I examensarbetet undersöks kalkstabiliserings potential som metod i skånsk
lermorän. Detta utförs dels genom att laborativt undersöka och utvärdera
frostbeständigheten hos ostabiliserad och med kalk stabiliserad lermorän
och dels genom att teoretiskt studera en terrasstabiliserad
vägkonstruktions tjälegenskaper i jämförelse med en vägkonstruktion med
ostabiliserad lermorän. I bedömningen beaktas även
dimensioneringsförutsättningarna för en terrasstabiliserad vägkonstruktion
och dessa jämförs med dimensioneringsförutsättningar för ett
terrassmaterial av ostabiliserad lermorän.
Examensarbetet är uppdelat i fyra steg. I det första steget genomförs en
litteraturundersökning för att ge en överblick över kalkstabilisering som
metod samt i vilka jordar metoden är tillämpbar. I steg två genomförs en
laboratorieundersökning för att undersöka hur lermoränen efter modifiering
och stabilisering med osläckt kalk reagerar på upprepade frys- och töcykler
med avseende på enaxiell tryckhållfasthet. I det tredje steget utförs en
teoretisk simulering med datorprogrammet PMS Objekt för att undersöka en
vägkonstruktions, en med ostabiliserad terrass och en med stabiliserad
terrass, tjälegenskaper och dimensioneringsförutsättningar. I det fjärde
steget belyses ekonomiska faktorer som är viktiga för att bedöma om
kalkstabilisering är applicerbart eller inte.
I litteraturundersökningen framkom att kalkstabilisering huvudsakligen är
tillämpbart i jordar med högt lerinnehåll, eftersom deras mineralogiska
sammansättning och struktur möjliggör för en reaktion med kalk. Kalk måste
brännas innan den kan reagera med jord. De tre former av kalk som kan
användas i stabiliseringssyften är osläckt kalk, släckt kalk, samt kalk i
slurryform.
Reaktionen mellan kalk och jord sker i två huvudsakliga steg, modifiering
som följs av stabilisering. I modifieringsfasen byts de kalium- och
natriumjoner som normalt sett är bundna till leran ut mot kalciumjoner till
följd av dess högre elektronegativitet. Detta orsakar en förändring i
jordens struktur, vatten avges och en initiell hållfasthetsökning erhålls.
Modifieringsfasen följs av stabiliseringsfasen, där kalk genom så kallade
puzzolana reaktioner reagerar med aluminater och silikater som naturligt
finns i jorden. Hållfastheten i jorden höjs succesivt allt eftersom dessa
reaktioner får fortgå, eftersom andelen cementpastekomplex ökar. De
puzzolana reaktionerna är beroende av en basisk miljö, samt beroende av den
omgivande temperaturen. En låg temperatur innebär att reaktionsförloppet
blir mycket långsamt.
I laboratorieundersökningen tillverkades provkroppar av enbart lermorän,
samt av lermorän med olika tillsatser av osläckt kalk. De två kalksorter
som användes var Nordkalk QL 0-2 LA, samt Nordkalk Terra E. Provkropparna
förvarades i ett vattenbad vid en temperatur av 4-5 grader Celsius. En
andel av provkropparna trycktestades enaxiellt efter 30 dygns förvaring och
en andel efter 90 dygns förvaring. En tredje andel utsattes för tolv frys-
töcykler efter att ha förvarats i 30 dygn som övriga provkroppar, varpå de
trycktestades enaxiellt. Som ett komplement till frys-töcyklerna utfördes
vid ett annat laboratorium tjällyftningstester med ostabiliserad och med 2
% osläckt kalk stabiliserad lermorän.
Resultaten från laboratorieundersökningen visade att provkropparnas
enaxiella tryckhållfasthet ökade med tiden. Efter 30 dygns förvaring var
den enaxiella tryckhållfastheten 2-3 gånger större för de stabiliserade
provkropparna än för de ostabiliserade. Efter genomgångna frys-tötester var
de stabiliserade provkropparnas hållfasthet 1,5-2 gånger större jämfört med
ostabiliserat material som inte ingått i frys-töcyklerna.
Tjällyftningstesterna visade inte på någon skillnad i tjällyftning mellan
stabiliserad och ostabiliserad lermorän.
Datorsimuleringarna i PMS Objekt visade att kalkstabilisering kan förstärka
en terrass så att dess egenskaper möjliggör för en minskad vägöverbyggnad
eller en ökad teknisk livslängd hos vägen. Samtidigt visades att PMS Objekt
inte är ett idealt vertkyg för analys av stabiliserade material.
Vad gäller inverkan av olika ekonomiska faktorer bör en bedömning utföras
för varje enskilt fall baserat på förutsättningarna för det specifika
fallet.
Sammantaget kan slutsatsen dras att stabilisering med kalk kan ha flera
syften. ...
