EU-LIFE STABLE PROJEKTI. Ruoppausmassojen käsittely prosessistabiloimalla Pansion altaaseen

Transkriptio

1 EU-LIFE STABLE PROJEKTI Ruoppausmassojen käsittely prosessistabiloimalla Pansion altaaseen Pilotoinnin, ympäristöllisen ja teknisen laadun seurannan raportti Maaliskuu 2009 Viite Versio I Pvm Hyväksynyt Matti J. Niemi Tarkistanut Pentti Lahtinen Kirjoittanut Merja Autiola Ramboll Vohlisaarentie 2 B Luopioinen Finland Puhelin:

2 Sisällys 1. Johdanto 2 2. Laadunvalvontasuunnitelma 3 3. Pilaantuneen ruoppausmassan käsittely Ruoppaus Ruoppausmassojen kuljetus Ruoppausmassojen käsittely proomussa Prosessistabilointi, toimintaperiaate Altaan täyttöjärjestys Massastabilointi Sideaineet ja niiden varastointi Laadunvalvontamenetelmät Laadunvalvontatulokset Pilaantuneen ruoppausmassan laatu ennen stabilointia Ruoppausmassan vesipitoisuus ja tiheys Ruoppausmassan laatu stabiloinnin jälkeen Sekoitustyö Vedenläpäisevyys Lujuus Seurantatutkimustulokset Ympäristövaikutusten seuranta Haitta-ainepitoisuudet Aurajoen ruoppausmassassa 5.3 Haitta-aineiden liukoisuus stabiloidusta ruoppausmassasta Tulokset Kokonaispitoisuudet Laadunvalvontakairaukset Yhteenveto 47 Liitteet: 1. Laadunvalvonnan tulostaulukko 2. Haitta-aineanalyysien yhteenvetotaulukko 3. Kairauspisteiden sijainti 4. Näytteenottokairauksen tulokset 5. Pilarikairauksen tulokset 6. Analyysitodistukset

3 1. Johdanto Tämä raportti on osa EU-LIFE STABLE projektia, jonka tavoitteena on testata uutta prosessistabilointiteknologiaa pilaantuneen sedimentin stabiloimiseksi. Tässä koetoiminnan laatututkimusraportissa esitetään Pansion satamassa Turussa toteutetun pilaantuneiden ruoppausmassojen stabilointipilotoinnin laadunvalvonnan tulokset. Pilottistabilointi toteutettiin välisenä aikana. Työn varsinainen tilaaja on Turun satama, jossa tilaajan yhteyshenkilö on ollut Matti J. Niemi. Ramboll on tehnyt laadunvalvonnan alihankintana Biomaa Oy:lle, jossa yhteyshenkilö on ollut Ville Niutanen. Laadunvalvonnasta ovat vastanneet FM Noora Lindroos, FM Merja Autiola ja Ins. AMK Ari Mäkinen Ramboll Finland Oy:ssä. Pilotointiin liittyvät suunnitelmat ja dokumentit ovat seuraavat: Länsi-Suomen Ympäristölupavirasto, Päätös, Nro 39/2008/2, Dnro LSY Y-113, pvm (sisältö: Pilantuneiden ruoppausmassojen sijoittaminen Pansion eristyspengeraltaaseen) Stabilointisuunnitelma, LIFE06 ENV/FIN/ STABLE; Pilaantuneiden ruoppausmassojen sijoittaminen Pansion eristyspengeraltaaseen, , Ramboll Finland Oy Ympäristövaikutusten tarkkailusuunnitelma, LIFE06 ENV/FIN/ STABLE; Prosessistabilointiteknologian pilotointi Aurajoen ruoppausmassoilla, , Ramboll Finland Oy Länsi-Suomen Ympäristölupavirasto, Päätös, Nro 55/2008/2, Dnro LSY Y-224, pvm (sisältö: Prosessistabilointisuunnitelman hyväksyminen) 2

4 2. Laadunvalvontasuunnitelma Taulukko 1. Laadunvalvontasuunnitelma. *Kts. kpl Prosessistabilointi 1. Valmistelevat työt /ennakkotutkimukset Tekijät Aloitusilmoitus ennen töiden aloittamista Lounais-Suomen ympäristökeskukselle, Turun kaupungin ympäristönsuojeluviranomaiselle Stabilointisuunnitelma hyväksyttäväksi ennen töiden aloittamista Länsi- Suomen ympäristölupavirastolle sekä tiedoksi Lounais-Suomen ympäristökeskukselle ja Turun kaupungin ympäristönsuojeluviranomaisille Ympäristöntarkkailusuunnitelma tiedoksi ennen töiden aloittamista Lounais- Suomen ympäristökeskukselle Turun Sataman vastuuhenkilön yhteystiedot Lounais-Suomen ympäristökeskukseen ja Turun kaupungin ympäristönsuojeluviranomaiselle Ympäristöntarkkailusuunnitelman mukaiset ennakkotutkimukset (sedimenttinäytteenotto) 2. Työn aikaiset tutkimukset Turun Satama Suunnitelma: Ramboll ja Biomaa Viranomaisille: Turun Satama Suunnitelma: Ramboll Viranomaisille: Turun Satama Turun Satama Ramboll Ympäristöntarkkailusuunnitelman mukaiset tutkimukset (sedimenttinäytteenotto), 1 krt/ kk Stabiloinnin laadunvalvontatutkimukset: Ramboll Ramboll/ Biomaa Näyte Tavoitemäärä Toteutunut määrä vesipitoisuus ruoppausmassa >88 64* haitta-ainepitoisuus ruoppausmassa 12 9 kpl ruoppausmassasta 3 kpl stabiloidusta massasta Ca-pitoisuus ruoppausmassa / Niton >20 62 sideainemäärä / Niton > sideainemäärä / titraus puristuslujuus 100 koestettu 177 vedenläpäisevyys liukoisuus / diffuusiotesti Stabiloinnin jälkeen tehtävät työt Tekijät Ympäristöntarkkailusuunnitelman mukaiset tutkimukset, ympäristönäytteenotto 4 krt vuodessa kunnes päällysrakenne on 2 vuotta vanha. Määritettävä TBT, TPht sekä metallit ja PCB ajoittain. Stabiloinnin laadunvalvontatutkimukset: Kairaukset Turun satama Ramboll 4. Raportointi Tekijät Stabiloinnin ja päällisrakenteen lopullisesta valmistumisesta ilmoitus 30 päivän kuluessa Lounais-Suomen ympäristökeskukselle ja Turun kaupungin ympäristönsuojeluviranomaiselle Stabiloinnin laaduntarkkailuraportti sekä ympäristöntarkkailututkimusten tulokset vuosittain helmikuun loppuun mennessä Lounais-Suomen ympäristökeskukselle ja Turun kaupungin ympäristönsuojeluviranomaiselle Turun satama Ramboll / Turun satama 3

5 3. Pilaantuneen ruoppausmassan käsittely 3.1 Ruoppaus Ruoppaus toteutettiin Terramare Oy:n ja Turun Sataman ruoppauskalustolla. Molemmilla oli käytössä ympäristökauhat. Käytetty kalusto on koottu taulukkoon 2. Taulukko 2. Ruoppauksessa käytetty kalusto. Terramare Oy Ruoppauskalusto Kahmariruoppaaja Kahmari varustettuna ympäristökauhalla. Kauhan leikkaus- pinta-ala on 16,5 m 2 ja tilavuus 6,9 m 3 Proomut Kaksi hinattavaa lastialusta (proomua) Ada 6 ja Ada 8, vetoisuus 300m³/ proomu Turun Satama Ruoppauskalusto Kahmariruoppaaja Ahmatti vm. 1987, pituus 26m, leveys 11m, nostoteho 20 tn., ympäristökauha 3,5 m³ Proomut Heta, vm. 1986, vetoisuus 300m³, pituus 39m, leveys 7.5m Hanna, vm. 1990, vetoisuus 300m³, pituus 42m, leveys 7.5m 7-proomu varalla, vm. 1961, vetoisuus 120m³, leveys 6.85m, pituus 27m yhteysvene Apu II, vm. 1973, pituus 7.5m Hinaaja Yksityinen varustamo Idäntie Ky - Österled Kb, hinaaja Uitto I, Kemi I ja Zaritsa Aleksandra vara-aluksina. Varustamo hoiti sekä Terramaren että Turun Sataman proomujen kuljetuksen. Kuva 1. Terramaren ruoppauskalustoa, ruoppaaja Kahmari ja proomu Ada 4

6 Kuva 2. Turun Sataman ruoppaaja Ahmatti. Aurajoen ruoppaus toteutettiin välisenä aikana. Ruoppausmassan kokonaismäärä urakan lopussa oli Itdm 3. Ruoppausalueet on esitetty kuvassa 3 ja ruopattujen massojen määrien jakautuminen alueittain kuvassa 4. P Kuva 3. Ruoppausalueet Aurajoessa. Kuva ei ole mittakaavassa. 5

7 Ruoppausmäärät ja ruoppaajat alueittain Itdm Satama Terramare 0 allas 4 allas 4a allas 4b allas 4c allas 4d allas 7 allas 8 allas 9 allas 10 Ruoppausalue Kuva 4. Ruopattujen massojen jakautuminen ruoppausalueisiin. Hankkeen alussa ruoppausta hidastivat mm. paikoin runsas romujen esiintyminen ruoppausmassassa. Eniten romua, lähinnä polkupyöriä ja kaapeleita, oli kaupungin ydinkeskustan alueella altaissa 4 ja 4d sekä entisen kierrätyskeskuksen alueella. Kierrätyskeskuksen kohdalla nostettiin ylös mm. kaasupulloja, sähköliesiä ja elektroniikkaromua. Hankkeen alussa myös stabilointilaitteiston säädöt ja ruoppauksen ja stabiloinnin aikataulujen yhteensovittaminen hidastivat ruoppausta. Ruoppauksen ja stabiloinnin tavoiteaikatauluksi säädettiin alun alkaen joulukuun loppu Aloituksen viivästyessä viikolla ja stabilointityön hieman suunniteltua pienempi kapasiteetin käyttöaste siirsivät tavoiteaikataulun tammikuun loppuun Hankkeen jouduttamiseksi prosessistabiloinnissa otettiin käyttöön toinen työvuoro. Stabiloinnin päivä- ja yövuoro olivat ensimmäisen kerran käytössä viikolla 46. Kyseisestä viikosta lähtien ruoppausta voitiin tehostaa ja ruoppausmassojen määrä alkoi lähentyä tavoiteaikataulua. Kuvassa 5 on yhdistettynä molempien ruoppaajien viikkokohtaiset ruoppausmäärät sekä ruoppauksen kumulatiivinen eteneminen urakka-aikana. Kuvaajassa nähtävä viikkojen 52-2 aikainen notkahdus toteutuneessa ruoppauksessa johtuu joululomista. 6

8 Ruoppauksen eteneminen Itdm Tavoite Itdm3 kumulatiivinen Terramare Itdm3 kumulat Satama Itdm3 kumulat Itdm3/viikko Terramare Itdm3/viikko Satama Itdm3/viikko viikko Kuva 5. Ruoppauksen eteneminen välisenä aikana. Ruoppausalueiden ja ruoppauksen etenemistä Terramaren ja Turun Sataman kalustolla on havainnollistettu kuvassa 6, jossa viikkokohtaiset ruoppausmäärät on jaettu eri alueisiin. Itdm Ruoppausmäärät ja alueet alue 7 alue alue 4d Satama Terramare 4000 alue alue 8 alue 9 alue 10 alue 4a alue 4b alue 10 alue 9 alue 4c alue ,5 4 5 viikko Kuva 6. Ruoppausmäärät alueittain ja ruoppaajan mukaan jaoteltuna. 7

9 Ympäristökauhan toimintaperiaate Ruoppauksessa käytettiin ympäristökauhaa, jonka erityispiirteenä on vaakaleikkaus. Kauha leikkaa aina vaakasuoran viipaleen ruoppausalueelta jolloin saadaan mahdollisimman tarkka lopputulos. Kauhan yläosassa on lisäksi aukot, joiden kautta ylimääräinen vesi pääsee kauhan täyttyessä purkautumaan ja lopputuloksena on lähes sama ruoppausmassan vesipitoisuus, joka massalla on pohjassa. Peruserot Terramaren suorittaman ympäristöruoppauksen ja tavallisen ruoppauksen välillä ovat seuraavat: Tavallisessa ruoppauksessa ruoppaajan käyttöaste on parempi (80%) Ympäristöruoppauksessa ruoppausteho on 200 m 3 /tehotunti ja 80% käyttöasteella 160 m 3 /h Polttoaineen kulutus kasvaa tehotuntien suhteessa Ruoppaustyön tuotanto 16 tunnin työvuorossa: 0,8 x 16 x 200 =2560 m 3 Tavallisella kauhalla ruoppauskerroksen vahvuus on 67 % suurempi kuin ympäristökauhalla. Tämä tarkoittaa sitä, että jos ympäristökauhalla ruopataan 30 cm syvyydeltä niin tavallisella kauhalla on ruopattava 0,5 m jotta päästäisiin samaan puhdistustulokseen. Tällä on suora vaikutus kuljetettaviin ja stabiloitaviin määriin. Kuljetuksen ja massan purkamisen tehokkuuteen eivät vaikuta ruoppausmenetelmät, mutta tavallisessa ruoppauksessa kuljetettava määrä kasvaa 67% Kuva 7. Kuvasarja ympäristökauhan toimintaperiaatteesta. 8

10 Kokemukset ruoppauksesta Jokea ei ruoppauksissa varsinaisesti syvennetty, vaan se ennallistettiin alajuoksulla 3-9 metrin syvyiseksi. Eniten ruopattavia massoja esiintyi rantojen lähellä. Ruoppaussyvyys pohjasta oli yleensä 0,5-1,0 m. Syvimmillään ruoppaukset olivat noin kahden metrin luokkaa. Ruoppausjätteen joukossa oli romurautaa, hitsauspillejä ja asennustarvikkeita. Kaasupullojen asianmukaiseen varmistamiseen ja poistamiseen kului ajoittain aikaa. Koska aluetta on ruopattu aiemminkin, sodanaikaisia lentopommeja ruoppausmassan seassa ei ollut. 3.2 Ruoppausmassojen kuljetus Ruoppausmassa lastattiin proomuihin. Proomujen kuljetusreitti on esitetty kuvassa 8. Hinaajan kuljettamana proomulla kului aikaa n. 4 km yhdensuuntaiseen matkaan 45 min. Korkean veden aikana Ruissalon sillan alitus oli hinaajalle mahdotonta ja noina aikoina hinaaja joutui kiertämään Ruissalon saaren eteläpuolitse, jolloin matka-aika kasvoi noin 1,5 tunnilla yhteen suuntaan. Kuva 8. Proomujen kuljetusreitti Aurajoelta Pansion altaalle Ruissalon saaren pohjoispuolitse. 9

11 3.3 Ruoppausmassojen käsittely proomussa Pansion altaalla proomut kiinnitettiin laituriin. Ennen varsinaista stabilointityötä ruoppausmassa homogenisoitiin kaivinkoneeseen asennetulla sekoitinkärjellä. Samalla poistettiin suurimmat massaan jääneet romut ja jätteet. Osassa proomuja kuljetuksessa erottuneen veden osuus oli niin suuri, että erottunut vesi poistettiin pumppaamalla. Pumpattu vesi johdettiin suodattimen kautta stabilointialtaaseen. Pumppausta tehtiin vain työn ensimmäisien viikkojen aikana. Pumppaus hidasti massojen käsittelyä ja sitoi miestyövoimaa. Kuva 9. Proomu kiinnitettynä Pansion stabilointialtaan laituriin. Kuva 10. Homogenisointiin käytetty sekoituskärki ja homogenisointia proomussa. Ruoppausmassan homogenisointiin käytetty aika vaihteli min. Tarvittavaan aikaan vaikutti ruoppausmassan vesipitoisuus, tiheys ja savespitoisuus. Mitä kuivemmasta ja tiiviimmästä massasta oli kysymys, sitä kauemmin homogenisoitiin kului aikaa. Tiivistä, alun perin lähes häiriintymättömässä muodossa olevia savipaakkuja oli mahdotonta saada stabilointilaitteistoon ennen merkittävää sekoitustyötä. Osa massasta oli hyvin vesipitoista ja silttistä. Tällöin homogenisoinnin tarve oli lähes jatkuvaa koko proomun tyhjentämisen ajan. Ruoppausmassan vesi 10

12 erottui nopeasti kiintoaineksesta ja stabiloitavan massan laatu vaihtui proomun tyhjentämisen aikana ensin hyvin sekoittuneesta proomun keskiarvoa edustavasta massasta tiheydeltään suurempaan ja kuivempaan massaan, kunnes proomun tyhjennyksen loppupuolella ruoppausmassasta oli jäljellä enää hyvin vesipitoista lietettä. Kuva 11. Kuvasarja ylhäällä vasemmalta: Juuri ruopattua tiivistä, vesipitoisuudeltaan alhaista, savipitoista sedimenttiä. Ylhäällä oikealla: kuljetuksen aikana vesi on erottunut ruoppausmassasta. Alhaalla homogenisoitua massaa proomun tyhjennysvaiheessa. Kuva 12. Erottuneen veden pumppaaminen ja johtaminen suodattimen kautta stabilointialtaaseen. 11

13 Kuva 13. Ruoppausmassasta poistettua romua. 3.4 Prosessistabilointi, toimintaperiaate Ruopattu, homogenisoitu massa nostettiin proomuista stabilointiaseman syöttötasolle pitkäpuomikaivinkoneella. Ennen syöttötasoa erottui välpälle (kuva 19) vielä tähän vaiheeseen saakka päässyt pienromu ja satunnaiset suuremmat kivet. Ruoppausmassan syöttö proomuista aseman syöttötasolle SYÖTTÖTASO Kuivat sideaineet - siilo I masuunikuonajauhe - siilo II - pikasementti Kostutetut sideaineet - lentotuhkan hihnasyöt- SEKOITUSTASO KÄSITELLYN MASSAN PURKUTASO Kuva 14. Prosessistabiloinnin toimintaperiaate Pansion kohteessa. 12

14 Kuva 15. Ruoppausmassan syöttö prosessistabilointilaitteistoon 13

15 Kuva 16. Stabilointilaitteiston välppä. A B C Kuva 17. Stabilointilaitteisto Valto I,. Kuvan (17) mukaisesti syöttötasolla (A) tapahtui massan homogenisoinnin viimeistely sekä sideainekomponenttien annostelu. Ruoppausmassa ja sideaineet sekoitettiin paineistetussa kaksoisakselisekoittimessa (B). Lopuksi 14

16 käsitelty massa purettiin (C) kuorma-autokuljetuksena tai pumpun avulla läjitysaltaaseen. Sekoitustyön dokumentointi oli reaaliaikaista ja syötetyn massan oletustiedot sekä syötettyjen sideaineiden määrä on mahdollista tarkistaa sekoituseräkohtaisesti. Tätä mahdollisuutta hyödynnettiin myöhemmässä vaiheessa yhdistämällä stabilointilaitteistolla kerätty tieto laadunvalvontanäytteistä saatuihin tuloksiin. 15

17 Kuva 18. Stabiloidun massan siirto läjitysaltaaseen kuorma-autolla. Kuva 19. Stabiloidun massan siirto läjitysaltaaseen putkisiirtona. 16

18 Kuva 20. Stabiloidun massan siirto läjitysaltaaseen putkisiirtona ja massa läjityksen jälkeen. 17

19 3.5 Altaan täyttöjärjestys Läjitysaltaan syvyys oli suurimmillaan noin 10 m altaan eteläosassa heti murskekannaksen vieressä. Kuvassa 21 altaan etelä-lounaiskulmaan sijoittuva 5 m syvyyskäyrä on vahvistettu. Käyrän ulkopuolella altaan syvyys vaihettuu altaan pohjois- ja itäosassa loivasti maanpinnan tasoon. Altaan länsi- ja eteläreunat ovat varsin jyrkkiä. Allas oli veden täyttämä. Stabilointityön edetessä vesi pääsi poistumaan louhepenkereen läpi suotautumalla. P Kuva 21. Pansion läjitysaltaan syvyyskäyrät ja stabilointilaitteiston likimääräinen sijainti. Kuva ei ole mittakaavassa. Kuvassa 5 m syvyyskäyrä on vahvennettu. Altaan täyttö aloitettiin kaakkoiskulmasta, stabilointilaitteiston läheisyydestä. Tarkoituksena oli saada altaan matala kulma mahdollisimman pian työalustaksi tulevia putkisiirtoja varten. Seuraavassa vaiheessa täyttö eteni altaan itäreunasta pohjoiseen altaan koilliskulmassa sijaitsevaa betonista kaatolaituria kohden. Täytön edetessä määräkorkeuteen, stabiloidun massan päälle levitettiin suodatinkangas ja n. 30 cm kerros mursketta työpediksi. Altaan itäreuna täyttyi varsin nopeasti, mutta stabiloituva massa oli vielä pehmeää, joten täytetyn alueen päällä liikkuminen raskailla työkoneilla ei ollut mahdollista päälle asennetusta työpedistä huolimatta. Työn edetessä allasta täytettiin vaiheittain eri puolilta, jotta altaan sisäinen stabiliteetti olisi täyttötyön kannalta mahdollisimman turvallinen. Massan varsinainen läjitys aloitettiin altaan koilliskulmassa sijaitsevalta kaatolaiturilta sekä altaan eteläreunasta, jossa allas oli syvimmillään. Näitä kaatoreittejä pitkin altaaseen saatiin sijoitettua merkittävä määrä stabiloitua massaa. Massa oli läjitysvaiheessa vielä varsin juoksevaa ja se liukui reunoja pitkin kohti altaan syvänteitä. 18

20 Altaan täyttyminen ja madaltuminen johti siihen, että allasta ryhdyttiin täyttämään enenevässä määrin myös vedenpinnan yläpuolelta käsin. Käyttöön otettiin eräänlainen lujittumis-vyörytys tekniikka, jossa stabiloitu massa kipattiin kuorma-autosta tai dumpperista kentälle, altaan pintaosaan aiemmin läjitetyn massan päälle ja annettiin lujittua muutaman vuorokauden ajan. Kun massa oli lujittunut tarpeeksi, työnnettiin se kaivinkoneen kauhalla altaan keskustaa kohti. Työvaiheen jälkeen syntyneeseen kaukaloon tuotiin uutta massaa lujittumaan tai täyttöasteesta riippuen levitettiin suodatinkangas ja murske. Altaan täyttäminen oli käytännössä varsin haastavaa. Stabilointi ja täyttö toteutettiin kylmänä vuodenaikana, jolloin massan lujittuminen on varsin hidasta ja työskentely tapahtuu käytännössä täysin lujittumattoman massan päällä. Laboratorio-olosuhteissa saavutetaan lujuuskappaleille suurempi lujuus kuin toteutuneissa lämpötilaolosuhteissa kentällä. Urakointikuukausien keskilämpötilat on esitetty taulukossa 3. Taulukko 3. Kuukauden keskilämpötilat Rajakarin sääasemalla Turussa. Vuosi Kuukausi Kuukauden keskilämpötila Rajakarin sääasemalla 2008 Lokakuu +9,6 o C Marraskuu +4,4 o C Joulukuu +2,0 o C 2009 Tammikuu -1,8 o C Helmikuu -3,0 o C Vyörytysmenetelmää käytettiin erityisesti altaan itäreunalla sekä työn loppuvaiheessa kaikilla alueilla, joilla allas alkoi madaltua. Alkuperäisen suunnitelman mukaisesta putkisiirrosta ja uppovalutekniikasta jouduttiin luopumaan aikataulun vuoksi. Putkisiirtoa kokeiltiin viikolla 47, välisenä aikana ja tuona aikana käsiteltiin noin 4050 m 3 massaa. 3.6 Massastabilointi Massastabilointi oli lupaehtojen mukaisesti mahdollista vain häiriö- ja poikkeustilanteissa. Tällaisia olivat prosessistabilointilaitteiston huoltotauot ja erityisen jäykän ja vesipitoisuudeltaan alhaisen ruoppausmassan esiintyminen ruoppausmassassa. Massastabilointiajankohdat ja menetelmällä käsiteltyjen massojen määrät on esitetty taulukossa 4. Taulukko 4. Massastabiloinnilla käsitellyt massamäärät ja ajankohdat proomua proomua yhteensä 3240 m 3 Massastabilointi lyhyesti: Ruoppausmassa stabiloitiin proomussa kaivinkoneeseen kiinnitetyllä massastabilointilaitteella (kuva 8), johon kuivien sideaineiden syöttö on kytketty. Stabiloitu massa nostettiin proomusta kuorma-autoon. Massa kuljetettiin altaaseen kuten prosessistabiloinnissa. 19

21 Kuva 23. Massastabilointi proomussa 3.7 Sideaineet ja niiden varastointi Stabiloinnin sideaineisiin käytettiin seuraavia komponentteja: Yleis = Yleissementti (CEM II/A-M(S-LL) 42,5 N), Pika = Pikasementti (CEM I 52,5 R), K400 = Masuunikuonajauhe (K400), LT = Fortumin Naantalin kivihiilivoimalaitoksen lentotuhka Naantalin kivihiilivoimalaitoksella tuotettu lentotuhka kostutettiin voimalaitoksella erillisen ohjeen mukaisesti ja välivarastoitiin Fortumin tuhkan kaatopaikalle Härkäsuolle. Ennen stabilointityön alkamista kerättiin välivarastoon noin 40 % stabiloinnissa käytetystä tuhkasta. Loput 60 % tuotiin välisenä aikana stabilointityömaalle suoraa tehtaan tuotannosta. Lentotuhka tuotiin stabilointityömaalle kuorma-autoilla pressuilla peitettynä ja aumattiin työmaa-alueelle. Ensimmäisen kuukauden aikana lentotuhkaauma oli peitettynä pressuilla liiallisen kostumisen ja pölyämisen varalta. Työmaan edetessä pressujen käyttö todettiin ongelmalliseksi. Tuulisissa olosuhteissa suurten ja raskaiden pressujen käsittely koettiin työturvallisesti haastavaksi. Pressujen käsittely sitoi työvoimaa ja koneita. Kostutuksen vuoksi tuhka ei pölynnyt, joten pressuja ei tarvittu pölyämisen estämiseen. Työmaalla sementti ja masuunikuonajauhe säilytettiin kuivina säiliöissä. Sementti kuljetettiin Finnsementin Paraisten tehtaalta ja masuunikuonajauhe Rautaruukin Raahen tehtailta säiliöautoissa. Stabilointityön aikana pikasementin ja kuonajauheen saatavuudessa oli joitakin tuotannosta johtuvia katkoja. Näiden lyhytaikaisiksi jääneiden katkojen aikana jouduttiin käytettyjä reseptejä muuttamaan ja sideaineena käytettiin hetkittäin myös yleissementtiä. Työmaalla käytetyt sideaineet ja niiden stabilointityöhön kuluneet määrät on esitetty taulukossa 5. Taulukko 5. Stabilointiurakassa käytetyt sideaineet ja niiden määrät. Sideaine Käyttömäärä (tonnia) Pikasementti 4466 Masuunikuonajauhe 8603 Lentotuhka 9241 Yleissementti 36 20

22 Kuva 24. Lentotuhka välivarastoitiin kostutettuna ja peitettynä aumoissa. Aumoista tuhka kuljetettiin pyöräkuormaajalla ja hihnakuljettimella syöttötasolle. Kuivat sideaineet, pikasementti ja kuonajauhe varastoitiin siiloissa. 21

23 3.8 Laadunvalvontamenetelmät Stabilointityön laadunvalvonta noudatti pääsääntöisesti viranomaisille esitettyä laaduntarkkailusuunnitelmaa (ks. taulukko 1). Laadunvalvonnan yhteydessä mitattiin ruoppausmassan vesipitoisuutta, tiheyttä sekä alkuperäisen massan kalsiumpitoisuutta Niton XRFkenttämittarilla. Stabiloidun massan ominaisuuksia seurattiin kalsiumpitoisuuden ja lujuuden kehittymisen avulla. Kalsium- l. Ca-pitoisuuden määrällä arvioitiin oikean reseptin toteutumista sekä sekoitustyön homogeenisuutta. Reseptin toteutumista pyrittiin kontrolloimaan etukäteen tehtyjen kalibrointisuorien avulla. Sekoitustyön homogeenisuus selvisi puolestaan rinnakkaismittausten avulla. Mitä lähempänä mittaustulokset olivat toisiaan, sitä homogeenisemmasta materiaalista on kyse. Stabiloidusta massasta valmistettiin kentällä lujuus, liukoisuus sekä vedenläpäisevyyskappaleita, jotka koestettiin laboratoriossa 28 ja 90 vrk:n iässä. Laboratoriossa testattiin lujuuden ja vedenläpäisevyyden lisäksi sideaineen määrän toteutumista määrittämällä Ca-pitoisuus titraamalla. Noin 1 kk kuluttua stabilointityön valmistuttua tehtiin stabilointialtaalla laadunvalvontakairaukset. Stabiloidusta rakenteesta otettiin näytteitä ja stabiloinnin homogeenisuutta ja lujuustasoa arvioitiin pilarikairauksella. Kuva 25. Stabiloitua massaa, massasta otettuja näytteitä ja koekappaleita. 22

24 4. Laadunvalvontatulokset Laadunvalvonta painottui voimakkaasti stabilointityön alkupäähän. Kerätyt laadunvalvontanäytteet edustavat pääasiassa ensimmäisten viikkojen toimintaa, jona aikana stabilointityöhön toteutumista mm. sideainesyötön osalta voitiin tarkistaa. Laadunvalvontanäytteiden jakautumista hankkeen aikana on havainnollistettu kuvassa 26. Näytteistä noin puolet koottiin ensimmäisen kuukauden aikana, jonka jälkeen näytteenottoa voitiin vähentää toiminnan ja laadun vakiintuessa. Kuva 26. Näytteenoton jakautuminen stabilointityön aikana. Pylväät osoittavat lujuuskappaleiden koestustuloksen ja sininen viiva kuvaa samoista näytteistä kenttämittarilla mitatut Ca-pitoisuudet. Ca-pitoisuus määrityksiä on tehty myös muista kuin lujuuskappaleista. 4.1 Pilaantuneen ruoppausmassan laatu ennen stabilointia Stabiloitavia massoja ruopattiin heti työn alusta lähtien kahdelta toisistaan poikkeavalta alueelta. Nämä alueet oli reseptoinnin yhteydessä määritelty alueiksi I ja III. Reseptoinnin mukaiset ruoppausalueet on esitetty kuvassa 27. Molemmista alueista saatiin yleiskuva heti työn alkuvaiheessa. Työn edetessä selvisi, että reseptoinnin optioalueena ollutta aluetta IV ei tulla ruoppaamaan lainkaan. Alueilla toteutettavaksi tarkoitetut reseptit on esitetty taulukossa 6. Alueen II ruoppausmäärät ja sen stabilointityöstä kerätyt näytteet olivat varsin vähäisiä, eikä aluetta ole tarkasteltu jatkossa erikseen. 23

25 Kuva 27. Käytettyjen reseptien mukaiset ruoppausalueet. Taulukko 6. Stabilointisuunnitelmassa määritetty reseptit. Urakoitsijoiden käyttämä ruoppausaluenumerointi poikkesi reseptoinnin yhteydessä määritettyjen alueiden (kuva 27) numeroinnista ja kyseinen numerointi ja niiden sijoittuminen on esitetty ruoppausta koskevassa kappaleessa 3.1, kuvassa 3. Numerointien vastaavuus on esitetty taulukossa 7. Taulukko 7. Reseptoinnin mukaiset ruoppausalue numerot Alue I Alue II Urakoitsijoiden Ruoppaaja Ruoppausmäärä käyttämä ruop- itdrm 3 pausaluenume- rointi 4 (Turun Sataman Turun Satama ruoppaama) ja 4d 4b ja 4c Terramare Turun Satama a ja 4 (Terramaren Terramare ruoppaama) Alue III 8, 9, 10 Terramare yht

26 4.1.1 Ruoppausmassan vesipitoisuus ja tiheys Vesipitoisuuden määrittäminen ruopatusta massasta on reseptivalinnan kannalta ratkaisevan tärkeää. Vesipitoisuudet määritettiin kenttälaboratoriossa mikroaaltouunikäsittelyn avulla (veden massa suhteessa näytteen kuivamassaan). Ruoppausmassan vesipitoisuus ja tiheys määritettiin työn alussa jokaisesta proomusta. Työn alussa, välisenä aikana, käsiteltiin yhteensä 18 proomua ruoppausmassaa. Tuona aikana todetut vesipitoisuudet vaihtelivat varsin vähän. Alueelta I ruopatuissa massoissa vesipitoisuus vaihteli välillä % ja alueella III %. Vesipitoisuuden vaihtelun ollessa varsin pientä, massan vesipitoisuuteen perustuva reseptivalinta oli erityisesti alueelta III ruopatuilla massoilla mahdollista toteuttaa pelkästään stabiloidun massan sijoitussyvyyden mukaisesti. Ennakkotutkimuksiin perustuvan reseptoinnin mukaan, alueen III ruoppausmassojen resepti vaihtui vasta 260 % vesipitoisuudessa. Tuota suuremmat vesipitoisuudet olivat massan homogenisoinnin yhteydessä suhteellisen helposti erotettavissa kuivemmista massoista ja vesipitoisuuden tarkkailua voitiin alueella III vähentää merkittävästi. Myös alueen I massoissa vesipitoisuus pysyi varsin pienellä vaihtelualueella ja homogenisoinnin yhteydessä poikkeavat massat voitiin tutkia vesipitoisuuden osalta kenttälaboratoriossa joko laadunvalvojan tai urakoitsijan toimesta. Vesipitoisuuden ja tiheyden muutoksiin reagoitiin reseptiä muuttamalla. Vesipitoisuuden ja tiheyden muutoksen yleisimmät syyt johtuivat ruoppaussyvyydestä. Mikäli ruoppaussyvyys oli yli 1,5 m ruopattava massa oli kuivempaa ja savipitoisempaa kuin massa, jonka ruoppaussyvyys oli vain n. 30 cm. Ruoppaussyvyys selittää myös vesipitoisuuden ja tiheyden korrelaatiota eri alueilla. Laadunvalvonnan yhteydessä määritetyt vesipitoisuudet vaihtelivat % välillä keskiarvon ollessa 186 %. Vesipitoisuuden, tiheyden ja Capitoisuuden vaihtelut alueittain on koottu taulukkoon 8. 25

27 Taulukko 8. Käsittelemättömän ruoppausmassan ominaisuudet. Vesipitoisuus (w%), tiheys (ρ) ja Ca-pitoisuudet on laskettu taulukkoon kaikista aluetta edustavista näytteistä tilastollisina keskiarvoina sekä minimi- ja maksimiarvoina. Ca-pitoisuudet on mitattu kenttäanalysaattorilla. Alueelta II oli vain kolme näytettä, joista vain yhdestä on määritetty tiheys. Kuvassa sinisellä on merkitty näytteiden minimipitoisuudet ja oranssilla maksimipitoisuudet. Näytemäärä w% ρ Ca-pitoisuus ka min max kaikki 67 kpl med ka min max Alue I 38 kpl med ka min max Alue II 3 kpl med ka min max Alue III 24 kpl med Vesipitoisuusvaihtelut olivat suurimpia alueen III ruoppausmassoissa, %. Tällä alueella myös ruoppaussyvyyden vaihtelu oli suurinta. Ruoppaussyvyys vaihteli alueella III 0,5-2,0 m välillä. Alueella I ruoppaussyvyyden vaihtelu oli tyypillisimmin 0,5-1,0 m välillä. Ruoppaussyvyyden vähäinen vaihtelu korreloi tässä tapauksessa hyvin myös suhteellisen vähäisen vesipitoisuusvaihtelun kanssa ( %). Tiheyden ja vesipitoisuuden suhde Alue I Tiheys kg/m y = x R 2 = tiheys Lin. (tiheys) vesipitoisuus W% Kuva 28a. Tiheyden ja vesipitoisuuden välinen korrelaatio alueella I. 26

28 Tiheyden ja vesipitoisuuden suhde Alue III Tiheys kg/m y = x R 2 = vesipitoisuus w% tiheys Lin. (tiheys) Kuva 28b. Tiheyden ja vesipitoisuuden välinen korrelaatio alueella III. Ca-pitoisuuksien keskiarvo- ja mediaaniarvoissa ei havaittu merkittäviä poikkeamia eri alueiden stabiloitujen näytteiden välillä. Alueen II stabiloiduissa näytteissä Ca-pitoisuuksien keskiarvo oli korkein, mutta mitattuja näytteitä oli varsin vähän verrattuna alueisiin I ja III. Ca-pitoisuudet olivat korkeampia ja pitoisuuksien vaihtelu oli suurempaa alueen III kuin alueen I näytteissä. Alueen II näytevähyyden vuoksi jatkotarkasteluun on otettu vain alueet I ja III. Ruoppausmassasta otettiin näytteitä myös haitta-ainemäärityksiä varten. Haitta-ainemääritysten tulokset on esitetty kappaleessa Ruoppausmassan laatu stabiloinnin jälkeen Stabilointityössä noudatettiin stabilointisuunnitelmassa annettuja reseptejä työtarkkuuden sallimissa rajoissa. Kuvasarjassa 29 on esitetty alueiden I ja III massoille käytetyt sideainekomponentit prosenttiosuuksina sideaineen kokonaismäärästä. Kuvasarjasta on hyvin nähtävissä se, että sideainesuhteet ovat pysyneet hyvin samanlaisina. Otos edustaa laadunvalvontaa varten kerättyjä näytteitä ja niihin sekoitettuja sideainemääriä, jotka saatiin stabilointilaitteiston tietokannasta. 27

29 % kpa Alue I Pika-sementti Lentotuhka Kuonajauhe 20 0 % kpa näyte Alue III näyte vrk 28 vrk Pika-sementti Lentotuhka Kuonajauhe 90 vrk 28 vrk Kuva 29. Sideaineiden prosentuaalinen jakautuminen laadunvalvontanäytteissä alueiden I ja III massoissa. 4.3 Sekoitustyö Stabilointityön alkuvaiheessa testattiin sekoitustyön homogeenisuutta sekoitusajan suhteen. Sideaineiden sekoittumisessa ei silmämääräisesti eikä kenttämittarilla tarkasteltuna havaittu merkittävää homogeenisuuden lisääntymistä enää 3 minuutin sekoitustyön jälkeen ja yhden annoksen (6 m 3 ) sekoitusajaksi säädettiin 3 minuuttia. Vesipitoisuudeltaan alhaisilla ja savespitoisilla massoilla havaittiin kuitenkin holvautumista ja tämän tyyppisillä massoilla sekoitusaikaa jouduttiin lyhentämään säädetystä 3 minuutista. Stabiloinnin sekoitustyön laatua seurattiin työn aikana ottamalla näytteitä stabiloidusta ruoppausmassasta. Kenttälaboratoriossa näytteistä tehtiin vähintään kolme Ca-pitoisuuden rinnakkaismääritystä Niton-XRF analysaattorilla. Rinnakkaiset Ca-pitoisuusmääritykset kertovat sekoituksen tasalaatuisuudesta ja keskiarvotulokset toteutuneesta sideainemäärästä näytteessä. Sideainemäärää tarkasteltiin lisäksi Ramboll Finland Oy:n Luopioisten laboratoriossa määrittämällä valituista näytteistä Ca-pitoisuus titraamalla. Testattavana oli yhteensä 13 stabiloitua näytettä. Lisäksi testattiin tulosten laskennassa referensseinä käytetyt neljä stabiloimatonta näytettä, käytetyt sideaineet sekä yksi näiden yhdistelmä. 28

30 Titraamalla tehtyjen sideainemääritysten tulosten tai Niton-XRF:llä tehtyjen Ca-pitoisuustulosten perusteella ei voi arvioida pikasementin, kuonajauheen ja lentotuhkan toteutunutta seossuhdetta. Tulosten perusteella voidaan arvioida ainoastaan näytteen sisältämien sideaineiden yhteenlaskettua määrää olettaen, että sideainekomponenttien keskinäinen seossuhde on lähellä suunniteltua. Kuvassa 30 on esitetty titraamalla määritetyn sideainemäärän ja puristuslujuuden välinen riippuvuus. Tulokset asettuvat suoralle sitä lähentyen, mutta yksittäiset poikkeamat heikentävät tulosten välistä korrelaatiota. Titraustulosten mukaan reseptialitukset määritetyissä näytteissä ovat vähäisiä eivätkä ole työn lopputuloksen kannalta merkittäviä. Titraustuloksen ja puristuslujuuden välinen korrelaatio Puristuslujuus [kpa] y = x R 2 = näyte Lin. (näyte) Sideainemäärä [kg/m3] Kuva 30. Sideainemäärän ja puristuslujuuden välinen riippuvuus. Eri resepteillä toteutetut näytteet on eroteltu väreillä. Pinkillä salmiakkikuviolla on merkitty näytteet, joissa lentotuhka puuttuu sideaineista. Näissä lentotuhkan määrää on korvattu Pikasementin osuutta nostamalla (54-85 kg/m 3 ). Keltaisella on eroteltu puolestaan näytteet, joissa Pikasementin määrä on näytteiden alhaisimpia (39-44 kg/m 3 ). Kaikkien näytteiden välinen korrelaatiokerroin on 0,14. Korrelaatio nousee, jos eri reseptit jaotellaan omiksi ryhmikseen. Kuvassa 31 on esitetty Niton-XRF:llä määritetyn Ca-pitoisuuden (kolme rinnakkaismääritystä/näyte) ja titraamalla samoista näytteistä määritetyn sideainemäärän riippuvuuden välinen kalibrointisuora. Prosessistabilointinäytteet noudattavat suoraa. Tulosten tulkintaa vaikeuttavat tässäkin useat eri reseptit sekä käytettyjen sideainekomponenttien määrä. Työn aikana käytettiin useita eri reseptejä ja kolmea eri sideainetta. Eri sideaineiden sisältämä Ca-määrä vaihtelee. Lisäksi runkoaineen Ca-pitoisuus vaihtelee jonkin verran. Kuvan 31 pisteiden tulokset jaettiin osakuviin 32-34, joissa eri muuttujien vaikutusta tuloksiin on voitu arvioida tarkemmin. 29

31 Alueet I ja III kaikki 30 K y = x R 2 = K/B 28 K 24 K 21 K 20 Ka 20 K/b K K/b 14 K 12 K/a 12 K/b 20 K/c 12 K/c K 6-7 K Lin. (kaikki) Kuva 31. Niton-XRF:llä määritetyn Ca-pitoisuuden (3 rinnakkaismääritystä/ näyte) ja titraamalla määritetyn sideainemäärän välinen riippuvuus alueen I ja III näytteissä. Sinisellä rajatuissa näytteissä Ca-pitoisuus on hieman alhaisempi kuin reseptin mukaisesti toteutettuna. Yksittäisen näytteen Capitoisuuden mittaustulokset on eroteltu kuvassa omilla symboleillaan. Legendassa symboleihin on yhdistetty ko. näytteen keskimääräinen Capitoisuus (K= 1000 ppm). Alue I Ca [ppm] % y = x R 2 = % Sideaineen määrä [kg/m3] kaikki I 30 K 30 K/B 24 K/a 24 K/b 24 K/c 9 K 6-7 K Lin. (kaikki I) Kuva 32. Niton-XRF:llä määritetyn Ca-pitoisuuden (kolme rinnakkaismääritystä/ näyte) ja titraamalla määritetyn sideainemäärän välinen riippuvuus alueen I näytteissä. 30

32 Alueen I näytteen 9K titrauksessa todettu sideainemäärä viittaa siihen, että sideainemäärä on noin % suunnitellusta. Näytteellä 6-7K toteutuminen on % suunnitellusta. Alueen I näytteissä sideaineen syöttö etukäteen annetuilla seossuhteilla toteutuu, mikäli mitattu sideainemäärä ylittää 228 kg/m 3. Koska sideaineiden suhteellinenkin osuus vaihtelee hieman, tarkkaa sideainemäärää ei voida kuitenkaan määrittää y = x R 2 = % % Alue III Kaikki III 28 K/b 28 K/a 21 K 20 Ka 20 K/b 20 K/c K K/b 14 K 12 K/b K/c Lin. (Kaikki III) Kuva 33. Kaikki alueen III näytteistä saadut tulokset. Punaisella ympyröidyllä näytteillä on käytetty sideaineena vain Pikasementtiä ja kuonajauhetta. Vasemmanpuoleisessa Pikasementin määrä on ollut n. 54 kg/m 3 ja oikeanpuoleisella 85 kg/m 3. Punaisella ympyröidyt näytteet eivät sideaineseoksensa suhteen ole suoraan vertailukelpoisia muiden näytteiden kanssa. Alueen III näytteellä 14 K titraamalla määritetty sideainemäärä viittaa siihen, että näytteessä on reseptin mukaisesta sideainemäärästä %. Näytteellä K/b sideaineen määrä on % reseptin mukaisesta tasosta. Alueen III massoissa sideaineen syöttö etukäteen annetuilla seossuhteilla on toteutunut mikäli mitattu sideainemäärä valmiissa rakenteessa ylittää 219 kg/m 3. Koska sideaineiden suhteellinenkin osuus vaihtelee hieman, tarkkaa sideainemäärää ei voida kuitenkaan määrittää. 31

33 Alue III, karsittu Kaikki III y = x R 2 = K K K/b 14 K K/a 12 K/b 12 K/c Lin. (Kaikki III) Kuva 34. Alueen III näytteistä on poistettu selvästi poikkeavilla resepteillä toteutetut näytteet. Tämän jälkeen sideainemäärän ja Ca-pitoisuuden välinen korrelaatio on hieman parempi. Taulukko 9. Titrattujen laadunvalvontanäytteiden Ca-pitoisuuksien, sideainemäärien ja puristuslujuuksien keskiarvot. Alue Niton-XRF Capitoisuuskeskiarvnen Titrauksen mukai- Sideainemäärä Puristuslu- Ca-pitoisuus, titraamalla juuden kaikissa laadunvalvontanäytteissä kun sideainetta on määritetyissä keskiarvo reseptin mukainen näytteissä, 28 vrk:n [ppm] määrä [ppm] keskiarvo iässä [kpa] [kg/m 3 ] Alue I ,0 Alue III ,4 Taulukossa 9 on esitetty ruoppausalueiden I ja III laadunvalvontanäytteistä mitatut Ca-pitoisuudet Niton-XRF kenttäanalysaattorilla määritettyinä keskiarvoina sekä titraamalla määritetty riittävää sideainemäärää vastaava Capitoisuustaso, jota suuremmilla määrillä suunniteltu resepti on todennäköisimmin toteutunut. Tuloksia vertaamalla voidaan päätellä että laadunvalvontanäytteissä reseptit ovat keskimäärin toteutuneet. Kun muistetaan että suurin osa laadunvalvontanäytteistä on kerätty ennen työtekniikan tasaantumista, voidaan olettaa että tulos on heikompi kuin todellisuudessa. Taulukkoon 9 on kerätty tulokset myös titrattujen näytteiden keskimääräisistä sideainepitoisuuksista sekä puristuslujuuden keskiarvoista kyseisillä näytteillä. Alueet I ja III eivät näiden tulosten perusteella merkittävästi eroa toisistaan. 32

34 4.4 Vedenläpäisevyys Näytteiden vedenläpäisevyys määritettiin pehmeäseinämäisellä, takapaineisella vedenläpäisytestillä. Vedenläpäisevyys vaihteli välillä 7,6 x ,1 x 10-8 m/s, mikä täyttää hyvin tavoitteiden ja lupaehtojen mukaisen tason <5 x 10-8 m/s. Taulukko 10. Seurantanäytteiden vedenläpäisevyys Näyte Lujittumisaika [kk] Vedenläpäisevyys m/s (K) Huomiot 36 1 kk 5,6E-09 ja 6,0E-09 Rinnakkaisnäytteet 73 1 kk 3.2E ja 3 kk 5,5E-09 ja 5,4E E E ,1E E E Lujuus Laaduntarkkailunäytteistä määritettiin 1-aksiaalinen puristuslujuus 28, 90 ja 150 vrk:n iässä. Laboratorio-olosuhteissa kehitettyjen reseptien puristuslujuuksien teoreettiset tavoitetasot on esitetty taulukossa 11. Annetut kertoimet ovat vain suuntaa antavia, eivätkä edusta kaikkia kohteesta ruopattuja massoja. Kertoimien määrittämisessä on käytetty vain muutamaa runkoainetta, joten ne eivät edusta kaikkea projektin aikana käsiteltyä massaa. Kahden vuoden ikäisinä laboratorio-olosuhteissa säilytetyille kappaleille on määritetty tavoite lujuudet altaan pintaosan reseptillä toteutettuna 180 kpa. Yli 2 m syvyyteen tarkoitetuilla massoilla, pienemmällä pikasementin määrällä toteutettuna tavoitelujuus on 100 kpa. Taulukko 11. Käytettyjen reseptien tavoitelujuudet laboratorio-olosuhteissa eri ikäisinä. Lujittumisaika Puristuslujuuden tavoitetaso [kpa] 28 vrk vrk ,5 150 vrk Lujuuden kehittymisen kerroin x vrk/28 vrk tulos 33

35 kpa Lujuuden kehitys Aika vrk w2/04 (70Pika+150K LT) AJ10 (70Pika+150K LT) AJ10 (45Pika+105K LT) w2/04 (45Pika+105K LT) Kuva 35. Ennakkotutkimuksissa todettu lujittumisen kehitysmahdollisuus kahdella eri runkoaineella ja kahdella eri reseptillä. Kenttäolosuhteissa lujittumiseen vaikuttavia muuttujia on enemmän kuin laboratoriossa, jossa olosuhteet on vakioitu. Suurin yksittäinen erottava tekijä lujuuden kehittymiseen kentällä ja laboratoriossa on lämpötila. Laboratoriossa koekappaleet lämpökäsitellään huoneen lämmössä n. 2 vrk ennen kuin näytteet siirretään +8 o C olosuhteisiin. Pansion altaalla massan lämpötila riippui täysin paikallisista lämpötilaolosuhteista. Laadunvalvontanäytteet pidettiin kentältä tultaessa n. 2 vrk huoneen lämmössä, ennen kuin näytteet siirrettiin kylmiöihin. Normaalikäsittelystä poikkesivat käytännössä siis pelkästään laadunvalvontakairausten tulokset, jotka siis edustavat toteutunutta tasoa ja tilannetta juuri kairausajankohtana. Stabilointityön aikana lämpötilan kuukausikeskiarvot vaihtelivat lokahelmikuun välisenä aika +9,6-3,0 o C (kts. taulukko 3 kappaleessa 3,4.). Annetuilla resepteillä ja kyseisellä ruoppausmassalla lämpötilan vaikutusta stabiloitumiseen ei ole aiemmin testattu pakkasolosuhteissa. Lujittumista on tapahtunut, mutta kokemusten perusteella lujittuminen pääsee kunnolla käyntiin vasta, kun lämpötila keväällä nousee. Yksittäisten laadunvalvontanäytteiden lujuusvaihtelu oli suurta. Yksittäiset lujuustulokset on esitetty laadunvalvontatuloksista kootussa liitteessä 1. Kuvissa 36 ja 37 on koottu alueiden I ja III laadunvalvontanäytteiden puristuslujuustulokset 28 ja 90 vrk:n ikäisinä. Kokemuksen mukaan erilaisesta runkomateriaalista johtuvat erot näytteiden alkulujuuksissa tulevat tasoittumaan ajan kuluessa. 34

36 kpa Alue I Näytenro 28 vrk 90 vrk Kuva 36. Alueen I laadunvalvontanäytteet näytteenottojärjestyksessä sekä näytteiden puristuslujuustulokset 28 ja 90 vrk:n iässä. kpa Alue III Näytenro 28 vrk 90 vrk Kuva 37. Alueen III laadunvalvontanäytteet näytteenottojärjestyksessä sekä näytteiden puristuslujuustulokset 28 ja 90 vrk:n iässä. Taulukko 12. Puristuslujuustulokset alueen I laadunvalvontanäytteissä Lujittumisaika Puristuslujuuden tavoitetaso [kpa] keskiarvo, min, maks Lujuuden kehittymisen kerroin x vrk/28 vrk tulos ka min maks ka min maks 28 vrk 18 1,4 38, vrk 23,4 2,4 59,2 1,6 0,5 5,1 Taulukko 13. Puristuslujuustulokset alueen III laadunvalvontanäytteissä Lujittumisaika Puristuslujuuden tavoitetaso [kpa] keskiarvo, min, maks Lujuuden kehittymisen kerroin x vrk/28 vrk tulos ka min maks ka min maks 28 vrk 21,0 2,1 73, vrk 31,5 1,0 134,6 1,6 0,5 4,8 Ennakkotutkimuksissa määritetyt kertoimet jäävät laadunvarmistusnäytteissä alhaisemmalle tasolle. Toisaalta sekä 28 vrk:n että 90 vrk:n keskimääräinen lujuustaso toteutuu kuitenkin molemmilla alueilla. 35

37 5. Seurantatutkimustulokset 5.1 Ympäristövaikutusten seuranta Sedimenttinäytteet on otettu ympäristölupaehtojen mukaisesti merialueelta n. 50 m päässä stabilointikohteelta kahdesta pisteestä Sed1 ja Sed2. Tiedot näytteenoton ajankohdasta ja tehdyistä määrityksistä on koottu taulukkoon 14. Näytteenottopisteet on esitetty kuvassa 38. Taulukko 14. Näytteenotto merialueen sedimenteistä. Näyttenottoajankohta Määritykset Ennen stabilointityön alkamista Organotinat, metallit, PCB Stabilointityön aikana Organotinat Stabilointityön aikana Organotinat, metallit, PAH Stabilointityön aikana Organotinat Stabilointityön aikana Organotinat, metallit, PAH, PCB Kuva 38. Stabilointityön aikaiset näytteenottopisteet SED1 ja SED2 sekä vuonna 2005 tutkitut sedimenttinäytepisteet. Näytepisteet SED1 ja SED2 sijaitsevat noin 50 m etäisyydellä altaasta etelään. Näytteenottopisteiden koordinaatit ovat: SED1 o x: o y: o vesisyvyys: 7,70 m SED2 o x: o y: o vesisyvyys: 3,50 m Kartta ei ole mittakaavassa. Analyysitulokset on koottu taulukkoon 16. Stabilointityön aiheuttamat ympäristövaikutukset näkyvät molemmissa tarkkailupisteissä. Metallipitoisuuksissa työn aikana kohosivat selkeimmin sinkkipitoisuudet. TBT-pitoisuudet kohosivat työn aikana ja olivat pisteessä Sed 1 korkeimmillaan tammikuussa 2009 viimeisellä seurantakerralla ja pisteessä Sed 2 marraskuun näytteenottoajankohtana. PCB- ja PAH-yhdisteiden pitoisuudet eivät kohonneet merkittävästi seuranta-ajankohtien välillä. 36

38 Verrattaessa sedimenttipisteiden tarkkailutuloksia alueelta aiemmin havaittuihin organotinapitoisuuksiin, voidaan todeta, etteivät stabiloinnin aikana havaitut pitoisuudet poikkea alueen taustapitoisuuksista merkittävästi. Metalli- ja TBT-pitoisuuksien muutoksiin on todennäköisimmin vaikuttanut ruoppausmassan hinaajakuljetus ja proomujen käsittely altaan vieressä. Alusten aiheuttamat potkurivirrat ovat saaneet alueen jo aiemmin pilaantuneeksi todetut sedimentit liikkeelle ja haitta-ainepitoisuudet tarkkailupisteissä ovat nousseet. Päästöjä satama-altaaseen sijoitetusta massasta ei pidetä mahdollisena stabiloidun massan tiiviyden ja satama-altaan reunojen heikon vedenjohtavuuden vuoksi. Taulukko 15. Pansion altaan edustan organotinayhdisteiden pitoisuudet vuonna 2005 (Golder Associates). TBT+TPht Nro TBT TPhT summa

39 Taulukko 16. Ympäristötarkkailun tulokset normalisoimattomina ja normalisoituina pitoisuuksina. Normalisoimattomat pitoisuudet Metallit ja puolimetallit Kynnysarvo Alempi ohjearvo Ylempi ohjearvo PAH 5 Orgaaniset tinayhdisteet PCB 6 Sb As Cd Co Cr Cu Pb Ni Zn V sum. Tributyltina Triphenylitina sum Ongelmajäte raja-arvo Piste PVM (mg/kg) (mg/kg) (mg/kg) (mg/kg) (mg/kg) (mg/kg) (mg/kg) (mg/kg) (mg/kg) (mg/kg) (mg/kg) (µg/kg) (µg/kg) (mg/kg) <0, <0, Sed <0, <0, <0, Sed <0, Normalisoidut pitoisuudet Metallit ja puolimetallit PAH 5 Orgaaniset tinayhdisteet PCB 6 Sb As Cd Co Cr Cu Pb Ni Zn V sum. Tributyltina Triphenylitina sum. Laatukriteeritaso Laatukriteeritaso Piste PVM (mg/kg) (mg/kg) (mg/kg) (mg/kg) (mg/kg) (mg/kg) (mg/kg) (mg/kg) (µg/kg) (µg/kg) (mg/kg) Sed Sed

40 5.2 Haitta-ainepitoisuudet Aurajoen ruoppausmassassa Ruoppausmassasta otettiin haitta-aineanalyysejä varten näytteet, joista yhdeksästä näytettä analysoitiin [organotinat, raskasmetallit, PAH-yhdisteet, PCB-yhdisteet, savespitoisuus (<2 µm rakeisuusmääritys), hehkutushäviö]. Kuudesta näytteestä määritettiin edellisten lisäksi elohopeapitoisuus ja neljästä mineraaliöljypitoisuudet, Haitta-aineiden analyysitulokset on esitetty liitteessä 2 ja näytteiden alkuperäinen ruoppausalue ja ominaisuudet taulukossa 17. Taulukko 17. Haitta-ainemäärityksiin lähetettyjen näytteiden perusmääritystulokset sekä ruoppausalue ja ajankohta. PVM Näytetunnus Ruoppaus alue Reseptin mukainen Maalaji w ρ Hh <2 um kuivaaine TL- alue [%] [kg/m3] d alue I salj alue III salj alue III salj d alue I salj alue III salj alue III salj b alue I silj alue I salj alue III salj Haitta-aineiden pitoisuudet on normalisoitu Ympäristöministeriön ruoppausja läjitysohjeen (2004) mukaisesti ja tuloksia on verrattu ko. ohjeessa annettuihin raja-arvoihin. Normalisoidut raskasmetallipitoisuudet ylittivät pääsääntöisesti tason 1 raja-arvot. Tason 2 (meriläjitykseen kelpaamaton) ylityksiä oli neljässä näytteessä yhdeksästä. Tason 2 ylityksiä oli kupari-, lyijy- ja nikkelipitoisuuksissa. PCB-yhdisteiden pitoisuudet alittivat tason 1 kaikissa normalisoiduissa näytepitoisuuksissa. Suurimmassa osassa näytteistä normalisoidut PAH- yhdisteiden pitoisuudet alittivat tason 2. Tason 2 raja-arvojen ylityksiä oli neljässä näytteessä. Organotinapitoisuudet ylittävät viidessä näytteessä tason 2 ja neljässä näytteessä pitoisuudet jäivät tason 1 ja tason 2 väliin. 3 haitta-ainenäytteessä haitta-ainepitoisuudet jäivät tasojen 1 ja 2 väliin. Muissa näytteissä jokin haitta-aine ylitti tason 2 raja-arvon. 40

41 5.3 Haitta-aineiden liukoisuus stabiloidusta ruoppausmassasta Stabiloiduista seurantanäytteistä TL 36 ja TL 104 tutkittiin 1 kk lujittumisen jälkeen antimonin, arseenin, elohopean, kadmiumin, koboltin, kromin, kuparin, lyijyn, molybdeenin, nikkelin, sinkin, vanadiinin, organotina-, PCB-, PAHyhdisteiden liukoisuudet modifioidulla diffuusiotestillä. Modifioitu diffuusiotesti perustuu hollantilaiseen standardiluonnokseen NVN 7347 vuodelta Alun perin testi on tarkoitettu epäorgaanisten haitta-aineiden liukoisuuden määrittämiseen tiivistetystä, rakeisesta materiaalista pintaliukenemisen ja diffuusion kautta, mutta VTT on soveltanut testiä myös kiinteiden / kiinteytettyjen liete- ja savimaisten materiaalien liukoisuuden tutkimiseen. Esimerkiksi Vuosaaren Sataman TBT-massojen liukoisuudet tutkittiin modifioidulla diffuusiotestillä. Testin tuloksena ilmoitetaan näytekappaleen päätypinnalta liuenneiden haitta-aineiden määrä (mg/m 2 ) aikayksikössä. Testissä näytekappale on päällystetty päätypintaa lukuun ottamatta. Näytekappale upotetaan ionivaihdettuun veteen, jonka ph on säädetty arvoon 4. Vettä vaihdetaan standardin mukaan 8 kertaa (6 h, 24 h, 54 h, 4 vrk, 9 vrk, 16 vrk, 36 vrk, 64 vrk), mutta tässä työssä standardia sovellettiin tekemällä 4 vrk, 16 vrk vedenvaihdot sekä 64 vrk lopetus. Vesinäytteistä analysoitiin haitta-aineiden liukoisuudet sekä ph ja sähkönjohtavuus (EC) Tulokset Useiden haitta-aineiden liukoisuudet jäivät alle laboratorion määritysrajojen. Tällöin kumulatiivisen liukoisuuden laskemiseen käytettiin määritysrajan arvoa. Taulukoissa on esitetty diffuusiotestin tulokset ja kuvissa liukoisuuskuvaajat. Organotinayhdisteiden liukoisuudet jäivät alhaisiksi verrattuna Vuosaaren Sataman todettuihin tributyylitinan (TBT) ja trifenyylitinan (TPhT) liukoisuuksiin. TPhT:n liukoisuudet jäivät alle määritysrajojen kaikissa näytteissä. Dija monobutyylitinojen (DBT ja MBT) liukoisuudet olivat suurempia kuin triorganotinojen, mutta ne eivät ole vesieliöille yhtä haitallisia yhdisteitä kuin triorganotinat. Myös metallien liukoisuudet jäivät hyvin alhaisiksi verrattuna mineraalisten teollisuusjätteiden liukoisuusraja-arvoihin. Kaikkien muiden analysoitujen metallien liukoisuudet lukuun ottamatta sinkkiä alittivat määritysrajat. Taulukko 19. Diffuusiotestinäytteiden ph ja sähkönjohtavuus ph EC 25ºC Näyte vrk [ms/m] TL TL