Period: 1.1.2024 - 31.12.2026

Content: De centrala temana i programmet Ett förnyat och kompetent Finland 2021–2027 är ett klimatneutralt Finland och övergången till en cirkulär ekonomi. På grund av klimatförändringarna har markbyggnadsbranschen på senare tid ägnat mer uppmärksamhet åt hållbart byggande och användning av koldioxidsnåla material.

Inom markbyggnadsbranschen finns det ett behov av att bättre ta hänsyn till sura sulfatjordar för att minska miljöbelastningen och lösa konstruktionstekniska problem. I pågående markbyggnadsprojekt krävs vanligtvis massförflyttningar där jordmaterial byts ut mot sand eller grus och transporteras bort. Återanvändning av sura sulfatjordsmaterial kan vara utmanande på grund av deras potentiella surhet, korrosiva egenskaper och i vissa fall dåliga geotekniska egenskaper.

Återanvändning av sura sulfatjordsmaterial kan möjliggöras genom neutralisering och stabilisering, varefter jordmaterialen kan användas på ett säkert sätt som basmaterial, till exempel som bullervallar och i andra tillämpade jordbyggnadsprojekt. Stabilisering och neutralisering av sura sulfatjordsmaterial hämmar syrabildningen i jordmaterialen och den efterföljande miljöbelastningen och problem relaterade till korrosion.

Stabiliserings- och neutraliseringstekniker använder för närvarande cement eller kalk och användningen av dessa material ökar kraftigt byggsektorns koldioxidavtryck. Vid markarbeten är det fortfarande ovanligt att använda återvunnet material, även om det har visat sig att industriella sidoströmmar, såsom aska och slagg, kan användas för stabilisering och neutralisering. Användningen av industriella sidoströmmar orsakar inga nya utsläpp av koldioxid, men för att kunna utnyttja dem på ett miljösäkert sätt krävs forskning i både laboratorie- och fältskala. Att återanvända jordmaterial i stället för att göra sig av med det är klokt och fördelaktigt både för miljön och byggsektorn ur hållbarhets- och ekonomisk synvinkel.

En förutsättning för stabilisering och neutralisering är att schaktmassornas egenskaper undersöks ordentligt så att rätt mängd tillsatser används. Tiden är ofta avgörande och information om schaktmassornas egenskaper bör bedömas snabbt eftersom en ordentlig undersökning av jordmaterialen inte alltid kan utföras innan schaktningen påbörjas. För närvarande kan försurande jordmaterial karakteriseras med hjälp av snabba identifierings- och riskbedömningsmetoder, men dessa metoders lämplighet för bedömning av neutralisering, stabilisering och korrosion har inte studerats. Korrosionsundersökningarna utförs för närvarande i enlighet med Trafikledsverkets anvisningar. Dessa riktlinjer tar dock inte hänsyn till förändringar i miljöförhållanden, så som lägre grundvattennivåer och förändringar i redoxpotentialen, som avsevärt påverkar korrosionen. I byggprojekt utförs bedömning av sura sulfatjordar och korrosionsstudier separat, även om prover samlas in samtidigt, och sura sulfatjordmaterial ökar risken för korrosion avsevärt. Därför kan flera analysmetoder för sura sulfatjordar användas direkt för att bedöma korrosionsrisker, vilket kommer att spara resurser och tid. Med hjälp av analysmetoder som utvecklats för sura sulfatjordar är det möjligt att ta hänsyn till miljöförändringar och deras påverkan på korrosion.

Målet med detta projekt är att utveckla analysmetoder för sura sulfatjordar med avseende på korrosionsrisker och hållbar återanvändning av schaktmassor. I projektet utreds också möjligheterna att använda material från industriella sidoströmmar för neutralisering och stabilisering av sura sulfatjordar, främja utnyttjandet av sura sulfatjordar i markarbeten, producera ny information om korrosionsrisken som orsakas av sura sulfatjordar och hur den kan minskas i byggandet samt vid behov uppdatera de nuvarande riktlinjerna för korrosionsforskning.

_________________________________________________________________________________________________________________

Uudistuva ja Osaava Suomi 2021−2027 -ohjelmassa keskeisiä teemoja ovat hiilineutraali Suomi ja kiertotalouteen siirtyminen. Ilmastonmuutoksen myötä maanrakennusalalla on viime aikoina kiinnitetty enemmän huomiota kestävään rakentamiseen ja vähähiilisten materiaalien käyttöön.

Maanrakennusalalla on tarve happamien sulfaattimaiden paremmalle huomioimiselle ympäristökuormituksen vähentämiseksi ja rakennusteknisten ongelmien ratkaisemiseksi. Maarakennushankkeiden massatasapaino on tyypillisesti alijäämäinen eli rakennusalueiden ylijäämaita kuljetetaan läjitettäväksi muualle ja niitä korvataan pääasiassa luonnonmateriaaleilla esimerkiksi soralla ja hiekalla. Happamilla sulfaattimailla massojen hyötykäyttöä voi haitata erityisesti niiden suuri hapontuottopotentiaali, korroosio-ominaisuudet ja osin huonot geotekniset ominaisuudet.

Hyötykäyttöä voitaisiin lisätä neutraloimalla ja stabiloimalla massat, jolloin niitä voidaan hyödyntää turvallisesti rakennuspohjana, materiaalina meluvalleissa ja muussa rakentamisessa. Happamien sulfaattimaiden stabilointi ja neutralointi estävät happamuuden muodostumisen maaperässä, vähentävät happamien valumavesien muodostumista ja sulfaattimaiden käytön aiheuttamia ympäristöongelmia sekä rakenteiden korroosiohaittoja.

Massojen neutralointia ja stabilointia tehdään nykyisin sementti- ja kalkkipohjaisilla materiaaleilla, joiden käyttö lisää rakentamisen hiilidioksidipäästöjä. Maanrakennuksessa kierrätysmateriaalien käyttö on vielä vähäistä, vaikka neutraloinnin ja stabiloinnin on todettu onnistuvan myös sivuvirtamateriaalien, kuten tuhkaan ja kuonaan käyttäen, jolloin hiilidioksidikuormitus pienenee merkittävästi. Kierrätysmateriaalien turvallinen käyttö edellyttää lisätutkimuksia niin laboratoriossa kuin käytännön mittakaavassakin. Materiaalien uusiokäyttö läjityksen sijaan olisi järkevää ympäristön ja rakentamisen kestävyyden näkökulmasta sekä taloudellisesti.

Kaivettujen, happoa tuottavien massojen neutralointi ja stabilointi edellyttää, että käsiteltävän massan ominaisuudet tunnistetaan luotettavasti, jotta materiaalimäärät voidaan laskea oikein. Tietoa kaivetun massan ominaisuuksista tarvitaan usein nopeasti, eikä niitä aina pystytä täysin selvittämään ennen kaivuutöiden aloittamista. Tällä hetkellä happoa tuottaville massoille on käytössä erilaisia pikatunnistus- ja riskinarviomenetelmiä, joiden soveltuvuutta käytännössä massojen neutralointiin, stabilointiin ja korroosiotutkimuksissa ei ole tutkittu.
Korroosiotutkimukset tehdään nykyisin Liikenneviraston (2017) ohjeistuksen mukaan, joka ei ota huomioon maaperän mahdollisia olosuhdemuutoksia, kuten pohjavedenpinnan ja hapetus-/pelkistysolosuhteiden vaihtelua. Tämä voi vaikuttaa kuitenkin merkittävästi korroosioon ja sen voimakkuuteen. Rakennushankkeissa happamien sulfaattimaiden tutkimukset ja korroosiotutkimukset ovat tyypillisesti erilliset osakokonaisuudet. Näytteet niihin otetaan usein saman aikaisesti, ja todellisuudessa juuri monet happamien sulfaattimaiden ominaisuudet ovat kriittisiä korroosioriskin arvioinnissa. Siksi useita happamien sulfaattimaiden analyysimenetelmiä voitaisiinkin hyödyntää suoraan korroosioriskin tarkastelussa, ja siten saada kustannus- ja aikatauluhyötyä hankkeille. Happamille sulfaattimaille kehitettyjen analyysimenetelmien avulla maaperän muuttuvat olosuhteet olisi mahdollista ottaa huomioon ja tuottaa siten uutta tietoa korroosiotutkimuksiin.

Tässä hankkeessa tavoitteena on kehittää happamien sulfaattimaiden tutkimusmenetelmiä maaperän korroosiohaittojen ja maa-aineksen uusiokäytön näkökulmasta. Hankkeessa tutkitaan myös kiertotalousmateriaalien käyttömahdollisuutta happamien sulfaattimaiden neutraloinnissa ja stabiloinnissa, edistetään happamien sulfaattimaiden hyödyntämistä maarakentamisessa sekä tuotetaan uutta tietoa happamien sulfaattimaiden aiheuttamasta korroosioriskistä ja sen vähentämisestä rakentamisessa ja päivitetään nykyistä korroosiotutkimusohjeistusta tarvittavin osin.

Focus area: Hållbar energiteknik

Campus: Vasa Wolffskavägen 33

Rahoittajat: Europeiska regionala utvecklingsfonden (ERUF) 2021-2027, Fingrid Oy, Väylävirasto, Kiertokaari Oy

Project owner: Suomen ympäristökeskus

Project manager: Eva Högfors-Rönnholm

Yhteystyökummpanit: Suomen ympäristökeskus, Geologian Tutkimuskeskus, Åbo Akademi, YH Novia

Kotisivu