Kalkcementpelare hade fortfarande hög hållfasthet efter 20 till 30 år

Vid väg- eller järnvägsbyggen på lös lera behöver man ibland förstärka marken med kalkcementpelare. Forskare vid Statens geotekniska institut har undersökt hållfastheten hos 20–30 år gamla kalkcementpelare. Resultatet visar att pelarna fortfarande är hållfasta – och i vissa fall – till och med hållfastare.

Av Redaktionen

Stabilisering med bindemedel kan vara en tekniskt fördelaktig och kostnadseffektiv metod för att öka möjligheten att grundlägga geokonstruktioner på lösa och sättningskänsliga jordar. Stabilisering med bindemedel, exempelvis kalk och cement, tillämpas ofta som en sättningsreducerande åtgärd vid utbyggnad av transportinfrastruktur, främst vägar och järnvägar. 

Stabilisering kan även användas för exempelvis vibrationsreducering eller som stabilitetshöjande åtgärd. För att säkerställa att befintliga stabiliserade jordvolymer har tillräcklig prestanda i form av hållfasthet, styvhet och homogenitet under konstruktionens hela livslängd, behövs kunskap om hur hållfastheten och andra egenskaper utvecklas över tid i en stabiliserad jordvolym som exempelvis kalkcementpelare.

I ett forskningsprojekt har SGI därför undersökt kalkcementpelare i anslutning till infrastrukturprojekt från 1990- och 2000-talen, belägna i Sätinge, Håby och Kåhög på västkusten. Kalkcementpelare är djupa, cylinderformade zoner av lera som i fält har stabiliserats med kalk och cement. Det är en av de vanligaste metoderna för förstärkning av lermark och fungerar som dolda pelare som bär upp väg- eller järnvägskonstruktioner.

– Vi har visat att kalkcementpelare kan vara beständiga och ha hög hållfasthet efter 20 till 30 år, säger Bo Vesterberg, forskare i geoteknik vid Statens geotekniska institut, SGI.

Resultaten visar att pelarna har betydligt högre hållfasthet än vad de dimensionerades för en gång i tiden. Dagens hållfasthet är generellt till och med något högre än den som uppmättes vid kontroller några år efter installation. Det tyder på att de kemiska processerna som binder samman kalk, cement och lera fortsätter under lång tid och ger en gradvis hållfasthetsökning av materialet.

Samtidigt är variationen i hållfasthet mellan olika pelare, och inom en och samma pelare, stor. I de övre metrarna är bindemedlet sämre blandat med leran. Generellt är inblandningen av bindemedel sämre i de översta två metrarna i en pelare för att sedan bli bättre med djupet. Detta kan bland annat kopplas till hur svårt det är att få till en jämn inblandning nära markytan där torrskorpelera och lägre jordtryck påverkar processen. Men också installationsförfarande, blandningsverktyg, typ av lermineral och lerans kemi kan påverka inblandningsresultatet.

En del av projektet var utvecklingen av en modifierad laboratoriemetod för lakförsök. Genom att forcera vatten genom provkroppar, som stansats ur kalkcementpelare, kunde forskarna följa hur ämnen långsamt lakas ur materialet. Resultaten visar att urlakning sker, men långsamt, och att den för de fåtal undersökta proverna troligen inte lett till någon tydlig hållfasthetsminskning. Detta bekräftar det som tidigare internationella studier antytt, att de yttersta centimetrarna av en pelare i lermark kan påverkas över tid, men att den bärande funktionen hos pelaren förblir intakt.

Sammantaget har de fältsonderingar, provtagningar och laboratorietester som gjorts gett forskarna inblick i hur hållfastheten utvecklas och hur inblandningen av bindemedel kan se ut i äldre pelare. Men mer forskning behövs.

– Det råder fortfarande stora skillnader mellan hållfasthet utvärderad med fältmetoder jämfört med laboratoriemetoder. Här måste förbättrade verktyg för utvärdering tas fram, säger Bo Vesterberg.

Studien av kalkcementpelarna ledde till en rapport som pekar på ett antal frågor för vidare forskning, som nya verktyg för kvalitetssäkring, bättre förståelse av kemiska processer och andra mängder bindemedel för lägre klimatpåverkan.

Forskningsprojektet ”Långtidsegenskaper hos stabiliserade material” bedrevs på SGI mellan åren 2021 och 2025. Uppdraget finansierades av forskningsprogrammet BIG (Branschsamverkan i grunden, BIG A-2021-05) och SGI.

Källa: SGI

FAKTA: Här genomfördes fältstudierna

• I Sätinge, cirka 2 km norr om Fjärås station, finns en vägport för Varbergsvägen under Västkustbanan. I samband med Västkustbanans utbyggnad till dubbelspår under 1990-talet byggdes väg 939/934 vid Sätinge om till planskild korsning genom att denna vägport byggdes. För att kunna genomföra dessa arbeten anlades ett spår för förbifart norr om vägportsläget. Jorden där förbifartsspåret skulle anläggas förstärktes med KC-pelare i maj 1994. KC-pelare tillverkades även i närmaste området för den korsande vägen.
• År 1991 installerades KC-pelare för en del av sträckningen för E6 vid Håby som en sättningsreducerande åtgärd. Med start 2000 (färdigställt 2008) var det en del av vägens sträckning som projekterades om och flyttades något. Som en konsekvens av detta frilades KC-pelare som legat under vägen längs en sträckning vid Håby (cirka 90 km norr om Göteborg).
• Under början av 2000-talet utfördes installation av KC-pelare i samband med att det direkt söder om samhället Kåhög anlades en vägport under Västra stambanan. Detta för att skapa en planskild korsning för Kåhögsvägen och stambanan, se Figur 10. Slänten i skärningen stabiliserades med KC-pelare i skivor.