõdeti 7, 28, 91, 180 ja 360 päevase sammuga.
Tulemustest selgus, et suurimad üheteljelised survetugevused saavutasid tsement-turvas segud, mille suurimaks tugevuseks oli 829 kPa. Kõrgeima survetugevusnäitajatega olid Männiku raba proovid, mida hoiti kraanivees. Parimad tulemused saavutati 91-ks päevaks, seejärel hakkasid katsekehade tugevusnäitajad langema ning 360 päeva möödudes oli parimate tulemustega katsekehade keskmiseks üheteljeliseks tugevuseks 536 (M2R) ja 477 kPa (M1). Kolmest stabiliseerimissegust näitasid teisena parimaid omadusi tsement/tuhk-turvad retseptiga proovid. Antud stabiliseerimisretsepti tulemused olid märkimisväärsemalt madalamad, kui ainult tsemendiga stabiliseeritud katsekehadel. Parimad tugevusnäitajad saavutas rabavees hoitud, Männiku rabast võetud turbaproov,
36
kuid keskmiseks tugevuseks oli vaid 96 kPa. Sarnaselt tsement-turvas segudele algas ka rabavees hoitud tsement/tuhk-turvas segudel tugevusnäitajate alanemine peale 91 päeva. Aasta möödudes olid Männiku raba turbast valmistatud katsekehade tugevused, mida hoiti rabavees ning kraanivees vastavalt 57 ja 62 kPA. Kraanivees hoitud katsekehad näitasid mõõdukat survetugevuste suurenemist aasta vältel. Kõige kehvemad survetugevused saavutati ainult tuhaga stabiliseeritud katsekehadel. Samalaadselt tsement/tuhk-turvas segudele oli kõige kiirema tsementatsiooniprotsessiga rabavees hoitud Männiku raba katsekehad, mis saavutasid suurima tugevuse 180-ks päevaks, kuid suurimaks tugevuseks mõõdeti vaid 69 kPa. Seejärel toimus rabavees hoitud katsekehade tugevuste nõrgenemine. Mõõdukat kasvutendentsi näitasid kraanivees hoitud Männiku proovid, mis saavutasid 360 päeva möödudes üheteljeliseks survetugevuseks 54 kPa, mis on samas suurusjärgus rabavees hoitud proovidega.
Võrreldes saavutatud üheteljelisi survetugevusi ning turbaproovide algniiskuseid selgus, et turba algne veesisaldus on otseselt seotud survetugevuse kujunemisega. Suurimad lõpptugevused saavutasid proovid, mille turba algniiskus oli suurim. Tähtsaimat rolli mängib veesisaldus turbas esimese 28 päeva jooksul, millest võib järeldada, et piisav veeküllastatus on alus tsementatsioonisidemete tekkimiseks.
Kokkuvõtlikult võib öelda, et põlevkivituhk pole sobilik sideaine üksi ega ka tsemendiga segatuna, et saavutada stabiilne pinnasekiht veega küllastunud keskkonnas. Lisaks hakkasid enamus katsekehade tugevusnäitajad langema alates 91 päevast. Seega pole pikaajalised projektid põlevkivituhaga stabiliseerimiseks perspektiivsed. Saavutatud tulemuste puhul võiks kasutada põlevkivituhaga mass-stabiliseerimist ajutise taristu loomiseks Rail Balticu ehitustööde käigus. Teise võimalusena võiks kaaluda inertse mineraalainese lisamist pinnasele koos põlevkivituhaga, et põlevkivituhal oleks võimalik tekitada tugevamaid sidemeid turba ja mineraalainese vahel.