Vastaanottaja Turun Satama Asiakirjatyyppi Laadunseurantaraportti Päivämäärä Elokuu, 2010 LIFE06 ENV/FIN/000195-STABLE TURUN SATAMA PANSION STABILOINTIALTAAN LAADUNVALVONTA 2010
PANSION STABILOINTIALTAAN LAADUNVALVONTA 2010 SISÄLTÖ 1. Tausta 1 2. Pitkäaikaislujittuminen työmaakappaleissa 1 3. Lämpökäsittelyn hyödynnettävyys 3 4. Kairaustulokset 4 4.1 Kairauspisteet M2 ja P2 4 4.2 Kairauspisteet M3 ja P3 6 4.3 Kairauspisteet M4 ja P4 9 4.4 Kairauspisteet M5 ja P5 11 4.5 Kairauspisteet M6 ja P6 12 5. Yhteenveto tuloksista 13 Liitteet Liite 1 Liite 2 Liite 3 Liite 4 Liite 5 Liite 6 Kairauspisteiden sijainti Kairausdiagrammit Ca-pitoisuudet Niton analysaattorilla Penetrometrimittausten tulokset Yhteenveto silmämääräisestä arvioinnista Puristuslujuuskäyrät näytekappaleista
TL-36, Pika 48+KJ 94+LT 114 TL-73, Pika 57+KJ 109+LT 134 TL-104, Pika 48+KJ 94+LT 114 TL-111, Pika 85+KJ 55+LT 109 TL-126, Pika 94+KJ 54+LT 0 TL-140, Pika 107+KJ 63+LT 77 TL-170 TL-187, Pika 87+KJ 40+LT 97 Keskiarvo, Pika 77 + KJ 75 + LT 91 kpa 1 1. TAUSTA Tulokset liittyvät EU-LIFE STABLE (LIFE06 ENV/FIN/000195-STABLE) stabilointityön aikaiseen laadunvarmistukseen. 6.10.2008-30.1.2010 välisenä aikana suoritettiin Aurajoen pilaantuneiden ruoppausmassojen stabilointi. Prosessistabiloidut ruoppausmassat sijoitettiin Turun Pansioon, merestä louhepenkereellä eristettyyn altaaseen. Stabilointityön aikana kerättiin puristuslujuustestauksiin näytteitä, joista osasta tehtiin useita rinnakkaisia näytteitä stabiloinnin pitkäaikaislujittumisen seuraamiseksi. Tässä tulosraportissa esitetään pitkäaikaislujittumisen tulokset 540 d vuorokauteen saakka. Lisäksi esitetään 7.-8.6.2010 kairattujen porakonenäytteiden ja heijari- / puristinkairauksen tulokset. 2. PITKÄAIKAISLUJITTUMINEN TYÖMAAKAPPALEISSA Työmaalla kerätyissä lujuuskappaleissa havaittiin kuvassa 1 esitetty lujuuden kehittyminen ajan kuluessa. Kuvaan on merkitty eri-ikäisten kappaleiden lujuudet. Lujuuskappaleiden valmistusajankohta sekä stabilointilaitteen ilmoittama todennäköinen näytteessä käytetty resepti on esitetty taulukossa 1. Laadunvalvontakappaleiden pitkäaikaislujuus 350 300 250 200 150 100 28 d 90 d 150 d 360 d 540 d 50 0 Sarjanumerointi Kuva 1. Laadunvalvontakappalesarjoissa havaittu pitkäaikaislujuuden kehittyminen.
2 Kaikissa kahdeksassa näytesarjassa on havaittavissa merkittävää aikalujittumista. Lujuus kasvaa 28 d iästä 360 d ikään 4-11 -kertaiseksi. Suurimmat aikalujittumiskertoimet saavutettiin näytteillä, joille on ilmoitettu lähimpänä suunniteltu oleva toteutunut resepti, ts. resepti noudattaa kaavaa 45-55 kg/m 3 Pika-sementtiä, 105 kg/m 3 kuonajauhetta ja 100 kg/m 3 lentotuhkaa. Lujuuskehitys oli odotetusti vähäisin kappaleilla, jossa Pika-sementin määrä oli suhteellisen suuri. Pika-sementtilaatu nopeuttaa nimensä mukaan lujittumista ja reseptillä saavutettu alkulujuus on näin ollen yleensä parempi kuin muilla sementtilaaduilla. Kappaleista on nyt määritetty lujuustaso 1,5 vuoden iässä. Puristuslujuuden tavoitetaso 2 vuoden ikäisille näytteille on asetettu stabilointisuunnitelmassa seuraavasti: tasolla 0-2 m 180 kpa ja 2 m alapuolella 100 kpa. Stabilointisuunnitelman mukaan eri syvyyksillä tuli käyttää sideaineita siten, että vain Pikasementin määrässä tapahtuu vaihtelua, kuonajauheen määrä ja lentotuhkan määrä oli resepteissä vakiotasolla. Pika-sementin määrä vaihteli stabilointisuunnitelmassa seuraavasti: ruoppausmassan vesipitoisuudesta riippuen tasolla 0-2 m 55-60 kg/m 3 Pika-sementtiä Ruoppausmassan vesipitoisuudesta riippuen tason 2 m alapuolella 45-50 kg/m 3 Pikasementtiä Stabilointityön aikana ilmeni ongelmia kuonajauheen tuotannossa ja stabiloinnissa jouduttiin turvautumaan suurempaan määrään Pika-sementtiä laadun varmistamiseksi. Mm. tästä syystä kappaleista ei voida selkeästi erottaa sitä syvyyttä, jota kappale reseptin perusteella edustaa. Pitkäaikaislujittumisen tuloksista voidaan kuitenkin todeta seuraavaa: Viisi sarjaa kahdeksasta ylittää puolentoista vuoden iässä jo alemmalle syvyydelle asetetun tavoitearvon 100 kpa. Kolme sarjaa kahdeksasta ylitti ylemmälle 0-2 m kerrokselle asetetun 180 kpa rajan. Yksi sarja (TL-36) poikkeaa muista näytteistä selkeästi, sarjassa on tapahtunut aikalujittumista, mutta lujuustaso on puolentoista vuoden iässä vasta tasolla 34 kpa. On myös todennäköistä, että kappaleen arvioitu resepti ei ole sama kuin taulukossa 1 esitetty. Keskiarvon mukaan, alueella olisi saavutettu alemman tason lujuustasot jo nyt, keskiarvon ollessa 540 d iässä 144 kpa. Taulukko 1. Laadunvalvontanäytteiden perustiedot Pvm Näyte k [m/s] Pika K400 LT 15.10.2008 TL-36 5,6E-09 ja 6,0E-09 48 94 114 21.10.2008 TL-73 3,2E-09 57 109 134 28.10.2008 TL-104 5,5E-09 ja 5,4E-09 61 110 106 4.11.2008 TL-111 7,6E-10 13.11.2008 TL-126 8,0E-10 19.11.2008 TL-140 9,9E-09 85 55 109 94 54 0 107 63 77 16.12.2008 TL-170 4,5E-09 -- -- -- 13.1.2009 TL-187 -- 87 40 97
TL-36, Pika 48+KJ 94+LT 114 TL-73, Pika 57+KJ 109+LT 134 TL-104, Pika 48+KJ 94+LT 114 TL-111, Pika 85+KJ 55+LT 109 TL-126, Pika 94+KJ 54+LT 0 TL-140, Pika 107+KJ 63+LT 77 TL-170 TL-187, Pika 87+KJ 40+LT 97 Keskiarvo, Pika 77 + KJ 75 + LT 91 kpa 3 3. LÄMPÖKÄSITTELYN HYÖDYNNETTÄVYYS Hankkeen aikana testattiin lämpökäsittelyn hyödynnettävyyttä pitkäaikaislujuuden kehittymisen nopeuttamisessa. Testisarjojen lämpökäsittelytulokset on yhdistetty taulukossa 2 normaalitulosten kanssa. 350 300 250 200 150 100 50 0 Normaali- ja lämpökäsitelly kappaleet 7 d lpt 28 d 90 d 150 d 150 d + 28 d lpt 360 d 540 d Testisarjat Kuva 2. Normaali- ja lämpökäsiteltyjen kappaleiden tulosten vastaavuus. Tulosten perusteella Aurajoen ruoppausmassoilla ja käytetyillä resepteillä 7 d lämpökäsittelyllä ei saatu yksiselitteistä korrelaatiota normaalikäsittelyn lujuustuloksiin. 150 d + 28 d lämpökäsittelykappaleilla vastaavuus 360 d normaalikappaleisiin oli kuudessa sarjassa kahdeksasta todella hyvä. Lämpökäsittelyä voi hyödyntää tilanteissa, joissa runkomateriaalin laatuvaihtelusta on riittävästi tietoa ja käytetyt reseptit ovat samanlaisia. Lämpökäsittelyllä voidaan kuitenkin tehdä alustavia johtopäätöksiä materiaalin pitkäaikaislujittumisesta. 28 vrk:n lämpäkäsittely antaa luotettavamman arvon kuin 7 vrk:n käsittely.
4 4. KAIRAUSTULOKSET Turun Pansiossa suoritettiin stabilointialtaalla laadunvarmistuskairauksia 7.-8.6.2010. Kairaukset tehtiin keskiraskaalla kairauskalustolla. Tulokset käsittävät heijari-/puristinkairausten tulokset viidestä eri pisteestä ja kairausnäytteiden tulokset kolmesta pisteestä. Kairaustulokset on esitetty liitteen 1 kartassa sekä liitteen 2 kairausdiagrammeissa. Näytteenottokairausten Ca-pitoisuudet, penetrometrimittausten tulokset, yksittäiset puristuslujuustulokset sekä silmämääräisen arvioinnin tulokset on esitetty liitteissä 3-6. Tulosten yhteenveto esitetään tässä kappaleessa kustakin kairauspisteestä erikseen. Kairauspisteet sijoitettiin vertailun helpottamiseksi lähelle kevään 2009 kairauksia. Seuraavassa on tehty vertailua vuoden 2010 ja 2009 kairausten välillä. Eri vuoden rinnakkaiset kairauspisteet on esitetty kuvissa allekkain vertailun helpottamiseksi Vuonna 2009 stabiloidun ruoppausmassan päällä oli noin 30 cm työpeti, joka avattiin ennen kairausta. Vuonna 2010 painopenkan paksuus oli suurempi. Täyttöä kaivettiin auki korkeintaan 1 m paksuudelta. Tätä syvemmältä kairaus tehtiin painopenkan läpi. Painopenkan paksuuden vaihtelun vuoksi kairausdiagrammit eivät vastaa toisiaan aloitussyvyyden osalta. 4.1 Kairauspisteet M2 ja P2 Kairauspiste 2 sijoittuu stabilointialtaan keskelle ja edustaa pistettä, johon stabiloitua massaa sijoitettiin aivan stabiloinnin loppuvaiheessa. Vuonna 2009 kairausprofiili alkoi heti stabiloidun massan pinnasta. Tuolloin pintaosassa leikkauslujuudeksi saatiin syvyydellä 0-1,5 keskimäärin 150-200 kpa. Tämän kerroksen alla noin syvyydellä 1,5-3,5 massan leikkauslujuus jäi jopa alle 5 kpa, vaihdellen välillä 30-100 kpa. Alempana 3,5-5,5 m leikkauslujuus oli jälleen yli 100 kpa jopa 400 kpa. Kairauspisteen keskimääräinen leikkauslujuus oli 100 kpa Vuonna 2010 kairauspisteen leikkauslujuustasot olivat selvästi nousseet. Kairausprofiilin leikkauslujuuden keskiarvo oletetussa stabiloidussa massassa oli kivunnut jo 210 kpa. Profiilissa on havaittavissa sama pehmeämmän materiaalin alue kuin vuoden 2009 kairauksessa. Pehmeämpi massa sijaitsee vuoden 2010 profiilissa 3,5 m syvyydellä. Vuonna 2009 leikkauslujuuden keskiarvo stabiloinnin pintaosalle (0-2,0 m) oli 120 kp. Vuonna 2010 leikkauslujuus oli samassa kerroksessa 220 kpa. Alaosan leikkauslujuus (2,0 ) oli puolestaan kehittynyt reilun vuoden aikana hyvin. Vuonna 2009 leikkauslujuus oli 30 kpa ja vuonna 2010 noin 190 kpa. Kuva 3. Vuoden 2009 kairausprofiili pisteestä M2/1/2009. Kairausprofiilin syvyys on 5,68 m.
5 Kuva 4. Vuoden 2010 kairausprofiili pisteestä P2/2010. Kairausprofiilin syvyys on 5,70 m. Pisteestä P2/2010 otettujen näytteiden mittaustulokset on esitetty kuvassa y. Näytteille tehtiin silmämääräinen tarkastelu, Ca-pitoisuuden mittaukset Niton-kenttämittarilla, penetrometrimittauksiet sekä irrotettiin kolme koekappaletta puristuslujuusmäärityksiin. Kuvaajaan on edellisten lisäksi yhdistetty myös kairausdiagrammeista arvioitu leikkauslujuuden taso. Tuloksista penetrometrillä mitattu vastus, puristuslujuus ja leikkauslujuus korreloivat kohtalaisesti keskenään. Ca-pitoisuus korreloi muiden tulosten kanssa huonosti. Ca-pitoisuuden keskiarvo on näyteprofiilista mitatuissa pisteissä 36 000 ppm. Sideainetta on koko profiilin matkalla, lukuun ottamatta aivan pohjimmaista osaa, jonka Ca-pitoisuudet ovat jo lähellä stabiloimattoman ruoppausmassan pitoisuutta. Alimmat massat edustavat siten stabiloimatonta, altaassa jo ennen läjitystä sijainnutta materiaalia. Ca-pitoisuus stabiloidun massan laaduntarkistuksessa ei tässä tapauksessa ole paras mahdollinen tae laadun onnistumisesta. Työn aikana reseptiä ja erityisesti kolmen sideaineen suhteita jouduttiin muuttamaan useaan otteeseen mm. kuonajauheen sideainetoimitusten ongelmien vuoksi. Tästä syystä on mahdotonta sanoa, millainen Ca-pitoisuus on massassa osoittaa hyväksytyn sideainemäärän rajan. Kaikilla kolmella käytetyllä sideaineella on niille tyypilliset Ca-pitoisuudet. Pitoisuudet poikkeavat merkittävästi toisistaan. Verrattuna vuoden 2009 näytekairauksista saatuihin tuloksiin muutos on ollut seuraava: Ca-pitoisuuden keskiarvo vuonna 2009 19 800 ppm vuonna 2010 36 000 ppm Puristuslujuuksien keskiarvo vuonna 2009 16,7 kpa vuonna 2010 23,6 kpa Havaittu Ca-pitoisuuden muutos johtuu vesipitoisuuden vaikutuksesta. Niton-analysaattorilla mitattaessa vesi vaimentaa mittausta ja tulos on tämän vuoksi pienempi kosteasta, lujittumattomasta materiaalista mitattuna. Stabiloitumisreaktiossa kuluu vettä samoin kuin betonin lujittumisprosessissakin. Sekä lujittuminen että muu veden poistuminen rakenteesta johtaa Capitoisuuden nousuun stabiloidussa massassa ajan kuluessa.
6 kn/cm2 kpa 400 350 300 250 200 P2 ppm 60000 50000 40000 30000 150 20000 100 10000 50 36,6 24,2 0 10,1 0 2,95 3,2 3,4 3,6 3,8 4,1 4,3 4,5 4,7 4,9 5,2 5,4 5,6 5,8 vastus [kn/cm2] leikkauslujuus kpa (2010) puristuslujuus kpa Ca-pitoisuus, ppm Kuva 5. Kairausnäytteistä P2 mitatut penetrometriarvot, Ca-pitoisuudet, puristuslujuudet sekä pilarikairausprofiileista yhdistetyt leikkauslujuudet. 4.2 Kairauspisteet M3 ja P3 Kairauspiste 3 sijoittuu stabilointialtaan pohjoispäähän ja edustaa pistettä, johon stabiloitua massaa sijoitettiin aivan stabiloinnin keskivaiheilla. Vuonna 2009 kairausprofiili alkoi heti stabiloidun massan pinnasta. Tuolloin pintaosassa leikkauslujuudeksi saatiin syvyydellä 0-3,7 keskimäärin 40-60 kpa. Tämän kerroksen alla noin syvyydelle 6,70 m saakka massan leikkauslujuus jäi 20 kpa tasolle. Vuonna 2010 kairauspisteen leikkauslujuustasot olivat selvästi nousseet. Kairausprofiilin leikkauslujuuden keskiarvo oletetussa stabiloidussa massassa oli kasvanut 250 kpa. Stabiloidun massan yläpää sijoittuu vuoden 2010 kairausprofiilissa syvyydelle 3,0 m. Stabiloitu massa vaihtuu pohjamaaksi viimeistään syvyydellä 8,5 m, jonka jälkeen leikkauslujuus on noin 30 kpa. Profiilissa stabiloidun massan kokonaispaksuus on noin 5,5 m, josta ylimmän 2 m leikkauslujuuden keskiarvo on 300 kpa ja alemman osuuden noin 150 kpa luokkaa. Vuonna 2009 leikkauslujuuden keskiarvo stabiloinnin pintaosalle (0-2,0 m) oli 75 kpa. Vuonna 2010 leikkauslujuus oli samassa kerroksessa 300 kpa. Alaosan leikkauslujuus (2,0 ) oli puolestaan kehittynyt myös hyvin. Vuonna 2009 leikkauslujuus oli 50 kpa ja vuonna 2010 noin 160 kpa.
7 Kuva 6. Vuoden 2009 kairausprofiili pisteestä M3/2009. Kairausprofiilin syvyys on 6,70 m. Kuva 7. Vuoden 2010 kairausprofiili pisteestä P3/2010. Kairausprofiilin syvyys on 17,5 m. Pisteestä P3/2010 otettujen näytteiden mittaustulokset on esitetty kuvassa 8. Näytteille tehtiin silmämääräinen tarkastelu, Ca-pitoisuuden mittaukset Niton-kenttämittarilla, penetrometrimittauksiet sekä irrotettiin neljä koekappaletta puristuslujuusmäärityksiin. Kuvaajaan on edellisten lisäksi yhdistetty myös kairausdiagrammeista arvioitu leikkauslujuuden taso.
8 Tuloksista penetrometrillä mitattu vastus, puristuslujuus ja leikkauslujuus korreloivat kohtalaisesti keskenään. Ca-pitoisuus korreloi muiden tulosten kanssa myös tässä pisteessä varsin huonosti, joskin paremmin kuin pisteessä P2. Ca-pitoisuuden keskiarvo on näyteprofiilista mitatuissa pisteissä 40 600 ppm. Sideainetta on koko profiilin matkalla. Verrattuna vuoden 2009 näytekairauksista saatuihin tuloksiin muutos on ollut seuraava: Ca-pitoisuuden keskiarvo vuonna 2009 28 300 ppm vuonna 2010 40 600 ppm Puristuslujuuksien keskiarvo vuonna 2009 13,5 kpa vuonna 2010 55,0 kpa Mitatut pitoisuudet ja lujuudet ovat selkeästi kohonneet vuodesta 2009 vuoteen 2010. kn/cm2, kpa 400 P3 ppm 70000 350 300 250 200 150 100 50 0 60000 50000 40000 30000 20000 98,3 82,6 10000 31,6 7,4 0 3 3,2 3,4 3,6 3,8 4,1 4,3 4,5 4,7 4,9 5,6 5,8 6,1 6,3 6,5 6,7 6,9 vastus [kn/cm2] puristuslujuus kpa leikkauslujuus kpa Ca-pitoisuus, ppm Kuva 8. Kairausnäytteistä P3 mitatut penetrometriarvot, Ca-pitoisuudet, puristuslujuudet sekä pilarikairausprofiileista yhdistetyt leikkauslujuudet.
9 4.3 Kairauspisteet M4 ja P4 Kairauspiste 4 sijoittuu stabilointialtaan lounaisosaan ja edustaa pistettä, johon stabiloitua massaa sijoitettiin lähes koko stabiloinnin ajan. Pisteessä altaan pohjan syvyys oli suuri, joten alueelle mahtui varsin huomattava määrä massaa. Vuonna 2009 kairausprofiili alkoi heti stabiloidun massan pinnasta. Tuolloin pintaosassa leikkauslujuudeksi saatiin syvyydellä 0-2,7 keskimäärin 60-120 kpa. Tämän kerroksen alla noin syvyydelle 6,70 m saakka massan leikkauslujuus jäi tasolle 25-40 kpa. Vuonna 2010 kairauspisteen leikkauslujuustasot eivät näytä merkittävästi nousseen vuoden 2009 tuloksista. Kairausprofiilin leikkauslujuuden keskiarvo oletetussa stabiloidussa massassa oli pysynyt samalla tasolla ollen vuonna 2010 60 kpa ja vuonna 2009 73 kpa. Stabiloidun massan yläpää sijoittuu vuoden 2010 kairausprofiilissa syvyydelle 3,7 m. Stabiloitu massa vaihtuu pohjamaaksi viimeistään syvyydellä 8,5 m, jonka jälkeen leikkauslujuus kasvaa yli 80 kpa. Profiilissa stabiloidun massan kokonaispaksuus on noin 4,0 m, josta ylimmän 2 m leikkauslujuuden keskiarvo on 97 kpa ja alemman osuuden noin 30 kpa luokkaa. Kuva 9. Vuoden 2009 kairausprofiili pisteestä M4/2009. Kairausprofiilin syvyys on 6,72 m. Kuva 10. Vuoden 2010 kairausprofiili pisteestä M4/2009. Kairausprofiilin syvyys on 8,7 m.
3,7 3,8 3,9 4,27 4,4 4,5 4,6 4,7 4,8 4,9 5,4 5,5 5,6 5,7 5,8 5,9 6,1 6,2 6,5 6,6 6,85 7,1 7,2 7,3 7,4 7,5 7,6 7,7 7,8 7,9 10 Pisteestä P4/2010 otettujen näytteiden mittaustulokset on esitetty kuvassa 11. Näytteille tehtiin silmämääräinen tarkastelu, Ca-pitoisuuden mittaukset Niton-kenttämittarilla, penetrometrimittauksiet sekä irrotettiin neljä koekappaletta puristuslujuusmäärityksiin. Kuvaajaan on edellisten lisäksi yhdistetty myös kairausdiagrammeista arvioitu leikkauslujuuden taso. Tuloksista penetrometrillä mitattu vastus, puristuslujuus ja leikkauslujuus korreloivat kohtalaisesti keskenään. Ca-pitoisuus korreloi muiden tulosten kanssa myös tässä pisteessä varsin huonosti. Ca-pitoisuuden keskiarvo on n mitatuissa pisteissä 39 100 ppm. Sideainetta on koko profiilissa. Verrattuna vuoden 2009 näytekairauksista saatuihin tuloksiin muutos on ollut seuraava: Ca-pitoisuuden keskiarvo vuonna 2009 30 600 ppm vuonna 2010 39 100 ppm Puristuslujuuksien keskiarvo vuonna 2009 20,2 kpa vuonna 2010 13,5 kpa Mitatut pitoisuudet ja lujuudet ovat pysyneet lähes samalla tasolla vuodesta 2009 vuoteen 2010. Lujuuden kehitys on ollut kairattujen pisteiden heikoin. kn/cm2, kpa 400 350 300 250 200 P4 ppm 60000 50000 40000 30000 150 100 50 0 25,1 hajosi 6,7 8,7 0 20000 10000 vastus [kn/cm2] leikkauslujuus kpa puristuslujuus kpa Ca-pitoisuus, ppm Kuva 11. Kairausnäytteistä P4 mitatut penetrometriarvot, Ca-pitoisuudet, puristuslujuudet sekä pilarikairausprofiileista yhdistetyt leikkauslujuudet.
11 4.4 Kairauspisteet M5 ja P5 Kairauspiste 5 sijoittuu stabilointialtaan koillisosaan. Vuoden 2009 kairauksessa pisteen stabiloidun massan yläosan 0-2 m leikkauslujuus oli välillä 15-20 kpa. Tämän alapuolella havaittiin lujittuneempi kerros, jonka leikkauslujuus on noin 100 kpa tasoa. Lujempi kerros ulottuu syvyydelle 5,5 m saakka ja tämän jälkeen lujuus pienenee vaiheittain tasolle 20 kpa syvyydellä 6,7 m. Kairausprofiilissa stabiloidun massan sijainti ei ole selkeä. Tämä voi johtua mm. työn aikana tapahtuneesta murskeen sekoittumisesta stabiloituun materiaaliin. Vuonna 2010 stabiloidun massan yläpää sijaitsee kairausdiagrammissa todennäköisesti syvyydellä 3,5 m. Tämän yläpuolella leikkauslujuus on yli 400 kpa, joka vastannee alulla painopenkan leikkauslujuutta. Stabiloidun massan paksuus on oletettavasti 3,5 m ulottuen noin syvyydelle 7,0 m. Stabiloitavasta kerroksesta on laskettavissa yläosan leikkauslujuudeksi noin 90 kpa ja alaosan leikkauslujuudeksi hieman alhaisempi 80 kpa. Mikäli stabiloitu massa jatkuu syvyyden 7,0 m alapuolella on sen leikkauslujuus edellisiä huomattavasti korkeampi 200-400 kpa. Vuodesta 2009 vuoteen 2010 kairauspisteen 5 kohdalla on tapahtunut selkeää lujittumista. Kuva 12. Vuoden 2009 kairausprofiili pisteestä M5/2009. Kairausprofiilin syvyys on 6,7 m. Kuva 13. Vuoden 2010 kairausprofiili pisteestä P5/2010. Kairausprofiilin syvyys on 7,6 m.
12 4.5 Kairauspisteet M6 ja P6 Kairauspiste 6 sijoittui vuonna 2009 lähelle stabilointialtaan luoteiskulmaa. Vuonna 2010 piste P6 kairattiin keskeisemmälle alueelle ja sen sijainti edustaa aluetta, jossa stabiloidun massa täyttö tehtiin työn myöhäisimmissä vaiheissa. Vuoden 2009 kairauksessa massan leikkauslujuudeksi saatiin 40-60 kpa. Vuonna 2010 kairaus ulottui syvyydelle 7,5 m saakka. Oletettavasti stabiloidun massan yläpinta sijaitsee syvyydellä 3,8 m ja alapinta todennäköisesti tasolla 6,5 m. Stabiloidun kerroksen yläosan leikkauslujuus vaihtelee kairausdiagrammissa välillä 100-120 kpa ja alaosan (5,5-6,5 m) 80-120 kpa. Tulosten perusteella stabiloidun massan lujittuminen on selkeästi jatkunut vuodesta 2009 vuoteen 2010. Kuva 14. Vuoden 2009 kairausprofiili pisteestä M6/2009. Kairausprofiilin syvyys on 1,5 m. Kuva 15. Vuoden 2010 kairausprofiili pisteestä P6/2010. Kairausprofiilin syvyys on 7,5 m.
13 5. YHTEENVETO TULOKSISTA Aurajoen pilaantuneet stabiloitiin 6.10.2008-30.1.2010 välisenä aikana ja stabiloitu ruoppausmassa sijoitettiin Pansiossa sijaitsevaan altaaseen. Laadunvalvontatoimenpiteenä stabilointityön aikana kerättiin näytteitä laboratorio-olosuhteissa säilytettäväksi sekä tehtiin laadunvalvontakairauksia kahtena eri ajankohtana maaliskuussa 2009, noin kuukausi stabilointityön päättymisen jälkeen sekä kesäkuussa 2010 lähes 1,5 vuotta stabilointityön päättymisen jälkeen. Laboratorio-olosuhteissa säilytetyistä työmaakappaleista voidaan todeta seuraavaa: Kaikissa kahdeksassa näytesarjassa on havaittavissa merkittävää aikalujittumista. Lujuus kasvaa 28 d iästä 360 d ikään 4-11 -kertaiseksi. Viisi sarjaa kahdeksasta ylittää puolentoista vuoden iässä jo alemmalle syvyydelle asetetun tavoitearvon 100 kpa. Kolme sarjaa kahdeksasta ylitti ylemmälle 0-2 m kerrokselle asetetun 180 kpa rajan. Keskiarvon 144 kpa, alueella on saavutettu alemman tason lujuustasot 540 d iässä. Kairaustuloksista voidaan todeta seuraavaa: Kairauspisteissä havaittiin selkeää lujittumista 2009-2010 välisenä aina. Poikkeuksena tästä oli kairauspiste 4, jossa lujittuminen oli samaa tasoa tai hieman alhaisempi vuonna 2010 verrattuna edelliseen vuoteen. Kaikkien kairauspisteiden leikkauslujuuden keskiarvo stabiloidun massan yläosalle 0-2 m oli vuonna 2010 noin 160 kpa ja alemmalle osalle 2 m alaspäin noin 110 kpa. Kun leikkauslujuudet muutetaan puristuslujuuksiksi, voidaan todeta stabiloidun materiaalin täyttävän sille asetetut ehdot reilusti. Puristuslujuuksien tavoitetaso olivat syvyydelle 0-2 m 180 kpa ja 2 m syvemmällä esiintyvälle materiaalille 100 kpa. Näytteenottokairausten tuloksissa esiintyi pientä hajontaa erityisesti Ca-pitoisuuksien ja lujuuden välillä. Tämä voi selittyä sillä, että kolmen sideainekomponentin suhteet muuttuivat työn aikana ja näin ollen myös Ca-pitoisuudessa oli suuria vaihteluja. Lujuuden kehitys ei näin ollen korreloi Ca-pitoisuuden kanssa. Näytteenotolla otettujen näytteiden puristuslujuudet ovat kasvaneet 2009 näytteenottoon verrattuna. Näytteenotolla stabiloidusta sedimentistä ei kuitenkaan saada todellista lujuustasoa koska näytteen otto aiheuttaa näytteen hienoista rikkoontumista. Todelliset lujuustasot on saatu puristun-heijari kairausten tuloksista. STABLE-projektissa otettiin reseptoinnin tavoitteeksi saavuttaa stabiloitujen sedimenttien tavoitelujuudet 2 vuoden aikana. Nyt tehdyt tutkimukset on tehty noin 1,5 vuotta stabiloinnin jälkeen ja ne osoittavat, että lujuuksien keskiarvot ylittyvät jo nyt tavoitelujuudet. Tämä puolestaan osoittaa, että tehdyt sideainereseptoinnit ja itse stabilointityö ovat onnistuneet hyvin, vaikka sedimentin suuret laatuvaihtelut aiheuttivat myös lopputuloksen laatuvaihteluja. Stabiloitujen sedimenttien lujittuminen tulee myös jatkumaan tästä eteenpäin, tosin lujittumisnopeus hidastuu ajan myötä.
Liite 3 Ca-pitoisuuksien keskiarvot mitatuista syvyyksistä kairausnäytteissä P2-P4 Syvyys kairauksen yläpäästä [m] P2 P3 P4 Capitoisuus, ppm Syvyys kairauksen yläpäästä [m] Syvyys kairauksen yläpäästä [m] Capitoisuus, ppm Ca-pitoisuus, ppm 2,95 33493 3 39559 3,7 10594 3,1 11945 3,2 42020 3,8 39520 3,2 30763 3,3 29637 3,9 26898 3,3 26813 3,4 34712 4,27 49903 3,4 34180 3,5 42617 4,4 39129 3,5 37768 3,6 42141 4,5 41560 3,6 37312 3,7 39154 4,6 27679 3,7 39769 3,8 47910 4,7 39337 3,8 45717 3,9 38777 4,8 36398 3,9 45425 4,1 38285 4,9 28031 4,1 19946 4,2 38949 5,4 53620 4,2 29475 4,3 38650 5,5 44818 4,3 20050 4,4 40199 5,6 41415 4,4 18000 4,5 46602 5,7 37472 4,5 14493 4,6 41347 5,8 39761 4,6 28792 4,7 32968 5,9 36298 4,7 44741 4,8 34133 6,1 37666 4,8 39076 4,9 28828 6,2 40861 4,9 45100 5,5 53955 6,5 34444 5,1 45794 5,6 51013 6,6 39028 5,2 49804 5,7 44426 6,85 50939 5,3 45923 5,8 51681 7,1 42212 5,4 46269 5,9 57549 7,2 53848 5,5 53838 6,1 44171 7,3 55559 5,6 45423 6,2 37160 7,4 20361 5,7 46337 6,3 42881 7,5 32716 5,8 6469 6,4 33960 7,6 53545 5,9 1658 6,5 34345 7,7 27310 6,6 31845 7,8 55830 6,7 39132 7,9 36447 6,8 33610 6,9 46559
Liite 4 Penetrometrimittausten tulokset mitatuista syvyyksistä kairausnäytteissä P2-P4 Syvyys kairauksen yläpäästä [m] P2 P3 P4 vastus Syvyys kairauksen yläpäästä [m] vastus Syvyys kairauksen yläpäästä [m] vastus [kn/cm 2 ] [kn/cm 2 ] [kn/cm 2 ] 3,4 16 3 20 4,27 148 3,5 8 3,2 42 4,4 16 3,6 0 3,4 102 4,5 24 3,7 6 3,5 102 4,6 24 3,8 20 3,6 30 4,7 20 3,9 14 3,7 48 4,9 40 4,1 32 3,8 68 5,5 16 4,2 22 3,9 36 5,6 10 4,4 10 4,1 82 5,7 0 4,6 32 4,2 104 5,8 4 4,7 14 4,3 70 5,9 8 4,8 8 4,5 34 6,1 10 4,9 16 4,7 130 6,2 0 5,1 0 4,8 118 6,5 6 5,2 0 4,9 90 6,6 0 5,3 0 5,5 22 6,85 0 5,4 0 5,6 24 7,1 2 5,5 0 5,7 60 7,3 4 5,6 2 5,8 144 7,4 0 5,7 0 5,9 112 7,5 0 5,8 0 6,1 20 7,6 0 5,9 2 6,2 12 7,7 0 6,4 0 7,8 0 6,6 24 7,9 0 6,7 16 6,8 36 6,9 58
stabiloitu massa tiiviimpi stabiloitu maas stabiloitu massa soraa/ kiviä stabiloidussa massassa pehmeä stabiloitu massa Liite 5 Yhteenveto silmämääräisestä arvioinnista kairausnäytteissä P2-P4 P2 0 2,0 m 3,0 m 4,0 m 5,0 m 10 20 30 Tyhjää 40 50 60 70 Sora/ kiviaines 80 90 stabilointi pehmenee Hiekka 100 3,0 m 4,0 m 5,0 m 6,0 m
Luja stabiloitu massa Luja stabiloitu massa Luja stabiloitu massa pehmeä stabiloitu massa Tyhjää Luja s. P3 0 3,0 m 4,0 m 5,0 m 6,0 m 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Pohjamaa? 100 4,0 m 5,0 m 6,0 m 7,0 m
sora + stab tyhjää Luja stab. massa + kiviä Luja stab. massa pehmenee alaspäin stab. massa tyhjää stab. massa pehmenee alaspäin tyhjää, muutama kivi tyhjää, muutama kivi stab. massa pehmenee alaspäin P4 0 3,0 m 4,0 m 5,0 m 6,0 m 7,0 m 10 20 30 Soraa 40 50 60 70 80 90 stab. massa tyhjää tyhjää stab. massa 100 4,0 m 5,0 m 6,0 m 7,0 m 8,0 m