Aurajen TBT-massjen kiinteyttäminen stabilimalla, sideainereseptinti vuden 28 piltintia varten LIFE6 ENV/FIN/195-STABLE Maaliskuu 29 Viite 82112846-2 Pvm 31.3.29 Versi III Hyväksynyt Pentti Lahtinen Tarkistanut Harri Jyrävä Kirjittanut Merja Autila Rambll Vhlisaarentie 2 B 3676 Lupiinen Finland Puhelin: 2 755 674 www.rambll.fi
Sisällys 1. Lähtökhdat 1 2. Näytteentt ja ruppausmassan käsittely 1 3. Käytetyt sideaineet 3 4. Tutkimusmenetelmät 3 5. Tulkset ja tulsten tarkastelu 4 5.1 Alueellinen vaihtelu lujittumisessa 4 5.2 Sideaineen vaikutus stabilintitulkseen 7 5.3 Ruppausmassan vesipitisuuden vaikutus lujittumiseen 1 5.4 Aikalujittuminen 13 5.5 Tuhkan ksteuden ja vanhentamisen vaikutus lujittumiseen 15 5.6 Reseptivalinnat stabilintityötä varten 15 5.7 Lisätutkimukset ruppausalueelle IV 17 5.8 Vedenläpäisevyys 19 6. Liukisuustutkimukset 2 6.1 Haitta-aineiden rgantinapitisuudet ruppausmassassa 2 6.2 Haitta-aineiden liukisuus stabilidusta ruppausmassasta 21 6.2.1 Tulkset 21 7. Yhteenvet 25 Liitteet Liite 1. Rakeisuuskuvaajat Liite 2. Tutkimuspisteiden sijainti Liite 3. Puristuslujuustulkset taulukituna Liite 4. Analyysitdistukset sedimenttinäytteistä Liite 5. Analyysitdistukset liukisuustutkimuksista
1. Lähtökhdat Tutkimusten tavitteena n llut selvittää Turun Aurajelta rupattavien TBT-pitisten massjen stabilintimahdllisuudet ja stabilinnilla saavutettavat lujuusminaisuudet. Tutkimukset n tteutettu useita Aurajen sedimenttinäytteitä testaamalla. Runkainetestauksella kartitettiin alueet, jilla kaupallisen sideaineen määrää vitiin vähentää, siten että lpputulksen vaadittu minimilaatu saavutetaan kaikilta sin. Sideainevaihtehtjen salta työ painttui eri sementtityyppien, kunan ja Frtumin lenttuhkan käyttömahdllisuuksien selvittämiseen. Lisäksi stabilituvuustutkimuksissa n llut mukana vaihtehtisten lisäaineiden tutkimuksia. Sivututteiden käytöllä n pyritty pienentämään riittävän lujuustasn saavuttamiseksi tarvittavan kaupallisen sideaineen määrää. Tällä pyrittiin vaikuttamaan syntyviin sideainekustannuksiin. Sideaineptiminnissa vitiin hyödyntää kunan pitkäaikaislujittumista. Läjitysaltaan lppukäyttöä satamakenttänä nkin siirretty nin kahden vuden päähän stabilinnin alkamisesta, jllin myös hitaammin lujittuvia sideainetyyppejä käytettäessä stabilitu massa saavuttaa tavitelujuutensa. 2. Näytteentt ja ruppausmassan käsittely Sedimenttinäytteet tti Rambll Finland Oy:n sertifiitu näytteenttaja yhdessä sukeltajan kanssa. Näytteet tettiin 6.3.28 ja näytteet edustavat ruppaussyvyyttä -4 cm. Näytteenttpaikkjen sijainnit Aurajessa n esitetty liitekartassa 2 (tutkimuspisteet 1-2). Näytepisteen sijainti määritettiin GPS-laitteella. Tutkimuspisteiden krdinaatit (KKJ) n esitetty taulukssa 1. Taulukk 1. Tutkimuspisteen sijainti (KKJ-krdinaattijärjestelmä) ja näytteenttsyvyys Kdi Allas itä phj. Vesisyvyys AJ1 11a 1567218 67312-7.4 AJ2 11a 1567381 6738-7.5 AJ3 11a 1567581 67393-8.8 AJ4 11a 156778 67364-7.5 AJ5 11a 1567915 67378-7.6 AJ6 1 156781 67397-7.2 AJ7 1 156798 673149-7.7 AJ8 4 156823 67339-5.8 AJ9 7 1568238 673431-6. AJ1 4 1568129 673241-5.3 AJ11 4 1568279 673382-4.2 AJ12 4 156846 67353-5.6 AJ13 4 1568546 673645-6.9 AJ14 4 1568686 673794-6.1 AJ15 3 1568781 673857-6.2 AJ16 13 1567257 673217-9.2 AJ17 11b 1567472 67329-8.4 AJ18 11b 1567622 672968-7.2 AJ19 11b 1567778 672979-8.1 AJ2 1 1567659 67369-7.6 1
Ruppausmassanäytteet n ennen tutkimuksia hmgenisitu siten, että näyte n kknaisuudessaan tasalaatuista massaa. Taulukk 2. Tutkimuksissa käytettyjen materiaalien minaisuuksia. Näyte w [%] ρ [kg/m3] Hh [%] ph rakeisuus akt.cao [%] Frtum LT 2.6 1.7 AJ1 185 132 7.3 7.6 AJ2 173 129 7.2 7.6 AJ3 1 145 6.1 7.6 ljsi AJ4 22 124 8.4 7.3 AJ5 238 123 8.6 7.4 salj AJ6 222 123 8.3 7.4 AJ7 22 125 8. 7.5 ljsa AJ8 18 125 8.2 7.5 ljsa AJ9 177 126 9.1 7.4 AJ1 158 132 8.2 7.7 silj AJ11 13 136 7.7 7.6 ljsi AJ12 178 127 9.2 7.4 AJ13 135 133 7.7 7.7 AJ14 187 127 9. 7.4 salj AJ15 194 126 9.3 7.5 ljsa AJ16 * 181 128 7.3 7.7 ljsa AJ17* 191 127 7.3 7.6 ljsa AJ18* 217 124 8.1 7.4 ljsa AJ19* 227 123 8.3 7.3 Sa AJ2* 225 123 8.2 7.4 ljsa w = vesipitisuus laskettu näytteen sisältämän veden massan suhteena näytteen kuivamassaan (uunikuivaus 15ºC:ssa) ρ = märkätiheys Hh = hehkutushäviö laskettu 15ºC:ssa kuivatun näytteen hehkutuksessa hävinneen massan suhteena näytteen kuivamassaan. Hehkutuslämpötila n 8ºC. Akt CaO = aktiivinen kalkki n määritetty standardin SFS5188 mukaisesti * lisätutkimuksen runkaineet. Reseptinti tehty syksyllä 28. Tutkimuksissa käytettyjen runkmateriaalin (AJ 3, 5, 7, 8, 1, 11, 14) ja lenttuhkan (LT kuiva) rakeisuuskuvaajat n kttu liitteeseen 1. Tutkimuspisteiden sijainti Aurajessa n esitetty liitteessä 2. 2
3. Käytetyt sideaineet Tutkimuksissa n käytetty sideaineena erilaisia sementtityyppejä, masuunikunajauhetta, lenttuhkaa ja muita lisäaineita. Tulstaulukissa ja kuvissa käytetyt lyhenteet vat seuraavat: Yleis = Yleissementti = (CEM II/A-M(S-LL) 42,5 N) Pika = Pikasementti = (CEM I 52,5 R) KJ4 = masuunikunajauhe SLA = Salvr lisäaine LT = Frtumin Naantalin jalstamn lenttuhka kuiva tuhka kstutettu tuhka = labratrissa kstutettu/vanhennettu tuhkanäyte (w=15 % / 7 vrk) Lenttuhka hyödynnettiin sementti- ja kunaseksissa pääsin esikstutettuna (w=15% / 7 vrk). 4. Tutkimusmenetelmät Stabilituvuustutkimusten yhteydessä hmgenisituun runkmateriaalinäytteeseen sekitetaan haluttu määrä sideainetta (kg/m 3 ), sideaineen määrä lasketaan suhteessa stabilitavan runkmateriaalin tilavuuteen. Sekitus tapahtuu labratrisekittimella 2-3 kekappaleen erissä käyttäen sekituksessa vakityömäärää (2 min/sekituserä). Sekitettu massa pakataan halkaisijaltaan 43 mm näytesylintereihin, jiden krkeus n nin 125 mm. Näytesylinterit säilytetään 2 ensimmäistä vurkautta sideaineen sekittamisen jälkeen huneenlämmössä (nin +2 C) lämpöeristettyihin laatikihin pakattuna sideainetyypeittäin erteltuna eri laatikihin. Alkuvaiheen lämpökäsittelyn jälkeen säilytyslämpötila n kestamiseen saakka +8 C. Kekappaleiden kuivuminen n estetty pakkaamalla ne muvipusseihin. Ennen puristuslujuusmääritystä kekappale pistetaan näytesylinteristä ja sen päät tasataan, samalla tarkistetaan silmämääräisesti kappaleen hmgeenisuus/ehjyys. Kestus tapahtuu 1-aksiaalisesti käyttäen kurmitusnpeutta 1 mm/min. Kekappalekk h/d=86/43 mm. Tutkimusten tarkituksena n llut selvittää sideainelaadun ja määrän vaikutus stabilintitulkseen sekä tutkia sivututemateriaalien käyttömahdllisuuksia pienentää tarvittavan kaupallisen sideainekmpnentin määrää. Stabilitavan runkmateriaalin vesipitisuustas vaikuttaa tavitelujuustasn saavuttamiseksi tarvittavaan sideainemäärään. Tämän tekijän vuksi testeissä n pyritty tuttamaan jnkin verran tieta myös vesipitisuustasn vaikutuksista stabilintitulkseen. Seuraavassa esitetään tärkeimmät tulkset kuvina ja lisäksi liitteessä 3 n esitetty kaikki puristuslujuustulkset taulukituina. 3
5. Tulkset ja tulsten tarkastelu 5.1 Alueellinen vaihtelu lujittumisessa Tutkimuksissa testattiin Aurajesta tettujen ruppausmassanäytteiden AJ1- AJ15 lujittuminen kahdella eri reseptillä. Tulkset havainnllistavat hyvin sen, kuinka erityyppisistä massista jen eri sissa n kyse. Tutkimuspiste AJ1 sijittuu jen alajuksulle ja tutkimuspiste AJ15 tutkimusalueen ylävirtaan. Tutkittujen massjen rgaanisen aineksen määrä kasvaa hieman jkea ylöspäin mentäessä. Orgaanisen aineksen määrällä tiedetään levan yhteys myös massan lujittumiseen. Ilmiö n nähtävissä kuvissa 1 ja 2. Mitä suurempi n rgaanisen aineksen määrä, sitä heikmmin massa lujittuu. Muita lujittumiseen vaikuttavia muuttujia livat materiaalin karkeus ja vesipitisuus. Kuvissa 1 ja 2 esitetyt lujuustast vat reseptillä 7 PIKA + 15 KJ + 1 LT kauttaaltaan hieman paremmin lujittuneita kuin vertailureseptillä 45 PIKA + 15 KJ + 1 SLA. Tisaalta jälkimmäinen resepti n edullisempi. Kuvaan 3 Aurajen tutkimusalue n jateltu karkeasti klmeen eri alueeseen, jilla samalla reseptillä tteutettuna saavutettu lujuustas selkeästi pikkeaa tisistaan. Kyseisten alueiden sedimenteissä havaittiin erja myös vesipitisuuksissa ja rgaanisen aineksen määrässä. 1 9 7 PIKA + 15 KJ + 1 LT 1 9 8 8 Puristuslujuus [kpa] 7 6 5 4 3 28 vrk 9 vrk Hh 7 6 5 4 3 Hehkutushäviö [%] 2 2 1 1 AJ1 AJ2 AJ3 AJ4 AJ5 AJ6 AJ7 AJ8 AJ9 AJ1 AJ1 AJ11 AJ12 AJ13 AJ14 AJ15 Kuva 1. Ruppausmassan lujittuminen eri runkaineilla. Runkaineiden AJ1- AJ15 lujittumista n testattu käyttämällä reseptiä 7 kg/m 3 pikasementtiä, 15 kg/m 3 masuunikunajauhetta ja 1 kg/m 3 lenttuhkaa. 4
7 6 45 PIKA + 15 KJ + 1 SLA 1 9 8 Puristuslujuus [kpa] 5 4 3 2 1 28 vrk 9 vrk Hh 7 6 5 4 3 2 1 Hehkutushäviö [%] AJ1 AJ2 AJ3 AJ4 AJ5 AJ6 AJ7 AJ8 AJ9 AJ1 AJ11 AJ12 AJ13 AJ14 AJ15 Kuva 2. Ruppausmassan lujittuminen eri runkaineilla. Runkaineiden AJ1- AJ15 lujittumista n testattu käyttämällä reseptiä 45 kg/m 3 pikasementtiä, 15 kg/m 3 masuunikunajauhetta ja 1 kg/m 3 SLA lisäainetta. Kuva 3. Ruppausmassan lujittuminen Aurajen eri sissa. Jattelun mukaan hyvin lujittuvalle alueelle sijittuvat runkainepisteet AJ1-3, välialueelle pisteet 4-8 ja vaikeasti lujittuvalle alueella runkainepisteet 1-15. 5
lujuus, 28 d (kpa) resepti: PIKA 7 +KJ 15 + LT 1; runkmateriaalit AJ1 AJ15 4 w = 173 194 % 35 w = 194 238 % 3 w = 158 % pikkeava 25 kiviä 2 w = 1 % 15 kiviä 1 w=13 135% 5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 Hh (%) Kuva 4. Lujuuden kehitys rgaanisen aineksen määrän ja vesipitisuuden mukaan jateltuna reseptillä Pika 7 + KJ 15 + LT 1. 25 2 w=1% w=173 194% w=22 238% pika45+kj15+sla1 lujuus (kpa) 15 1 w=13 135% 5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 Hh (%) w=158% Kuva 5. Lujuuden kehitys rgaanisen aineksen määrän ja vesipitisuuden mukaan jateltuna reseptillä Pika 45 + KJ 15 + SLA 1. Kuvissa 4 ja 5 n tarkasteltu vesipitisuuden ja hehkutushäviön merkitystä lujuuden kehittymiseen kahdella eri reseptillä. Resepteillä saavutetaan eri lujuustast, mutta vesipitisuudella ja rgaanisen aineksen määrällä n nähtävissä mlemmilla resepteillä yhtäläiset vaikutukset. Vesipitisuuden ja rgaanisen aineksen määrän llessa alhainen, saavutetaan parhaat lujuustast. Orgaanisen aineksen määrä vaikuttaa lujuuden kehittymiseen enemmän kuin vesipitisuuden muutkset. 6
5.2 Sideaineen vaikutus stabilintitulkseen Puristuslujuus 9 d [kpa] 2 15 1 5 PIKA+KJ15+LT1, runkm AJ1, w PIKA+KJ15+LT1,runkm AJ1, w Yse+15KJ+1LT,runkm AJ1, w Yse+15KJ+1LT, AJ1, w 4 45 5 55 6 65 7 75 sementin määrä [kg/m3] Kuva 6. Ruppausmassan lujittuminen pika ja yleissementillä 9 vrk:n iässä. PIKA+KJ15+LT1, runkm AJ1, w PIKA+KJ15+LT1,runkm AJ1, w Yse+15KJ+1LT,runkm AJ1, w Yse+15KJ+1LT, AJ1, w Puristuslujuus 151d [kpa] 4 35 3 25 2 15 1 5 4 5 6 7 8 sementin määrä [kg/m3] Kuva 7. Ruppausmassan lujittuminen pika ja yleissementillä 151 vrk:n iässä. Kuvien 6 ja 7 tulsten perusteella vidaan päätellä seuraavaa: 45 kg/m3 kunajauheen lisäys kaksinkertaistaa lujuuden sekä 9 että 151 vrk:n puristuslujuustulksissa. Pikasementillä saavutetaan nin 2,5-kertaiset lujuustast yleissementtiin verrattuna. Tulkset vat samansuuntaisia 9 ja 151 vrk:n iässä. Pikasementin muuttaminen yleissementiksi aiheuttaa nin 4-45 kg/m 3 kunajauhemäärän lisäämistarpeen, jtta lujuuksissa päästäisiin samalle taslle. 7
Puristuslujuus [kpa] 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 xpika+15kj+1lt, 28d, AJ1 xpika+15kj+1lt, 28d, kkma xpika+15kj+1lt, 28d, kkma xpika+15kj+1lt, 28d, AJ1 4 5 6 7 8 Pika:n määrä [kg/m3] Kuva 8. Ruppausmassan lujittuminen pikasementillä 28 vrk:n iässä. 25 xpika+15kj+1lt, 9d, AJ1 xpika+15kj+1lt, 9d, kkma Puristuslujuus [kpa] 2 15 1 xpika+15kj+1lt, 9d, kkma xpika+15kj+1lt, 9d, AJ1 5 4 5 6 7 8 Pika:n määrä [kg/m3] Kuva 9. Ruppausmassan lujittuminen pikasementillä 9 vrk:n iässä. 8
Kuvien 8 ja 9 tulsten perusteella vidaan päätellä seuraavaa: Pikasementin määrän lisääminen reseptissä 45 kg:sta 6 kg:aan ja vastaavasti 6 75 kg:aan (ts 15 kg lisäys) tuttaa nin 2 kpa puristuslujuuden nusun 28 vrk:n ikäisillä kekappaleilla. 9 vrk:n iässä 15 kg pikasementin lisäys tuttaa nin 5 kpa puristuslujuuden nusun. Kunajauheen määrän kasvattaminen reseptissä 45 kg nsti lujuustasa 28 vrk:n iässä 1-15 kpa ja 9 vrk:n iässä 5-7 kpa. Puristuslujuus [kpa] 45 4 35 3 25 2 15 1 5 1 12 14 16 KJ määrä [kg/m3] AJ1, 28d, 7Pika+1LT AJ1, 9d, 7Pika+1LT AJ1, 15d, 7Pika+1LT AJ1, 28d, 6Pika+1LT AJ1, 9d, 6Pika+1LT AJ1, 15d, 6Pika+1LT AJ1, 28d, 45Pika+1LT AJ1, 9d, 45Pika+1LT AJ1, 15d, 45Pika+1LT Sarja1 Kuva 1. Ruppausmassan lujittuminen kunajauheella. Puristuslujuus [kpa] 45 4 35 3 25 2 15 1 5 124 172 195 395 98 159 194 341 67 4 73 14 153 278 88 153 1 243 57 93 28 vrk 9 vrk 15 vrk 232 75 85 42 AJ1, w158%, (7Pika+15KJ+1LT) AJ1, w158%, (7Pika+15KJ+1LT) AJ1, w158%, (6Pika+15KJ+1LT) AJ1, w158%, (6Pika+15KJ+1LT) AJ1, w158%, (45Pika+15KJ+1LT) AJ1, w158%, (45Pika+15KJ+1LT) (AJ12,14,15,9,1),w17%, (75Pika+15KJ+1LT) (AJ12,14,15,9,1),w17%, (75Pika+15KJ+1LT) (AJ12,14,15,9,1),w17%, (6Pika+15KJ+1LT) (AJ12,14,15,9,1),w17%, (6Pika+15KJ+1LT) (AJ7,4,5,6), w25%, (45Pika+15KJ,1LT) (AJ7,4,5,6), w25%, (45Pika+15KJ,1LT) Kuva 11. Ruppausmassan lujittuminen kunajauheella. Kuvasarjasta 1 ja 11 vidaan päätellä kunajauheen vaikutuksesta seuraavaa: Kunajauheen lisääminen reseptiin 45 kg nstaa lujuustasa keskimäärin 2,5-kertaiseksi stabilidun massan lujittumisen edetessä 28 vrk:sta 9 vrk:een. Pitkäaikaislujittuminen 9 vrk:sta 151 vrk:een kasvatti lujuustasa tteutetuilla resepteillä vielä 1,9-kertaiseksi. Pitkäaikaislujittumisen vaikutus kunaa käytettäessä n merkittävää. 9
5.3 Ruppausmassan vesipitisuuden vaikutus lujittumiseen Vesipitisuus vaikuttaa yleensä siten, että vesipitisuuden nustessa saavutettava puristuslujuus pienenee. Seuraavassa n tarkasteltu Aurajen massjen lujittamista vesipitisuuden valssa. lujuus, 28 vrk (kpa) resepti: PIKA 7 +KJ 15 + LT 1; runkmateriaalit AJ1 AJ15 4 AJ2 Hh=7,2 7,7% 35 Hh=8, 8,6% 3 25 AJ3 AJ1 Hh=9, 9,3% 2 AJ8 Hh=6,1% POIKKEAVIA AJ7 15 AJ13 AJ1 AJ12 1 AJ4, AJ6 AJ5 5 AJ11 AJ14 AJ9 AJ15 1 15 2 25 w (%) Kuva 12. Ruppausmassan vesipitisuuden vaikutus lujuuteen yhdellä sideaineseksella PIKA 7 + KJ 15 + LT 1. Kuvan 12. Tulsten perusteella vidaan tdeta seuraavaa: Hyvin lujittuvalle alueelle sijittuvat näytepisteet AJ1-3 lujittuvat muita näytepisteitä selkeästi paremmin. Vesipitisuuden pieni muuts vaikutti lujuustulkseen kuitenkin muita alueita merkittävämmin. Välialueelle sijittuvat runkaineet AJ 4, 5, 6 ja 7 vat vesipitisuudeltaan tutkimusalueen ksteimpia vesipitisuuden vaihdellessa välillä 2-24 %. Vesipitisuuden lisääntyminen heikentää samalla sideainereseptillä tteutunutta lujuustasa. Kuvaajassa havaitaan myös rgaanisen aineksen määrän vaikutus saavutettuun lujuuteen. Mitä enemmän rgaanista ainesta, sitä heikmpi lujuustas. 1
Puristuslujuus [kpa] 1 9 15KJ+1LT, 28d 8 7 6 5 4 3 2 1 1 % 15 % 2 % 25 % 3 % vesipitisuus [%] AJ1 (6Pika) AJ1(45Pika) AJ1(7Pika) (AJ12,14,15,9,1)(6Pika) (AJ12,14,15,9,1)(75Pika) (AJ7,4,5,6)(45Pika) (AJ7,4,5,6)(6Pika) (AJ1,2,8)(45Pika) (AJ1,2,8)(6Pika) Kuva 13. Vesipitisuuden merkitys eri runkaineilla 28 vrk:n iässä eri pikasementin määrällä sideaineen muun seksen llessa 15 KJ + 1 LT. puristuslujuus [kpa] 2 18 15KJ+1LT, 9d 16 14 12 1 8 6 4 2 1 % 15 % 2 % 25 % 3 % vesipitisuus AJ1(45Pika) AJ1 (6Pika) AJ1(7Pika) (AJ12,14,15,9,1)(6Pika) (AJ12,14,15,9,1)(75Pika) (AJ7,4,5,6)(45Pika) (AJ7,4,5,6)(6Pika) (AJ1,2,8)(45Pika) (AJ1,2,8)(6Pika) Kuva 14. Vesipitisuuden merkitys eri runkaineilla 9 vrk:n iässä eri pikasementin määrällä sideaineen muun seksen llessa 15 KJ + 1 LT. Kuvien 13-14 tulsten perusteella vidaan tdeta, että: Helpimmin lujittuvilla massilla (runkaine AJ 1, 2, 8, merkitty vihreällä) vesipitisuuden kasvaminen 175 %:sta 22%:iin ei muuttanut lujuustulksia pienemmällä sideainemäärällä (pika 45 kg). Suuremmalla sideainemäärällä (pika 6 kg) lujuustasn muuts li nin 1% lukkaa vesipitisuuden nustessa 175 %:sta 225 %:n. Välialueen massilla (runkaine AJ 7, 4, 6 merkitty vaalenpunaisella) vesipitisuuden kasvaminen 25 %:sta 275%:iin heikensi lujuustasa 28 vrk:n iässä. Lujuustasn muuts 9 vrk:n iässä li suhteessa hieman alhaisempi. Päärunkaineella (AJ 1 ruskea) lujuustas heikentyy vesipitisuuden kasvaessa, mutta tulsten perusteella vesipitisuuden vaihteluvälillä 175-225% saavutettu lujuustas n sama. Yleisesti vesipitisuuden vaikutus pienenee stabilidun massan lujittumisajan pidentyessä ja sideainemäärän lisääntyessä. Periaatteessa 11
vesipitisuuden lisääntyessä vaikutus lujuustasn n kuitenkin aina negatiivinen. Pikasementin määrän nustessa lujuustast nusevat kaikilla runkaineilla. Verrattaessa 28 vrk:n tulksia 9 vrk:n tulksiin vain heikiten lujittuvilla massilla (AJ 12, 14, 15, 9, 1) lujuustasn muuts n alle kaksinkertainen. puristuslujuus [kpa] 8 7 6 5 4 3 2 KJ15+1LT,28d (AJ12,14,15,9,1)(45Pika) (AJ12,14,15,9,1)(6Pika) (AJ12,14,15,9,1)(75Pika) (AJ7,4,5,6)(45Pika) (AJ7,4,5,6)(6Pika) 1 16 % 18 % 2 % 22 % 24 % 26 % vesipitisuus Kuva 15. Vesipitisuuden merkitys eri runkaineilla 28 vrk:n iässä eri pikasementin määrällä sideaineen muun seksen llessa 15 KJ + 1 LT. puristuslujuus [kpa] 3 25 2 15 1 5 15KJ+1LT,9d (AJ12,14,15,9,1)(45Pika) (AJ12,14,15,9,1)(6Pika) (AJ12,14,15,9,1)(75Pika) (AJ7,4,5,6)(45Pika) (AJ7,4,5,6)(6Pika) 16 % 18 % 2 % 22 % 24 % 26 % vesipitisuus Kuva 16. Vesipitisuuden merkitys eri runkaineilla 9 vrk:n iässä eri pikasementin määrällä sideaineen muun seksen llessa 15 KJ + 1 LT. Ympyröity tuls n pikkeava. 12
puristuslujuus [kpa] 4 35 3 25 2 15 1 5 15KJ+1LT,18d (AJ12,14,15,9,1)(45Pika) (AJ12,14,15,9,1)(6Pika) (AJ12,14,15,9,1)(75Pika) (AJ7,4,5,6)(45Pika) (AJ7,4,5,6)(6Pika) 16 % 18 % 2 % 22 % 24 % 26 % vesipitisuus Kuva 17. Vesipitisuuden merkitys eri runkaineilla 18 vrk:n iässä eri pikasementin määrällä sideaineen muun seksen llessa 15 KJ + 1 LT. Tinen ympyröidyistä sarjista n epälginen. Kunajauheen lisääminen reseptissä 15 kg:sta 15 kg:aan puskuri vesipitisuuden muutksen vaikutuksia 28 vrk:n iässä. Pienemmällä pikasementin määrällä n havaittavissa lujuustasn heikentymistä vesipitisuuden muuttuessa 28 vrk:n iässä. Er tasittuu kuitenkin lujittumisiän myötä. Massan vanhentuessa vesipitisuuden merkitys lujittumiseen pienenee entisestään. Lujuudet yli kaksinkertaistuvat näytteen vanhentuessa 28 vrk:sta 9 vrk:een. Tästä eteenpäin lujuus nusee vielä klmen seuraavan kuukauden aikana nin 1,5-kertaisesti. Pikasementin määrän nustessa lujuustast nusevat kaikilla runkaineilla samassa suhteessa. 5.4 Aikalujittuminen Aikalujittumista n sivuttu edellisissä kappaleissakin. Pääsääntöisesti aikalujittuminen riippuu massasta (alueellinen vaihtelu) sekä käytetyistä sideainevaihtehdista. Kuvassa 18 aikalujittumista n kuvattu yhdellä sideaineseksella ja runkaineilla AJ1-15. Tulsten perusteella lujuustulksissa n suurta vaihtelua alhaisilla lujuustasilla. Lujuuden kasvaessa hajnta ja näytemäärät pienenevät. Kaavista n pääteltävissä, että lujuus 28 vrk:n iästä 9 vrk:n ikään kehittyy keskimäärin klminkertaiseksi. 151 vrk:n iässä lujuus li merkittävästi kehittynyt kappaleilla, jilla 28 vrk:n iässä lujuustas li alhaisin. Tisin sanen stabilitujen kappaleiden gekemiasta jhtuvat stabilituvuusert 28 vrk:n iässä pyrkivät tasittumaan massa vanhentuessa. 13
Aikalujittumiskerrin 8. 7. 6. 5. 4. 3. 2. 1.. Pika7+15KJ+1LT, 151d/28d PIKA7+15KJ+1LT, 9d/28d y = -.82x + 6.561 R 2 =.563 y = -.1x + 2.8816 R 2 =.5 5 1 15 2 25 3 35 4 28 d puristuslujuus [kpa] Kuva 18. Aikalujittumiskerrin reseptillä Pika 7 + KJ 15 + LT 1 tteutettuna. Puristuslujuus [kpa] 8 7 6 722 vaikeasti lujittuva w 158 194%, w2/4 w=237% Hh9,6% 28d 18d/15d 5 536d 395 395 4 341 3 194 195 195 2 159 172 124 14 153 98 46 59 73 6 77 92 93 88 67 4 57 78 1 17 25 37 5 24 4 AJ1 (45Pika+15KJ+1LT) 9d AJ1 (7Pika+15KJ+1LT) AJ1 (6Pika+15KJ+1LT) AJ1 (45Pika+15KJ+1LT) AJ1 (6Pika+15KJ+1LT) AJ1 (7Pika+15KJ+1LT) AJ1 (7Pika+15KJ+1LT) AJ12,14,15,9,1 (75Pika+15KJ+1LT) AJ12,14,15,9,1 (6Pika+15KJ+1LT) AJ12,14,15,9,1 (45Pika+15KJ+1LT) AJ12,14,15,9,1 (6Pika+15KJ+1LT) AJ12,14,15,9,1 (75Pika+15KJ+1LT) 522 278 243 153 168 134 1 71 78 42 1 28 w2/4 (45Pika+15KJ+1LT) w2/4 (7Pika+15KJ+1LT) Kuva 19. Lujittumisen kehitys eri resepteillä 28-536 vrk. Kuvassa 19 n esitetty eri runkaineilla ja eri sideaineseksilla tapahtunut aikalujittuminen. Kuvan ikeassa laidassa kahdella viimeisellä kekappaleella n kestettu pikkeuksellisesti myös 1,5 vuden ikäiset kappaleet. Lujuuden kehittyminen pulen vuden iästä puleentista vuteen saakka n humattavaa. Mikäli aikalujittamista vidaan hyödyntää, haluttu lujuustas vidaan saavuttaa merkittävästi pienemmillä sideainemäärillä. 14
5.5 Tuhkan ksteuden ja vanhentamisen vaikutus lujittumiseen Tuhkan ksteuden vaikutusta lujuuteen tutkittiin pikasementin ja kunajauheen seksella (7 Pika + 15 KJ4 + 1 LT). Kuvaan 2 n yhdistetty 28 vrk:n puristuslujuustulkset eri vesipitisuuksissa ja vanhentamisiässä valmistetuilla tuhkaseksilla. Tutkimustulksia hyödynnettiin Frtumin Naantalin vimalaitksen tuhkien välivarastinnissa. 14 Tuhkan kstutus, a-tuhka kstutettu ja vanhennettu 28 vrk, b-tuhka kpa 12 1 8 6 4 kuiva 28 vrk 9 vrk 7 vrk tuhka kstuttamatn ja vanhentumatn kstutettu ja vanhennettu 7 vrk kstutettu ja vanhennettu 28 vrk 2 5 1 15 2 25 3 w% kstutettu ja vanhennettu 9 vrk Kuva 2. Lenttuhkan ksteuden ja vanhentamisen vaikutus lujuuteen. Lenttuhkan kstuttamisesta nähtävät lujuusert 7 ja 28 vrk:n iässä tasittuvat tuhkan vanhentamisen yhteydessä. Kstutetun ja 9 vrk:n ikään vanhennetulla tuhkalla valmistetuissa lujuuskappaleissa tuhkan ksteudella ei le merkittävää era. Tuhkan vanhentaminen sen sijaan heikentää tuhkan reaktiivisuutta ja vaikutta negatiivisesti lujittumiseen sillin kun varastintiaika n selvästi yli kuukauden. Sen sijaan lyhytaikainen varastinti kstutettuna, kun kstutus n llut enimmillään 25 %, ei heikennä tuhkan minaisuuksia stabilintia ajatellen. B-tuhkalla saavutetut tulkset vat samansuuntaisia a-tuhkan tulsten kanssa. 5.6 Reseptivalinnat stabilintityötä varten Aurajen ruppausalue jaettiin reseptinnin yhteydessä sa-alueisiin. Eri sa-alueiden sijittuminen Aurajessa n esitetty kuvassa 21. Eri saalueille määritettiin mat reseptit perustuen edellä esitettyihin tutkimustulksiin. Lähtökhtana li hyödyntää stabilinnin aikalujittuminen. 15
Kuva 21. Reseptien mukaiset ruppausalueet. Kknaissideainemäärän valinta perustuu ruppausalueen ja ruppausmassan vesipitisuuteen. Myös stabilidun ruppausmassan sijituspaikka altaassa vaikuttaa tarvittavaan sideainemäärään, sillä altaan syvään saan sijitettavien massjen lujuustavite n pienempi kuin altaan pintakerrksiin sijitettavilla massilla. Aurajen väylän ruppausmassille määritellyt sideainereseptit n esitetty taulukissa 3. Keskimääräinen puristuslujuustavite 2 vuden ikäisellä stabilinnilla n maastssa: 18 kpa altaan yläsassa 2, m 1 kpa altaan alasassa syvemmällä kuin 2, m Tdennäköisesti vuden kuluttua ei saavuteta vielä kyseisiä lujuuksia, vaan vuden lujittumisajan jälkeen n dtettavissa vielä 2 % lisäys puristuslujuuksissa, sillä aikalujittuminen käytettävillä sideaineseksilla n hyvin merkittävää. Taulukk 3. Eri ruppausalueilla käytettävät reseptit vesipitisuuden ja sijituspaikan mukaisesti. 16
5.7 Lisätutkimukset ruppausalueelle IV Varsinaisen stabilintityön lähestyessä syksyllä 28 tehtiin reseptitarkastuksia reseptintialueelle IV ja nk. välialueelle, jilla stabilituvuuden li aiempien tutkimusten yhteydessä tdettu levan mahdllista pienemmillä sideainemäärillä. Tutkimukset tehtiin 15 % kstutetulla ja 7 vrk:tta vanhennetulla lenttuhkalla. Lisätutkimuksissa pyrittiin etsimään sideaineresepti, jka lisi mahdllisimman edullinen. Reseptinti lähti liikenteeseen kunajauheen vähentämisestä ja sen krvaamisesta pienellä määrällä pikasementtiä. Tutkimuksissa hyödynnettiin myös kekappaleiden lämpökäsittelyä. 7 vrk:n lämpökäsittelyllä haettiin vertailtavuutta 28 vrk:n nrmaalisäilytyksellä saavutettaviin lujuustasn ja 28 vrk:n lämpökäsittelyllä etsittiin tieta materiaalin pitkäaikaislujittumisen ptitasn salta. Tulsten perusteella vahvistui edelleen käsitys siitä, että jen alajuksun sedimentit lujittuvat paremmin ja niiden stabilinti vidaan tteuttaa pienemmillä sideainemäärillä. Tehtyjen kkeiden mukaan pienin tteutettavissa leva resepti jen alajuksun sedimenteille (AJ16 ja AJ17) li Pika 5 + KJ 5 + LT 1. Mikäli stabilintiin lisi käytetty vain kahta sideainetta, lisi myös reseptillä Pika 75 + LT 1 saavutettu pitkällä aikavälillä riittävä lujuustas. Mlemmilla reseptillä tas lisi llut riittävä myös altaan pintasaan alueella IV (=runkaine AJ16). Muilla tutkituilla runkaineilla sideainemäärän vähentäminen lisi periaatteessa llut mahdllista vertailualueella j aiemmin saatujen tulksien ja lisätutkimustulksien välillä. Tarkastelua ei kuitenkaan tehty, sillä ruppaus ei edennyt tälle alueelle. Saatujen tulsten perusteella n erityisen mielenkiintista se, että vielä 15 vrk:n iässä millään tteutetulla resepti- ja runkainevaihtehdlla ei saavutettu 28 vrk lämpökäsiteltyjen kappaleiden lujuustasa. Tämä tarkittaa sitä, että lujittuminen jatkuu sutuisissa lsuhteissa varsin pitkään ja lpputilanteessa n mahdllista saavuttaa vielä selvästi krkeampia lujuustasja kuin 15 vrk:n iässä. 28 vrk lämpökäsittelyllä saavutettuja tulksia ei ilman lisätutkimuksia vida kuitenkaan käyttää suraan mititusperusteena. kpa 35 3 25 2 15 1 5 Aurajki, alue IV, stabilituvuus 6+5+1 45+5+1 5+5+1 75++2 75++1 6+5+1 45+5+1 5+5+1 75++2 75++1 6+5+1 6+5+1 6+5+1 7 vrk lämpökäsitelty 3C 7 vrk nrmaali 28 vrk nrmaali 28 vrk lpt käsittely 3C 9 vrk nrmaali 15 vrk nrmaali AJ16 AJ17 AJ18 AJ19 AJ2 Sideaine Pika+K4+LT 17
Kuva 22. Lisätutkimuksien tulkset. 28 vurkauden lämpökäsittelyllä saavutetaan hyvin saman suuntainen tuls kuin 15 vrk nrmaalisäilytyksellä, jhn n yhdistetty 28 vrk:n lämpökäsittely lämpötilassa 3 C (kuva 23). Jatkssa käsittelyä vidaan hyödyntää j ensimmäisissä reseptintitutkimuksissa, kun halutaan arviida eri vaihtehtjen pitkäaikaislujittumisptentiaalia. Menetelmän käyttäminen mititusperusteena vaatii edelleen materiaali ja sideainekhtaista lisätutkimusta. kpa 35 3 25 2 15 Aurajki, alue IV, stabilituvuus 7 vrk lämpökäsitelty 3C 7 vrk nrmaali 28 vrk nrmaali 28 vrk lpt käsittely 3C 9 vrk nrmaali 15 vrk nrmaali 15 vrk nrmaali+ lpt 1 kk 1 5 6+5+1 45+5+1 5+5+1 75++2 75++1 6+5+1 45+5+1 5+5+1 75++2 75++1 6+5+1 6+5+1 6+5+1 AJ16 Sideaine Pika+K4+LT AJ17 AJ18 AJ19 AJ2 Kuva 23. Massjen lujittuminen eri ajan ja lämpötilan vaikutuksesta. Lämpökäsitellyillä kappaleilla havaittiin reseptintitestauksen yhteydessä seuraavaa: * Kunajauhetta sisältävät kappaleet lujittuvat lämpökäsittelyn ansista suhteessa vimakkaammin kuin ilman kunajauhetta levat kappaleet. Ilmiö havaitaan sekä 7 että 28 vrk:n lämpökäsittelyllä. Tämä saattaa lla ratkaisu kunajauhereseptien pitkäaikaislujittumisen ennakintiin labratrissa. Tähän mennessä erityisesti kunajauhetta sisältäneiden reseptien lujuuden lutettava arviinti n edellyttänyt vähintään 15 vrk:n tulksia. * Kaikilla tutkituilla näytteillä sekä 7 vrk että 28 vrk lämpökäsittely ja 15 vrk:n nrmaalisäilytys +28 Vrk:n lämpökäsittely, tulkset vat hyvin saman suuntaisia ja siten vahvistavat tulsten ikeellisuutta. * Mikäli lämpökäsitellyt näytteet ennustavat materiaalin lpullista lujuutta, eri materiaalien ja reseptien väliset lujuusert eivät näytä tasittuvan pitkän ajan kuluessa. * Tulkset sittavat, että kaikilla testatuilla ratkaisuilla n vielä 15 vrk:n lujittumisajan jälkeenkin lemassa runsaasti lujittumiskapasiteettia, sillä lämpötilakäsittely nstaa tuhn ajankhtaan mennessä saavutettua lujuustasa edelleen. 18
5.8 Vedenläpäisevyys Näytteiden vedenläpäisevyys määritettiin pehmeäseinämäisellä, takapaineisella vedenläpäisytestillä. Vedenläpäisytestiin valittiin kaksi kekappaletta, jiden reseptit ja runkmateriaalit n esitetty taulukssa 4 yhdessä vedenläpäisytulsten kanssa. Vedenläpäisevyys li kappaleessa AJV-48 7,8 x 1-9 ja näytteessä AJV-62 9,5 x 1-9 m/s. Kestetussa kappaleessa AJV-48 runkmateriaali li aiemmissa tutkimuksissa sitettu heikmmin lujittuvaksi kuin kappaleen AJV-62 runkmateriaali. Tulsten perusteella heikmmin lujittuva kappale n aavistuksen läpäisevämpi kuin helpmmin lujittuva massa. Heikmmin lujittuva massa n myös aavistuksen karkeampaa. Taulukk 4. Reseptintitutkimuksissa mitatut vedenläpäisevyydet kahdelle kekappaleelle Näyte Lujittumisaikpäisevyys (K) -vesipitisuus Resepti Vedenlä- Runkaine [kk] m/s -maalaji AJV-48 AJV-62 1 kk 6 PIKA + 15 KJ + 1 LT 1 kk 6 PIKA + 15 KJ + 1 LT Kkma 7,8 x 1-9 (AJ 9, 1, 12, 14, 15) 17 % ljsi-salj Kkma 9,5 x 1-9 (AJ 4, 5, 6, 7) 25 % salj-ljsa 19
6. Liukisuustutkimukset 6.1 Haitta-aineiden rgantinapitisuudet ruppausmassassa Runkmateriaalien haitta-ainepitisuudet määritettiin ja liukisuustutkimuksiin valittiin runkaineet AJ7 ja AJ8, jiden nrmalisidut rgantinapitisuudet livat tutkimusalueen krkeimmat. Mitatut ja nrmalisidut TBT ja TPhT pitisuudet n kttu taulukkn 5. Alkuperäiset analyysitdistukset n esitetty liitteessä 4. Taulukk 5. Tutkimuksissa käytettyjen materiaalien Organtinapitisuudet. Näyte Hh [%] Mitattu pitisuus Nrmalisitu pitisuus TBT [µg/kg] TPhT [µg/kg] TBT [µg/kg] TPhT [µg/kg] TBT+TPhT [µg/kg] AJ1 7.3 2 <5 27 <7 34 AJ2 7.2 2 <5 28 <7 35 AJ3 6.1 23 <5 38 <8 46 AJ4 8.4 26 12 31 14 45 AJ5 8.6 27 <5 31 <6 37 AJ6 8.3 22 <5 27 <6 33 AJ7 8. 81 15 113 188 12 AJ8 8.2 8 48 976 59 134 AJ9 9.1 52 15 57 16 74 AJ1 8.2 26 44 317 54 371 AJ11 7.7 14 5 182 6 188 AJ12 9.2 46 6 5 65 115 AJ13 7.7 19 <5 247 <6 253 AJ14 9. 23 <5 26 <6 32 AJ15 9.3 21 <5 23 <5 28 Tas 1* 3 Tas 2* 2 Ruppausmassan laatukriteerit, Sedimenttien ruppaus- ja läjityshje, Ympäristöministeriö, 24 TBT = tributyylitina TPhT = trifenyylitina Taulukk 6. Liukisuuskappaleiden reseptit Näyte Käytetty resepti ADJ-1 6PIKA+15KJ+1LT (runk AJ7) ADJ-2 6PIKA+1LT (runk AJ8) ADJ-3 45PIKA+15KJ+1LT (runk AJ7) 2
6.2 Haitta-aineiden liukisuus stabilidusta ruppausmassasta 6.2.1 Tulkset Stabiliduista seurantanäytteistä ADJ-1, ADJ-2 ja ADJ-3 tutkittiin 2 kk lujittumisen jälkeen antimnin, arseenin, elhpean, kadmiumin, kbltin, krmin, kuparin, lyijyn, mlybdeenin, nikkelin, sinkin, vanadiinin, rgantina-, PCB-, PAH-yhdisteiden liukisuudet mdifiidulla diffuusitestillä. Mdifiitu diffuusitesti perustuu hllantilaiseen standardilunnkseen NVN 7347 vudelta 1999. Alun perin testi n tarkitettu epärgaanisten haitta-aineiden liukisuuden määrittämiseen tiivistetystä, rakeisesta materiaalista pintaliukenemisen ja diffuusin kautta, mutta VTT n sveltanut testiä myös kiinteiden / kiinteytettyjen liete- ja savimaisten materiaalien liukisuuden tutkimiseen. Esimerkiksi Vusaaren Sataman TBT-massjen liukisuudet tutkittiin mdifiidulla diffuusitestillä. Testin tulksena ilmitetaan näytekappaleen päätypinnalta liuenneiden haitta-aineiden määrä (mg/m 2 ) aikayksikössä. Testissä näytekappale n päällystetty päätypintaa lukuun ttamatta. Näytekappale uptetaan inivaihdettuun veteen, jnka ph n säädetty arvn 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 svellettiin tekemällä 4 vrk, 16 vrk vedenvaihdt sekä 64 vrk lpetus. Vesinäytteistä analysitiin haitta-aineiden liukisuudet sekä ph ja sähkönjhtavuus (EC). Useiden haitta-aineiden liukisuudet jäivät alle labratrin määritysrajjen. Tällöin kumulatiivisen liukisuuden laskemiseen käytettiin määritysrajan arva. Liukisuustestauksen analyysitdistukset n esitetty liitteessä 5. Taulukissa 7 ja 8 n esitetty diffuusitestin tulkset ja kuvissa 24 27 liukisuuskuvaajat. Kuvaajat n esitetty vain niiden haitta-aineiden liukisuuksista, jiden pitisuudet ylittivät jissakin testin vesinäytteissä labratrin analyysirajan. Organtinayhdisteiden liukisuudet jäivät alhaisiksi verrattuna Vusaaren Sataman tdettuihin tributyylitinan (TBT) ja trifenyylitinan (TPhT) liukisuuksiin. TBT:n liukisuudet jäivät alle määritysrajjen lukuun ttamatta ADJ-2:n 4 vrk:n näytettä. Myös metallien liukisuudet jäivät hyvin alhaisiksi verrattuna mineraalisten tellisuusjätteiden liukisuusraja-arvihin. Metalleista mlybdeenin, nikkelin, sinkin ja vanadiinin pitisuudet ylittivät labratrin määritysrajat. Runkaineen tai valitun sideaineen laadulla ei havaittu testitulsten välillä merkittävää era. Taulukk 7. Diffuusitestinäytteiden ph ja sähkönjhtavuus Näyte Käytetty vrk ph EC 25ºC resepti [ms/m] 6PIKA+15KJ+1LT 4 1.9 21 (runk AJ7) 16 11.2 42 ADJ-1 ADJ-2 ADJ-3 6PIKA+1LT (runk AJ8) 45PIKA+15KJ+1LT (runk AJ7) 63 11. 48 4 1.8 19 16 1.9 35 63 1.2 41 4 11. 25 16 11.2 48 63 11.1 45 21
Taulukk 8. Diffuusitestinäytteiden kumulatiiviset liukisuudet pinta-alaa khti ja raja-arvvertailu. Kaikkien testattujen haitta-aineiden liukisuudet alittivat eri lähteistä ktut liukisuusraja-arvt. Kumulatiivinen liukisuus [mg/m 2 ] ADJ-1 ADJ-2 ADJ-3 4 vrk 16 vrk 63 vrk 4 vrk 16 vrk 63 vrk 4 vrk 16 vrk 63 vrk TBT <.4 <.9 <.13.7 <.11 <.16 <.4 <.9 <.13 TPhT.4.11.33.5.1.22.1.31.76 PCB <.9 <.17.34 <.9 <.17 <.26 <.9 <.17 <.26 PAH.43.78.12.52 <.14 <.156.6.129.198 Liukisuus raja-arv* [mg/m 2 ],672 (64 vrk)**,726 (64 vrk)** Sb <.428 <.863 <1.289 <.43 <.868 <1.299 <.425 <.862 <1.29 36 As <.86 <1.73 <2.58 <.86 <1.74 <2.6 <.85 <1.72 <2.58 58 Hg <.171 <.345 <.515 <.172 <.347 <.519 <.17 <.345 <.516 1.6 Cd <.171 <.345 <.515 <.172 <.347 <.519 <.17 <.345 <.516 2.1 C <.86 <1.73 <2.58 <.86 <1.74 <2.6 <.85 <1.72 <2.58 28 Cr <.86 <1.73 <2.58 <.86 <1.74 <2.6 <.85 <1.72 <2.58 55 Cu <8.6 <17.3 <25.8 <8.6 <17.3 <26. <8.5 <17.2 <25.8 25 Pb <.86 <1.73 <2.58 <.86 <1.74 <2.6 <.85 <1.72 <2.58 21 M <1.71 5.19 1.3 <1.72 8.73 24.22 <1.7 6.7 16.34 7 Ni <1.71 5.19 12. <1.72 6.1 19.1 <1.7 2.5 31.63 27 Zn <4.28 27.79 43.95 <4.3 25.33 45.98 <4.25 15.61 45.55 33 V <.86 1.73 5.13 <.86 <1.74 3.46 <.85 <1.72 4.29 7 *Liukisuusraja-arv kiinteytetylle materiaalille, Srvari, J., Sumen ympäristö 421/2 ** Vusaaren TBT-sedimenttien tdettu liukisuustas 22
2 ] Kumulatiivinen liukisuus [mg/m.8.7.6.5.4.3.2 TBT ADJ-1 TBT ADJ-2 TBT ADJ-3 TPhT ADJ-1 TPhT ADJ-2 TPhT ADJ-3.1. 1 2 3 4 5 6 7 Testin alusta kulunut aika [vrk] Kuva 24. TBT:n ja TPhT:n kumulatiiviset liukisuudet diffuusitestissä. Kumulatiivinen liukisuus [mg/m 2 ].25.2.15.1.5 PAH ADJ-1 PAH ADJ-2 PAH ADJ-3 PCB ADJ-1 PCB ADJ-2 PCB ADJ-3. 1 2 3 4 5 6 7 Testin alusta kulunut aika [vrk] Kuva 25. PAH- ja PCB yhdisteiden kumulatiiviset liukisuudet diffuusitestissä. 23
Kumulatiivinen liukisuus [mg/m 2 ] 5 45 4 35 3 25 2 15 1 Zn ADJ-1 Zn ADJ-2 Zn ADJ-3 M ADJ-1 M ADJ-2 M ADJ-3 5 1 2 3 4 5 6 7 Testin alusta kulunut aika [vrk] Kuva 26. Sinkin ja mlybdeenin kumulatiiviset liukisuudet diffuusitestissä. Kumulatiivinen liukisuus [mg/m 2 ] 35 3 25 2 15 1 5 Ni ADJ-1 Ni ADJ-2 Ni ADJ-3 V ADJ-1 V ADJ-2 V ADJ-3 1 2 3 4 5 6 7 Testin alusta kulunut aika [vrk] Kuva 27. Nikkelin ja vanadiinin kumulatiiviset liukisuudet diffuusitestissä. 24
7. Yhteenvet Aurajen tutkimuspisteiden avulla vidaan ruppaussedimentit jakaa klmeen lujittumiseltaan erilaiseen alueeseen. Jen alajuksun massat lujittuvat selkeästi paremmin kuin tutkimusalueen yläjuksulla. Ert lujittumisessa jhtuvat sedimentin gekemiasta mm. vesipitisuus ja rgaanisen aineksen määrä vaikuttavat lujittumiseen. Pikasementillä saavutetaan nin 2,5-kertaiset lujuustast yleissementtiin verrattuna. Tulkset vat samansuuntaisia 9 ja 151 vrk:n iässä. 45 kg/m 3 kunajauheen lisäys (15 15 kg/m 3 ) reseptissä kaksinkertaistaa lujuuden sekä 9 että 151 vrk:n puristuslujuustulksissa. Kunajauheen määrän kasvattaminen nsti lujuustasa 28 vrk:n iässä 1-15 kpa ja 9 vrk:n iässä 5-7 kpa. Pikasementin määrän lisääminen reseptiin 15 kg tuttaa nin 2 kpa puristuslujuuden nusun 28 vrk:n ikäisillä kekappaleilla. 9 vrk:n iässä 15 kg pikasementin lisäys tuttaa nin 5 kpa puristuslujuuden nusun. Lenttuhkan kstuttamisesta aiheutuvat lujuusert tasittuvat tuhkan vanhentamisen yhteydessä. Kstutetun ja 9 vrk:n ikään vanhennetulla tuhkalla valmistetuissa lujuuskappaleissa tuhkan ksteudella ei le merkittävää era. Tuhkan vanhentaminen sen sijaan heikentää tuhkan reaktiivisuutta, eikä samalla tuhkamäärällä saavutettu enää samja lujuustulksia kuin tureemmalla tuhkalla. Vedenläpäisevyys li kappaleessa AJV-48 7,8 x 1-9 ja näytteessä AJV-62 9,5 x 1-9 m/s. Liukisuustestauksessa useiden haitta-aineiden liukisuudet jäivät alle labratrin määritysrajjen. Organtinayhdisteiden liukisuudet jäivät alhaisiksi verrattuna Vusaaren Sataman tdettuihin tributyylitinan (TBT) ja trifenyylitinan (TPhT) liukisuuksiin. TBT:n liukisuudet jäivät alle määritysrajjen lukuun ttamatta ADJ-2:n 4 vrk:n näytettä. Myös metallien liukisuudet jäivät hyvin alhaisiksi verrattuna mineraalisten tellisuusjätteiden liukisuusraja-arvihin. Metalleista mlybdeenin, nikkelin, sinkin ja vanadiinin pitisuudet ylittivät labratrin määritysrajat. Runkaineen tai valitun sideaineen laadulla ei havaittu testitulsten välillä merkittävää era. 25
Liite 1 Tutkittujen materiaalien rakeisuudet 82112846-12 RAKEISUUS Tuhkat 21.4.28 SAVI SILTTI HIEKKA SORA 1 %,2,2,6,2,6,2,6 2 6 2 6 9 % 8 % 7 % 6 % Läpäisy 5 % 4 % 3 % 2 % 1 % %,2,6,2,6,2,63,125,25,5 1 2 4 8 16 31,5 63 Raekk [ mm ] A-tuhka B-tuhka PKT Aurajki RAKEISUUS Ruppausmassat 21.4.28 SAVI SILTTI HIEKKA SORA 1 %,2,2,6,2,6,2,6 2 6 2 6 9 % 8 % 7 % 6 % Läpäisy 5 % 4 % 3 % 2 % 1 % %,2,6,2,6,2,63,125,25,5 1 2 4 8 16 31,5 63 Raekk [ mm ] AJ 3 AJ 5 AJ 7 AJ 8 AJ 1
Aurajki RAKEISUUS Ruppausmassat 21.4.28 SAVI SILTTI HIEKKA SORA 1 %,2,2,6,2,6,2,6 2 6 2 6 9 % 8 % 7 % 6 % Läpäisy 5 % 4 % 3 % 2 % 1 % %,2,6,2,6,2,63,125,25,5 1 2 4 8 16 31,5 63 Raekk [ mm ] AJ 11 AJ 14 Aurajki lisätutkimukset RAKEISUUS 27.1.28 SAVI SILTTI HIEKKA SORA 1 %,2,2,6,2,6,2,6 2 6 2 6 9 % 8 % 7 % 6 % Läpäisy 5 % 4 % 3 % 2 % 1 % %,2,6,2,6,2,63,125,25,5 1 2 4 8 16 31,5 63 Raekk [ mm ] AJ-16 AJ-17 AJ-18 AJ-19 AJ-2
Liite 2
LIITE 3a Aurajen ruppausmassat - Labratritestaus 82112846-14 Peruskkeet Näyte w [%] ρ [kg/m3] Hh [%] ph rakeisuus TBT [µg/kg] TPhT [µg/kg] akt.kalkki [%] Frtum LT 2.6 x 1.7 AJ1 185 132 7.3 7.6 2 <5 AJ2 173 129 7.2 7.6 2 <5 AJ3 1 145 6.1 7.6 x 23 <5 AJ4 22 124 8.4 7.3 26 12 AJ5 238 123 8.6 7.4 x 27 <5 AJ6 222 123 8.3 7.4 22 <5 AJ7 22 125 8. 7.5 x 81 15 AJ8 18 125 8.2 7.5 x 8 48 AJ9 177 126 9.1 7.4 52 15 AJ1 158 132 8.2 7.7 x 26 44 AJ11 13 136 7.7 7.6 x 14 5 AJ12 178 127 9.2 7.4 46 6 AJ13 135 133 7.7 7.7 19 <5 AJ14 187 127 9. 7.4 x 23 <5 AJ15 194 126 9.3 7.5 21 <5 Sideainekmpnentit Sideainemäärät w runkmat. Puristuslujuus [kpa] sideaine 1 sideaine 2 sideaine 3 runkmateriaali sideaine 1 sideaine 2 sideaine 3 [kg/m3] [kg/m3] [kg/m3] [%] 28 vrk 9 vrk 15 vrk Pika KJ4 a-tuhka 7 15 1 w laatututkimusnäyte AJ1 257.9 761.7 921.9 Pika KJ4 a-tuhka 7 15 1 w laatututkimusnäyte AJ2 341.5 93.5 1446.7 Pika KJ4 a-tuhka 7 15 1 w laatututkimusnäyte AJ3 26.6 739.2 1166.9 Pika KJ4 a-tuhka 7 15 1 w laatututkimusnäyte AJ4 93.3 284.4 588.6 Pika KJ4 a-tuhka 7 15 1 w laatututkimusnäyte AJ5 82.1 285.9 517.6 Pika KJ4 a-tuhka 7 15 1 w laatututkimusnäyte AJ6 9.8 325.3 646.3 Pika KJ4 a-tuhka 7 15 1 w laatututkimusnäyte AJ7 131.9 426.7 731.5 Pika KJ4 a-tuhka 7 15 1 w laatututkimusnäyte AJ8 21.7 68. 995.7 Pika KJ4 a-tuhka 7 15 1 w laatututkimusnäyte AJ9 49.7 147. 323.1 Pika KJ4 a-tuhka 7 15 1 w laatututkimusnäyte AJ1 91,7/76,6 195. 395.3 Pika KJ4 a-tuhka 7 15 1 w laatututkimusnäyte AJ11 66.2 144.9 379.5 Pika KJ4 a-tuhka 7 15 1 w laatututkimusnäyte AJ12 79.5 192.9 39.3 Pika KJ4 a-tuhka 7 15 1 w laatututkimusnäyte AJ13 15.4 31.5 65.5 Pika KJ4 a-tuhka 7 15 1 w laatututkimusnäyte AJ14 34.3 91.2 194.5 Pika KJ4 a-tuhka 7 15 1 w laatututkimusnäyte AJ15 29.8 1.9 216.6 Pika KJ4 a-tuhka 45 15 1 w laatututkimusnäyte AJ1 16.6 4.2 66.9 Pika KJ4 a-tuhka 45 15 2 w laatututkimusnäyte AJ1 17.5 39.2 65.1 Pika KJ4 a-tuhka 45 15 1 w laatututkimusnäyte AJ1 25 72.8 139.6 Pika KJ4 a-tuhka 6 15 1 w laatututkimusnäyte AJ1 46.2 97.5 158.8 Pika KJ4 a-tuhka 6 15 15 w laatututkimusnäyte AJ1 41.4 92.3 146.5 Pika KJ4 a-tuhka 6 15 2 w laatututkimusnäyte AJ1 42 11.4 143.2 Pika KJ4 a-tuhka 6 15 1 w laatututkimusnäyte AJ1 6 194 34.5 Pika KJ4 a-tuhka 6 15 15 w laatututkimusnäyte AJ1 65.2 194 313.1 Pika KJ4 a-tuhka 6 15 2 w laatututkimusnäyte AJ1 53.8 18 296.3 Pika KJ4 a-tuhka 7 15 1 w laatututkimusnäyte AJ1 59.1 124 171.9 Pika KJ4 a-tuhka 6 15 1 12 % laatututkimusnäyte AJ1 37.8 55.8 95.5 Pika KJ4 a-tuhka 6 15 1 182 % laatututkimusnäyte AJ1 3.8 84.2 139 Pika KJ4 a-tuhka 6 15 1 215 % laatututkimusnäyte AJ1 3.6 81.5 15.6 Yse KJ4 a-tuhka 6 15 1 w laatututkimusnäyte AJ1 15.5 36.7 54.4 Yse KJ4 a-tuhka 7 15 1 w laatututkimusnäyte AJ1 35 111 193.7 Pika KJ4 a-tuhka 75 15 1 17 % kkma (AJ12,14,15,9,1) 71.4 152.5 278.2 Pika KJ4 a-tuhka 75 15 1 17 % kkma (AJ12,14,15,9,1) 49.6 87.9 152.6 Pika KJ4 a-tuhka 6 15 1 17 % kkma (AJ12,14,15,9,1) 41.5 1.2 243.3 Pika KJ4 a-tuhka 6 15 1 17 % kkma (AJ12,14,15,9,1) 37.2 56.5 92.8 Pika KJ4 a-tuhka 45 15 1 17 % kkma (AJ12,14,15,9,1) 23.6 39.7 77.8 Pika KJ4 a-tuhka 75 15 1 2 % kkma (AJ12,14,15,9,1) 66.6 163.7 24.2 Pika KJ4 a-tuhka 6 15 1 2 % kkma (AJ12,14,15,9,1) 38.2 16.9 177.5 Pika KJ4 a-tuhka 45 15 1 2 % kkma (AJ12,14,15,9,1) 16.1 31.7 84 Pika KJ4 a-tuhka 75 15 1 23 % kkma (AJ12,14,15,9,1) 71.4 23 277.2 Pika KJ4 a-tuhka 6 15 1 23 % kkma (AJ12,14,15,9,1) 36.2 118.8 232.4 Pika KJ4 a-tuhka 45 15 1 23 % kkma (AJ12,14,15,9,1) 1.7 56.5 112.5 Pika KJ4 a-tuhka 6 15 1 225 % kkma (AJ7,4,5,6) 4.4 91 146.6 Pika KJ4 a-tuhka 45 15 1 225 % kkma (AJ7,4,5,6) 2.2 38.9 7.7 Pika KJ4 a-tuhka 6 15 1 25 % kkma (AJ7,4,5,6) 41.2 84.5 164.2 Pika KJ4 a-tuhka 45 15 1 25 % kkma (AJ7,4,5,6) 17.3 42.1 74.6 Pika KJ4 a-tuhka 6 15 1 28 % kkma (AJ7,4,5,6) 24.9 63.2 118.5 Pika KJ4 a-tuhka 6 15 1 25 % kkma (AJ7,4,5,6) 62.6 24.8 336.4 Pika KJ4 a-tuhka 45 15 1 25 % kkma (AJ7,4,5,6) 19.9 85.2 232.3 Pika KJ4 a-tuhka 45 15 1 18 % kkma (AJ1,2,8) 38.2 97.6 15 Pika KJ4 a-tuhka 6 15 1 18 % kkma (AJ1,2,8) 87.8 191.8 328.4 Pika KJ4 a-tuhka 45 15 1 21 % kkma (AJ1,2,8) 38 97.9 188.4 Pika KJ4 a-tuhka 6 15 1 21 % kkma (AJ1,2,8) 78.5 19.6 311.9 Pika a-tuhka 6 1 18 % kkma (AJ1,2,8) 35.8 39 45 Pika a-tuhka 6 1 21 % kkma (AJ1,2,8) 25.6 3.3 28.5 Pika a-tuhka 6 15 21 % kkma (AJ1,2,8) 19.2 2 19.9 Pika a-tuhka 7 1 21 % kkma (AJ1,2,8) 21.7 25.8 23.1 Pika a-tuhka 8 1 21 % kkma (AJ1,2,8) 21.4 27.5 29.1
Aurajen ruppausmassat - Labratritestaus 82112846-14 Peruskkeet Näyte w [%] H h [%] ρ [t/m 3 ] ph Maalaji AJ16 18.5 7.3 1.28 7.7 -- AJ17 191.1 7.3 1.27 7.6 -- AJ18 216.9 8.1 1.24 7.4 -- AJ19 226.6 1.3 1.23 7.3 -- AJ2 224.6 8.2 1.23 7.4 -- Runkmateriaali Peruskkeet Sideaineet Puristuslujuus (lämpökäsittely +3 C) w ρ Hh ph Rakeisuus ja maalaji PIKA KJ4 LT Frtum A-tuhka (kstutus 15 %, vanhennu s 7 vrk) Puristuslujuus (nrmaalilujittumislämpötila +8 C) 7 vrk 28 vrk 7 vrk 28 vrk 9 vrk 15 vrk [%] [kg/m3] [%] [-] [kg/m3] [kg/m3] [kg/m3] [kpa] [kpa] [kpa] [kpa] [kpa] [kpa] AJ16 6 5 1 69 34 36 56 117 146 AJ16 45 5 1 37 151 17 25 62 74 AJ16 181 128 7.3 7.7 x 5 5 1 47 197 27 33 58 11 AJ16 75 2 63 133 48 44 78 8 AJ16 75 1 86 225 56 34 89 18 AJ17 6 5 1 6 187 28 42 72 13 AJ17 45 5 1 3 95 2 18 23 61 AJ17 191 127 7.3 7.6 x 5 5 1 32 159 2 28 51 72 AJ17 75 2 49 91 34 46 46 65 AJ17 75 1 55 87 27 35 48 62 AJ18 217 124 8.1 7.4 x 6 5 1 28 97 16 21 33 49 AJ19 227 123 1.3 7.3 x 6 5 1 27 73 16 18 29 54 AJ2 225 123 8.2 7.4 x 6 5 1 27 14 18 22 38 68 Liite 3b