1. No category

Stabilisering med
flyveaske
Rapportnr. 532
Titel
Stabilisering med flyveaske
Dato:
Marts 2015
Forfattere:
Torben Overgaard, Boes Consulting
Finn Thøgersen, Vejdirektoratet
Thomas Rohde, Vejdirektoratet
ISBN (NET): 978-87-93184-55-8
Copyright:
Vejdirektoratet, 2015
Indhold
Sammenfatning4
Summary5
1. Baggrund
6
2. Litteraturstudie
7
2.1. Indledning
2.2. Flyveaske
2.3. Generelle erfaringer med flyveaske-stabilisering
2.4. Stabilisering af underbund
2.5. Stabilisering af bærelag
2.6. Bæreevne og frostbestandighed
2.7. Bindermængde og binderforhold
2.8. Miljømæssige problemstillinger
2.9. Guidelines for flyveaske-stabilisering
2.10. Flyveaske anvendt i vejbygning i Danmark
2.11. Konklusioner
3. Stabiliseringsforsøg
3.1. Testede bindemidler
3.1.1. Brændt kalk
3.1.2. Kalciumklorid
3.1.3. Tør flyveaske
3.1.4. Befugtet flyveaske
3.2. Jordtype
3.3. Forsøg med forbedring af jord til indbygning
3.3.1. Forsøgsresultater - jordforbedring
3.4. Stabilisering af jord til planum
3.4.1. Forsøgsresultater - stabilisering til planum
3.5. Konklusion
3.6. Diskussion og perspektivering
3.6.1. Frostsikkerhed
3.6.2. Flyveaske støvproblematik
3.6.3. Økonomi
3.6.4. Miljøpåvirkning
3.7. Forslag til videre arbejde
7
7
8
9
9
9
10
10
12
13
13
14
14
14
14
14
14
14
14
14
17
17
19
19
20
20
21
21
21
4. Litteraturliste
22
5. Reference over danske forsøg med flyveaske
24
6. Appendiks
25
Sammenfatning
Denne rapport undersøger om flyveaske, sammen med en aktivator, har potentiale til anvendelse
som bindemiddel til jordforbedring til f.eks. vejdæmninger, samt til stabilisering af jord til f.eks.
planum i vejbyggeri. Undersøgelsen er foretaget i faser, hvor den første var et litteraturstudie. På
basis af dette litteraturstudie blev der udført laboratorieforsøg på Vejdirektoratets laboratorium i
Fløng. Både litteraturstudiet og forsøgene er gennemført af Boes Consulting for Vejdirektoratet.
Stabilisering af underbund og bærelag med flyveaske har fundet sted siden 1950’erne, og der
findes i dag en betragtelig mængde data om emnet. Litteraturen som er gennemgået i dette
studie, peger på, at en kombination af flyveaske og brændt kalk (og/eller eventuelt cement) til
stabilisering af underbund og bærelag kunne være en interessant løsning. Udover mulige økonomiske gevinster, vil der også opnås besparelser i CO2-udledning, samt bidrag til at strække vores
knappe ressourcer af højkvalitets sand og grus.
De efterfølgende forsøg blev udført med forskellige kombinationer af flyveasker og aktivatorer.
Enkelte kombinationer viste ingen målbar effekt indenfor det testede tidsrum på 0 til 4 døgn,
hvorimod andre viste en kraftig styrkeudvikling. Stabilisering af underbunden kan således give
mulighed for at opnå styrker, hvor underbunden kan betragtes som frostsikker. Dette muliggør en
reduceret tykkelse af bærelaget, hvilket kan medføre en betydelig besparelse i råstoffer.
4
Summary
This report examines if fly ash, together with an activator, has the potential to be used as a binder
for soil improvement, which is used in, for example, embankments, and if fly ash can be used to
stabilise subgrade material in road construction. The study was conducted in two phases, the first
being a literature study. On the basis of this literature study laboratory experiments were performed on the Road Directorate's laboratory in Fløng. Both literature study and the experiments were
conducted by Boes Consulting for the Danish Road Directorate.
Stabilisation of the subgrade and base course with fly ash has taken place since the 1950s, and
there is today a significant amount of data on the subject. The literature which was reviewed in
this study suggest that a combination of fly ash and lime (and / or possibly cement) to stabilize the
subgrade and base course could be an interesting solution. In addition to the potential economic
gains, the effect will also be savings in CO2 emissions, as well as contribution to prolong our
scarce resources of high quality sand and gravel.
Subsequent tests were performed with different combinations of fly ash and activators. Some
combinations showed no measurable effect in the tested period of 0-4 days, while others revealed a strong strength development. Therefore, stabilisation of the subgrade may result in high
strength levels so that the subgrade can be considered as frost resistant. This enables a reduction of the base course thickness, which again can lead to significant savings in raw materials.
5
Baggrund
1. Baggrund
Flyveaske er et materiale med puzzolane egenskaber,
det vil sige at materialet kan danne cementmineraler
ved aktivering med brændt kalk eller et andet materiale,
som giver en høj pH. Dansk flyveaske indeholder kun lidt
brændt kalk (eller hydratkalk) og har derfor brug for en
aktivator til at igangsætte puzzolan-dannelsen. Brændt
kalk er den mest almindeligt anvendte aktivator, mens
f.eks. kalciumklorid (CaCl2) også har været anvendt som
aktivator af flyveaske i f.eks. USA (Saylak et al. 2008;
Shon et al. 2010).
Da prisen på tør flyveaske er mellem 20 og 30 % af
prisen på brændt kalk, er det interessant at se på om en
blanding af disse to (eller andre bindere) kan anvendes
til stabilisering af bl.a. vejkassens underbund. Idéen er at
skabe et ”billigt” stabiliseret materiale, der kan betragtes
som frostsikkert, hvorved man derfor får mulighed for at
reducere de sand- og grus-baserede bærelags tykkelse
i vejkassen. Afhængig af den opnåede styrke på den
stabiliserede underbund vil der endvidere være mulighed
for reduktion i asfalttykkelsen.
Rapporten er inddelt således, at første halvdel består af
det indledende litteraturstudie, efterfulgt af anden halvdel
omhandlende stabiliseringsforsøgene.
6
Litteraturstudie
2. Litteraturstudie
2.1. Indledning
Flyveaske består af finkornede sfæriske partikler, hvoraf
hovedparten består af en glasfase (>60 %) og den
resterende del mineralerne kvarts (SiO2), mullit (aluminiumoxid-silikat), hæmatit (jernoxid) og maghemit (jernoxid).
Flyveaske er meget finkornet med en deklareret værdi (for
anvendelse til beton) på minimum 60 % mindre end 45
µm. Specifikationerne for flyveaske til beton og til asfaltfiller fra Emineral fremgår af vedlagte appendikser.
Til dette litteraturstudie er der fundet omkring 100
artikler frem, som indeholder informationer om flyveaskestabilisering. Alle abstracts fra disse er læst og en stor
del af artiklerne er blevet studeret nærmere. Resultatet
af denne gennemgang fremgår af nedenstående notater, som ikke skal fremstå som et fuldstændigt værk om
flyveaske-stabilisering.
Anvendelsen af flyveaske-stabiliseret underbund og bærelag kan dateres tilbage til 1950’erne, hvor et produkt
Poz-o-Pac (bestående af en blanding af brændt kalk,
flyveaske og tilslag) blev patenteret.
I Danmark sker der i dag en del samfyring med kul og
f.eks. halm, træflis eller affald på nogle kraftværker. Undersøgelser på Teknologisk Institut (Pade, 2009) viser, at
der ikke er store forskelle på ren kulfyret flyveaske og flyveaske fra samfyring, hverken mineralogisk eller kemisk.
I Skandinavien har flyveaske overvejende været anvendt
til indbygning under veje og i dæmninger som erstatning
for sand. I Sverige og Finland er flyveaske dog også
blevet anvendt sammen med især brændt kalk og cement
til pælestabilisering samt til stabilisering af havneslam.
Forskellige forsøg med flyveaske udførtes i Danmark i
slutningen af 70’erne og starten af 80’erne.
I vinterhalvåret kan afsætningen af flyveaske ikke følge
med produktionen, hvorfor kraftværkerne må oplagre
større mængder flyveaske, enten på selve værket eller
hos Emineral. Denne oplagring sker i det fri og flyveasken
må derfor befugtes, for at der ikke skal opstå støvproblemer. Befugtningen sker ved oversprøjtning, således
at flyveasken kommer til at indeholde 15-20 % vand.
Herved sker der en hærdning af flyveasken (puzzolanreaktioner), hvorfor materialet ikke støver. Det betyder
også, at befugtet flyveaske skal knuses/formales før det
kan anvendes til stabiliseringsformål. Ud fra de informationer det har været muligt at finde, skulle flyveasken dog
stadig kunne anvendes til stabilisering, selvom noget
af materialet har reageret. På Sjælland skulle der ligge
200-300.000 tons befugtet flyveaske på Asnæsværket,
mens der skulle ligge omkring 60-80.000 tons befugtet
flyveaske på kraftværker i Jylland.
2.2. Flyveaske
Flyveaske er et biprodukt (affaldsprodukt) fra kulfyrede
kraftværker og kraftvarmeværker. De ikke- brændbare
stoffer i kul fordamper ved høje temperaturer, hvorefter
de reagerer og danner komplekse uorganiske forbindelser. Disse partikler kan opsamles på et utal af måder,
f.eks. med mekaniske indsamlere, elektrostatisk udfældning, filterposer og vådskrubbere.
I Danmark står selskabet Emineral for alt salg og kvalitetsstyring af flyveasken fra de danske værker. En stor del
af den tørre flyveaske anvendes til fremstilling af beton,
cement eller asfalt. Flyveaske gør beton mere kompakt
og dermed mere holdbar. I cement erstatter flyveasken
noget af den ler som ellers skulle være gravet op og
brændt og i asfalt virker flyveasken som en filler der erstatter andre fillermaterialer (typisk fint formalet kalksten).
Emineral markedsfører 3 typer flyveaske til beton samt én
type flyveaske til asfalt. Forskellen mellem disse flyveasker er overvejende deres restindhold af kul (LOI) samt
indholdet af klorid (Cl-). Derudover findes der store lagre
af befugtet flyveaske både ved de enkelte kraftværker og
hos Emineral.
Flyveaske klassificeres i USA typisk i to klasser: F og C.
Klasse F flyveaske er ikke-selv-cementerende og indeholder mindre end 20 % CaO. Klasse F flyveaske har
puzzolane egenskaber, det vil sige at der ved tilsætning
af calciumhydroxid (Ca(OH)2) dannes cementmineraler i
flyveasken. Klasse C flyveaske indeholder mere end 20
% CaO og er selvcementerende ved tilførsel af vand. De
danske flyveasketyper indeholder mindre end 10 % CaO
(typisk omkring 5 %) og kan derfor klassificeres som
klasse F flyveasker (se Tabel 1).
7
Litteraturstudie
Tabel 1.
Typisk sammensætning af klasse C og klasse F flyveasker (efter ASTM 618) fra USA (data fra Bin-Shafique et al.
2004) sammenholdt med deklarerede værdier fra flyveaske (B4/B5/B/6) fra danske kulfyrede kraftværker (data fra
Emineral) og den gennemsnitlige sammensætning af flyveaske fra SVV (Studstrupværket, Dong Energy A/S) leveret
til Aalborg Portland i perioden januar 2007 til juli 2011 (data fra Benny Øgaard).
Parameter
Klasse C flyveaske
USA
Klasse F flyveaske
USA
B4/B5/B6
flyveaske
SVV B4/B5/B6
flyveaske
CaO (%)
24,3
8,7
≤10
5,0
SiO2 (%)
39,9
54,9
≥25
53,5
Al2O3 (%)
16,7
25,8
-
Fe2O3 (%)
5,8
6,9
-
≥70
MgO (%)
4,6
1,8
≤4,0
23,7
5,3
2,0
SO3 (%)
3,3
0,6
-
0,6
CaO/SiO2 forhold
0,61
0,16
-
0,09
6
6
≤7
-
0,39
0,1
-
0,06
LOI (%)
Hydreringsmodul
Prismæssigt kan flyveaske i Danmark opdeles i tre
grupper. Flyveaske (tørt) til beton leveres i 2014 overalt i
Danmark til priser fra 260-290 kr./ton. Flyveaske til asfalt
leveres til 175 kr./ton, mens befugtet flyveaske typisk kan
leveres gratis og i nogle tilfælde endog med et tilskud
afhængig af kørselsafstand. Befugtet flyveaske skal knuses/formales før den kan anvendes til stabiliseringsformål
og det må derfor undersøges, hvorvidt kraftværkerne,
Emineral eller andre er villige til dette og til hvilken pris.
Ved tilførsel af brændt kalk som tørt pulver (CaO) eller
som hydratkalk (Ca(OH)2) og vand til flyveaske kan følgende puzzolan reaktioner opstå:
Ca++ + SiO2 + H2O  CSH (Calcium silikat hydrat)
Ca++ + Al2O3 + H2O  CAH (Calcium aluminium-hydrat)
Disse reaktionsprodukter (cementmineraler) vil dannes
så længe der er frie Ca-ioner samt silica og aluminiumoxider, der kan reagere.
Prisen for flyveaske er altså betydeligt lavere end andre
bindere til stabilisering af jord. Til sammenligning kan
man typisk købe brændt kalk for 900-1000 kr./ton leveret, mens cement fås for omkring 700 kr./ton leveret. En
del af prisforskellen opvejes dog af, at man skal anvende
større mængder flyveaske for at opnå en tilsvarende virkning som ved anvendelse af brændt kalk og cement.
Den stabiliserende effekt af flyveaske er en funktion
af hydreringsmodulet, defineret som forholdet mellem
indholdet af CaO og summen af SiO2, Al2O3, and Fe2O3.
Kamon & Nontananadh (1991) har foreslået, at hydreringsmodulet skal være højere end 1,7 for at reaktionerne
skal finde sted:
%CaO
2.3. Generelle erfaringer med flyveaskestabilisering
≥ 1,7
%SiO2 + %Al2O3+ %Fe2O3
Flyveaske kan anvendes i vejbyggeri enten alene eller i
kombination med andre materialer/bindere til følgende
formål (Ferguson 1993):
Denne ligning kan anvendes til at beregne forholdet
mellem flyveaske og brændt kalk i et givet miksdesign.
Nicholson & Ding (1997) har observeret at anvendelsen
af ovenstående ligning medfører tilsætning af langt mere
brændt kalk, end hvad der typisk er nødvendigt for at
opnå den ønskede stabilisering af materialet. I litteraturen
kan det også ses, at Klasse C flyveaske ofte anvendes til
stabilisering uden tilsætning af brændt kalk eller cement.
Jævnfør Tabel 1 har klasse C flyveaske ”kun” et hydreringsmodul på ca. 0,4, hvilket er betydeligt lavere end det
af Kamon & Nontanandh (1991) foreslåede.
1. Til tørring af våd jord for at lette kompaktering
2. Til behandling af jord for at reducere jordens vandfølsomhed (svind/kvælning)
3. Til stabilisering af jord (forøgelse af bæreevne m.m.)
Flyveaske anvendes i dag i en række lande som USA, Japan, Skandinavien (Sverige og Finland), Indien med flere
til stabilisering (Ismael 2006). Der findes en lang række
studier af disse anvendelser, hvoraf hovedparten synes at
være udført i USA.
8
Litteraturstudie
I de forskellige amerikanske studier klassificeres jordtyper ofte efter Unified Soils Classification System (USCS)
med 2-bogstavbetegnelser som CL, SP med flere, eller
efter American Association of Highway and Transportation Officials (AASHTO) med kombinationer af et
bogstav (A) og et eller flere tal som A-7-6 med flere. En
nærmere beskrivelse af disse klassificeringssystemer kan
ses i Bilag 1 og Bilag 2.
2.5. Stabilisering af bærelag
2.4. Stabilisering af underbund
Barstis & Metcalf (2005) beskriver en undersøgelse af
langtidseffekten af brændt kalk-flyveaske (LFA) stabiliseret jord anvendt som bærelag i vejbyggeri. Mississippi Department of Transportation (MDOT) startede
på at anvende brændt kalk og flyveaske til stabilisering
af sandede materialer til bærelag i 1981. Der var to
årsager til dette, den ene var problemer med kontraktionsrevner i cementstabiliserede bærelag og den anden
var potentielle besparelser i konstruktionsomkostninger
ved anvendelse af brændt kalk og flyveaske i stedet for
cement. Hovedparten af de stabiliserede bærelag bestod
af silt- eller lerholdig grus eller sand (A-2-4 ). Der blev
overvejende anvendt brændt kalk: flyveaske forhold på
1:4 eller 1:3 med et totalt binder-indhold på 15-20 %
(tørvægt-procent). Seks nye og seks gamle vejanlæg er
blevet undersøgt ved hjælp af faldlodsmålinger og der er
udtaget kerner til enaksial trykstyrke måling (UCS). I de
gamle vejanlæg (8½ til 11 år) opfyldte eller oversteg 56
% af kernerne designværdien på 500 psi (≈ 3,45 MPa)
og 31 % oversteg 795 psi (≈ 5,48 MPa). Den estimerede
trafikbelastning på disse vejanlæg gik fra 0,7-1,8 *106
ESAL. På de nyere vejanlæg (1½-2½ år gamle) opfyldte
eller oversteg kun 41 % designværdien, mens 21 % oversteg 795 psi. Ingen af de nyere vejstrækninger udviste
revnedannelser, mens der er observeret mindre alvorlige
revnedannelser i de ældre vejstrækninger. På basis af
undersøgelserne blev det anbefalet at vægtfylden af det
komprimerede stabiliserede materiale skal hæves til 100
% af proctor vægtfylden og at in situ proctor UCS skal
sættes til 400 psi (≈2,75 MPa). Det blev også anbefalet
at tykkelsen af det LFA stabiliserede lag blev forøget fra
6 til 8 tommer (fra ca. 15 til 20 cm) samt at underbunden
blev stabiliseret i en dybde af 15 cm for at give ekstra
støtte til vejbelægningen.
Edil et al. (2002) udførte et feltstudie af stabilisering af
bærelag med klasse C flyveaske. Et omfattende laboratorieprogram blev også udført for at vurdere de mekaniske
egenskaber af flyveaske, alene og mikset med en række
forskellige finkornede jordtyper. Tilsætning af 10 % flyveaske bevirkede en stigning i CBR- værdi med en faktor 4
i gennemsnit, mens tilsætning af 18 % flyveaske gav en
stigning i CBR med en faktor 8.
Edil et al. (2002) udførte et feltforsøg med vurdering
af flere alternative løsninger for at stabilisere et blødt
råjordsplanum under en motorvej. Der blev blandt andet
anvendt klasse C flyveaske til stabilisering af én af
forsøgsstrækningerne. En tilsætning af 10 % flyveaske
(baseret på tør vægt) var nok til at give den ønskede trykstyrke af underbunden. CBR for udgangsmaterialet var 3
%, mens CBR for det stabiliserede materiale var ca. 10
gange højere (32 %).
Parson & Milburn (2003) har udført en række forsøg til
vurdering af effekten af stabilisering med brændt kalk,
cement og flyveaske på syv forskellige jordtyper (USCS:
CH, CL, ML, og SM). Brændt kalk og cement gav bedre
resultater end flyveaske. De blev ikke udført forsøg med
blandinger af binderne.
Beeghly (2003) har undersøgt effekten af stabilisering af
siltet og leret underbund med brændt kalk og flyveaske
(klasse F). Han fandt, at brændt kalk alene virker fint på
lerede jordtyper, men at en kombination af brændt kalk
og flyveaske er fordelagtig til mere siltholdige jordtyper.
Han konkluderede, at det var muligt at opnå betydelige
besparelser ved anvendelse af brændt kalk/flyveaske
stabilisering kontra stabilisering med cement.
Edil et al. (2010) beskriver moniteringen og evalueringen
af et fuldskalaforsøg med anvendelse af klasse C flyveaske til stabilisering af underbund under en vejopbygning
med en stiv belægning i Wisconsin, USA. Yderligere
data fra konstruktionsfasen af et lignende projekt samt
fra 8 års monitering af et andet projekt indgår i rapporten.
De stabiliserede jordtyper var mager ler (CL), leret sand
(SC), sand med silt (SP-SM) samt et enkelt sted med
høj-plastisk organisk ler (CH). Alle jordtyperne var relativt
tørre, dvs. på den tørre side af proctor kurven. Der er udført laboratorieforsøg på CL/CH samt SC jord med forskellig flyveasketilsætning (12, 15 og 18 % tørvægt) og
forskellige vandindhold. Flyveaske-tilsætningen varierede
efter jordtype samt vandindhold. Der blev anvendt mellem 10 og 12 % flyveaske i jordtyper med vandindhold
på 7-14 %. Forøgelsen i stivhed og styrke var typisk på
2-3 gange udgangspunktet. Faldlodsmålinger indikerer,
at der ikke sker nogen signifikant reduktion i bæreevnen
over tid (8 års data).
Edil & Benson (2007) beskriver to feltprojekter, hvor flyveaske (10 vægt %) og vand blev anvendt til at stabilisere
genanvendt asfalt og vejbelægningsgrus, som underlag
for en ny vej. Tilsætningen af flyveaske forøger stivheden
og styrken af bærelagsmaterialet betydeligt.
2.6. Bæreevne og frostbestandighed
White et al. (2005) har undersøgt effekten af flyveaskestabilisering af 5 jordtyper fra fed ler til siltet ler (USCS:
CH - ML). Iblanding af 10-20 % (tørvægt) selv-cementerende flyveaske (klasse C) er effektivt til stabilisering
af finkornede jordtyper fra Iowa (USA). Styrken af det
stabiliserede materiale er afhængig af hærdningstiden
9
Litteraturstudie
og temperaturen, den tilførte kompaktionsenergi samt
hvor hurtigt kompaktering udføres efter miksning. Et
stort svovl-indhold i materialet kan medføre dannelse
af ekspansive mineraler (ettringit), som kan reducere
langtidsstyrken og holdbarheden. Ved tilsætning af 20
% flyveaske kan der opnås styrker tæt på, hvad der ses i
kompakteret grus.
tertiært ler. Den af Ismael anvendte flyveaske havde et
forholdsvist lavt CaO-indhold (2,2 %).
Den optimale mængde binder og det optimale forhold
mellem f.eks. brændt kalk og flyveaske vil variere afhængig af jordtype, vandindhold og det aktuelle indhold af
CaO i den anvendte flyveaske. Derudover vil binder-indholdet og dets sammensætning også være afhængig af
til hvilket formål det stabiliserede materiale skal anvendes, og dermed de krav der stilles til denne anvendelse.
Parker (2008) udførte et laboratoriestudie med stabilisering af to materialer (siltet sand og mager ler) med 4
typer bindere: klasse C flyveaske, brændt kalk-flyveaske,
brændt kalk og Portland cement. Forsøgene indikerede, at stabiliseret materiale med en 7-dages enaksial
styrke under 200 psi (≈1,4 MPa) ofte ikke overlevede
fryse-tø forsøgene. Sandprøver stabiliseret med brændt
kalk-flyveaske havde generelt højere enaksial trykstyrke
efter fryse/tø og vakuum mætnings test end prøverne
stabiliseret med klasse C flyveaske, cement eller brændt
kalk. Lerprøver stabiliseret med klasse C flyveaske eller
brændt kalk- flyveaske havde generelt højere enaksial
trykstyrke efter fryse/tø og vakuum mætnings test end
prøverne stabiliseret med cement eller brændt kalk.
2.8. Miljømæssige problemstillinger
Sammensætningen af flyveaske afhænger af kultypen
samt af hvilken forbrændingsproces der anvendes. De
fleste typer af flyveaske indeholder mindre mængder
tungmetaller. Materialer indeholdende flyveaske har derfor et potentiale for udvaskning af tungmetaller, som kan
forurene grundvandet. I USA er der en række regulativer
i de enkelte føderale stater, der regulerer anvendelsen
af flyveaske i vejkonstruktioner. I Danmark er der ingen
lovgivning specifik for anvendelse af flyveaske, og der
skal gives speciel tilladelse til at anvende flyveaske til
vejformål i hvert enkelt tilfælde.
Edil et al. (2010) har udført fryse/tø forsøg på siltet, lerholdigt sand og grus (SP-SM, A-2-6) stabiliseret med 12
% flyveaske. Resultaterne viste at MR (resilient modulus)
steg fra 37 MPa til 57 MPa med stigende antal fryse/tø
cyklusser (fra 0-5). Styrkeforøgelsen formodes at skyldes
en fortsat hydrering af flyveaske udover de 7 dages initiale hærdning. Den enaksiale trykstyrke steg efter første
cyklus for derefter at falde. Den totale reduktion efter 5
cyklusser var ca. 25 %. Forsøg med våd/tør cyklusser
gav ingen entydige resultater.
Flyveaske anvendes allerede i stor stil i asfalt og beton
i Danmark, og her er der ingen specifikke problemstillinger med hensyn til flyveaskens tungmetaller. Cements
indhold af tungmetaller ligger i forvejen på niveau med
flyveaskens. Pade (2009) fandt ved en undersøgelse af
udvaskningen af tungmetaller fra beton indeholdende
flyveaske og/eller samfyringsflyveaske, at ingen af disse
gav anledning til problemer for genanvendelse af betonen, til f.eks. bærelag i vejbyggeri.
Langtidseffekter af frostpåvirkning er også undersøgt på
State Highway 60 (Edil et al. 2010), hvor der var etableret
en række testplatforme, bl.a. én stabiliseret med klasse
C flyveaske. Faldlodsmålinger udført fra 2000 til 2007
viser, at den beregnede bæreevne (E-modul) var højere
på de flyveaskestabiliserede platforme end på alle de
andre platformstyper. E-modulet blev bevaret gennem de
7 år med normale frost/tø cyklusser om vinteren.
Herunder er kort refereret resultaterne af en række
undersøgelser af udvaskningen af flyveaske-stabiliseret
materiale i laboratorieforsøg såvel som fuldskala in situ
målinger.
Bowders et al. (1990) har udført forsøg på flyveaske stabiliseret med 3-15 % brændt kalk eller cement som viser,
at permeabiliteten kan reduceres til omkring 10 -6 cm/s
(15 % binder baseret på tør vægt). Tilsættes der bentonit
kan permeabiliteten reduceres yderligere. Udludningsforsøg indikerer at den største koncentration af toksiske
elementer er løst bundet til overfladen af flyveasken, og
skylles af med den første udludningsvæske. Stabilisering
med brændt kalk eller cement synes at binde nogle af de
toksiske elementer.
2.7. Bindermængde og binderforhold
Huayang (1989) har udført litteratur studier og laboratorieforsøg med anvendelse af brændt kalk + flyveaske
til stabilisering af bærelag. Den optimale tilsætning af
brændt kalk + flyveaske varierer mellem 12 og 30 % afhængig af det materiale, som skal stabiliseres. Forholdet
mellem brændt kalk og flyveaske er typisk 1:3 eller 1:4.
Misra (2000) har udført udvaskningsforsøg på jord stabiliseret med 2 typer klasse C flyveaske. Ingen elementer
blev udvasket i mængder, som overskred de amerikanske
guidelines for farligt affald (RCRA standards). Den i artiklen anvendte test for udludning (TCLP) anses for at give
en meget høj udvaskning i forhold til naturlige forhold og
betragtes som et ”worst case scenario”.
Little & Nair (2000) refererer at mængden af flyveaske,
brændt kalk og/eller cement ved stabilisering typisk ligger i intervallerne 10-15 % flyveaske, 2-8 % brændt kalk
og 0,5-1 % cement.
Ismael (2006) fandt, at et forhold på omkring 1:6 for
brændt kalk og flyveaske var optimalt for stabilisering af
10
Litteraturstudie
ikke-stabiliseret materiale. Vejopbygningen samt placeringen af lysometrene er vist i Figur 1. Bemærk at der
indgår et lag med genbrugsasfalt i opbygningen. Det er
ikke nærmere beskrevet hvilke typer stabiliseret materiale
der indgår i lysimeter forsøget, men ud fra beskrivelsen af
kontrolstrækningen kunne det være lerholdige jordtyper
(CL/CH, A-7-6) med stabiliseret materiale og en lerholdig sand (SC, A-6) som kontrolsektion. Udludningen
af arsen, bly, tallium, selen og nikkel overskred i ét eller
flere tilfælde gældende regler for vandkvalitet i Wisconsin. Dette var dog også tilfældet i kontrol lysometeret for
arsen, bly og tallium. Udvaskningen af cadmium, krom,
kobolt og antimon oversteg de forebyggende værdier for
drikkevandskvalitet i Wisconsin. Koncentrationen af disse
grundstoffer forventes dog at falde til et acceptabelt
niveau inden perkolatet når ned til grundvandet (BinShafique et al. 2002).
Heebink & Hassett (2001) har undersøgt udvaskningen
fra flyveaske-stabiliseret jord på 12 projekter i Minnesota. Projekterne repræsenterer forskellige anvendelser
af flyveaske-stabiliseret materiale fra stabilisering af
underbund i vejanlæg med forskellige opbygninger til
stabilisering af jord under byggegrunde og parkeringspladser. Materialerne blev stabiliseret med 12-14 vægt %
flyveaske. Kerner af stabiliseret materiale blev opsamlet
fra lokaliteterne og testet for udvaskning i et laboratorium. Der blev udført korttidsforsøg med udvaskning i 18
timer samt langtidsforsøg med udvaskning i 30-60 dage.
Udvaskningen af følgende elementer blev undersøgt:
antimon, arsen, barium, beryllium, bor, cadmium, krom,
kobolt, jern, bly, mangan, kviksølv, molybdæn, nikkel,
selen, sølv, sulfat, tallium, vanadium og zink. Udvaskningen af de forskellige elementer varierede fra lokalitet til
lokalitet på grund af forskelle i flyveaske og jordtyper. Resultaterne viser, at der generelt ingen problemer er med
udvaskning af ovennævnte elementer, som i alle tilfælde,
undtaget én enkeltmåling holdt sig under myndighedernes krav til drikkevand.
Bloom & Gollany (2001) har udført feltforsøg, hvor de har
undersøgt afstrømningsvandet fra flyveaske- stabiliseret
jord. Resultatet viste, at der ikke var for høje indhold af
problematiske elementer i afstrømningsvandet.
Edil & Benson (2007) beskriver to feltprojekter, hvor flyveaske (10 vægt %) og vand blev anvendt til at stabilisere
genanvendt asfalt og vejbelægningsgrus, som underlag for en ny vej. Kemiske analyser af udvaskningsvand
under de flyveaske-stabiliserede lag fra lysimetre viser,
at koncentrationen af sporelementer (med undtagelse
af mangan) alle var under de maksimalt tilladte værdier.
Lysimetre bruges primært som måleudstyr til at vurdere
størrelsen på fordampning fra planter og jord, ved at
analysere optaget i vand i jorden i forhold til nedbørsmængden. En anden metode til at vurdere vandkvaliteter
er kolonne udvaskningsforsøg, som i laboratoriet på
flyveaske-stabiliseret materiale fra de to projekter viste
to forskellige tendenser for udvaskning. For én gruppe
af elementer ses først en stigning i udvaskningen af elementerne, hvorefter den igen falder. For en anden gruppe
af elementer ses først en stigning af udvaskningen hvorefter udvaskningen forbliver på et relativt konstant niveau.
Data indikerer, at udvaskningen i kolonneforsøg typisk er
højere end i feltforsøg. Den dårlige overensstemmelse
mellem lysimeter og kolonneforsøg indikerer, at kolonneforsøg er meget konservative og dermed ikke giver et
passende billede af udvaskningen. Selvom udvaskningen
i kolonneforsøgene var højere end i lysimetrene, var de
fleste af de målte elementkoncentrationer stadig under
de maksimalt tilladte værdier.
Figur 1. Vejopbygning samt placering af lysimeter til opsamling af
perkolat. (fra Edil et. al, 2010)
Cetin et al. (2011) har udført et laboratoriestudie af udvaskning af kobber og zink fra grusholdigt sand (USCS
= SP; AASHTO = A-1-b) stabiliseret med brændt kalk
(2,5-5 %) og flyveaske (10-20 %). De anvendte flyveasker havde et lavt indhold af CaO (<8 %) og et højt LOI
(>6 %) og kunne hverken klassificeres som klasse C
eller klasse F flyveasker efter ASTM C 618. Den anvendte brændte kalk var ovnstøv fra en kalkovn med et
CaO-indhold på ca. 60 %. Kobber- og zink-indholdet
i udludningsvandet ved batch-forsøg var i alle tilfælde
mindre end EPA drikkevandsstandardens krav. Mængden
af flyveaske versus brændt kalk i det stabiliserede grus
havde en kompliceret effekt på udvaskningen af kobber
og zink.
Jordens permeabilitet og kation udvekslingskapacitet
(CEC) er også vigtig med hensyn til udvaskningen af
elementer fra flyveaske-stabiliseret jord. Permeabiliteten
af det stabiliserede materiale er vigtig med hensyn til
mængden af overflader samt mængden af væske som
kan udvaske elementer. CEC er et udtryk for jordens
evne til at udveksle store kationer med lille ladning med
små kationer med stor ladning. Det er jordens indhold
af lermineraler som er bestemmende for dens CEC, et
højt indhold af lermineraler giver et højt CEC. Kationer
med stor ladning vil derfor kunne bindes på overfladen af
Edil et al. (2010) har moniteret udvaskningen af forskellige elementer fra flyveaskestabiliserede materialer under
en stiv vejbelægning. Moniteringen er udført ved hjælp
af lysimetre. Der er målt på to lysimetre under materialer
stabiliseret med flyveaske samt et kontrol-lysimeter under
11
Litteraturstudie
lermineraler. I egentlige lerjorde med en høj CEC vil selv
store kationer med lille ladning kunne blive bundet på
lermineralernes overflader (Misra, 2000).
og 110 % af det optimale vandindhold afhængig af jordtype med mere. Ved on site blanding kan vandet tilsættes
før miksningen med flyveaske. Dette har dog den ulempe,
at jorden kan blive for blød til at blandemaskinerne kan
udføre deres arbejde ordentligt. Alternativt kan vandet
tilsættes efter iblandingen af flyveaske i jorden, men
det kræver flere passager af blandeudstyret og kan føre
til tab af styrke pga. hydrering af flyveasken før kompaktering. Den mest effektive metode synes at være at
indsprøjte vandet direkte i blandekammmeret på blandemaskinen. Denne procedure giver den mest homogene
blanding og mindst forsinkelse i konstruktionsprocessen. Denne procedure er dog måske ikke så relevant i
Danmark, hvor materialerne typisk indeholder mere end
rigeligt vand.
Sekundære mineraliseringer i flyveaske-stabiliseret
materiale spiller en vigtig rolle med hensyn til mobiliteten
af elementer fra flyveasken og det stabiliserede materiale
(Heebink & Hassett, 2001). Mineraliseringerne finder
sted over længere tidsrum, fra dage til måneder. Ettringit,
som har sammensætningen Ca6Al2(SO4)3(OH)12•26H2O,
er et eksempel på et sekundært mineral, som kan dannes ved hydreringen af flyveaske ved høje pH-værdier.
Ettringit er også et familienavn for en serie af beslægtede
mineraler. Dannelsen af ettringit og andre sekundære
mineraler forbedrer jordens håndteringsegenskaber (vha.
udtørring) og kan forbedre jordens styrke samt mindske
permeabiliteten. Ettringit har også den egenskab at en
række elementer, der kan findes som oxyanioner i vandig
opløsning, kan substituere for sulfat i ettringit-strukturen.
Disse elementer inkluderer blandt andet arsen, bor, krom,
molybdæn, selen og vanadium.
Det vand som anvendes til processen bør være af drikkevandskvalitet eller lignende, og ikke indeholde urenheder
som organisk materiale, olie, syre eller andre stoffer som
kan have en negativ effekt på stabiliseringen.
Til sandede materialer anbefales, at der anvendes glatvalset vibrationstromle efterfulgt af gummihjulstromle.
Til finkornede materialer anbefales det, at der anvendes
råjordskompaktor til den initiale kompaktering og gummihjulstromle til den afsluttende kompaktering. Størrelsen
af tidsrummet fra miksning til kompaktering er vigtig at
have styr på, idet flyveaske vil starte hydreringen straks
efter miksningen med vand og jord. For stabilisering
med klasse F flyveaske er der specificeret et maksimalt
tidsrum på op til 4 timer fra miksning til kompaktering. For
selvcementerende flyveaske bør kompaktering startes
umiddelbart efter miksning og være tilendebragt senest
2 timer efter miksningen for at det stabiliserede materiale
skal opnå højest mulig styrke og vægtfylde.
I følge Hassett (1999) er kortvarige udvaskningsforsøg
på flyveaske-stabiliseret materiale ikke repræsentative til
at forudsige eluat-koncentrationer og dermed mobiliteten
af sporelementer. Dette skyldes dannelsen af ettringit
over længere tidshorisonter og sporelementernes affinitet
for denne mineralgruppe.
2.9. Guidelines for flyveaske-stabilisering
Der findes en lang række guidelines for stabilisering af
med brændt kalk, cement og hydrauliske bindere. De
fleste af disse indeholder ikke meget om anvendelsen
af flyveaske. Men for eksempel US Army (2004), RMRC
(2008), Little & Nair (2009) og Veisi et al. (2010) har
omfattende guidelines for stabilisering med flyveaske.
Heri kan man finde beskrivelser af fremgangsmåden
med hensyn til valg af bindere eller binderkombinationer,
laboratorieforsøg til beregning af miksdesign, holdbarhed
med mere.
Tilgængeligheden af fugt, temperaturen samt tidsintervallet for hærdningen har alle betydning for styrkeudviklingen af det flyveaske-stabiliserede materiale. Flyveaskestabiliseret materiale afhærdes typisk med sprinkling af
vand eller under en coating med emulsion eller lignende.
Hvis materialet coates skal dette typisk ske ikke senere
end én dag efter færdiggørelse af vejafsnittet. Færdigstabiliserede sektioner kan også sprinkles med vand et kort
tidsrum og derefter forsegles med et tyndt lag coating.
Der er forskellige anbefalinger med hensyn til hærdningstiden før en stabiliseret vejsektion udsættes for tungere
trafik. Nogle anbefaler hærdning i 3-7 dage, andre mener
at hærdning 1-2 dage er nok før asfaltering, såfremt
materialet kan bære maskinerne.
White et al. (2005) har udført et litteraturstudie af de
forskellige anlægsmetoder der benyttes ved stabilisering
med selvcementerende flyveaske. Procedurer for iblanding, kontrol af vandindhold, kompaktering og afhærdning blev undersøgt. Disse vil kort blive gennemgået
herunder.
Ved iblanding af selvcementerende flyveaske (klasse C
flyveaske) i jord anbefales det udelukkende at anvende
on-site miksning, da afhærdningen i nogle tilfælde kan
ske meget hurtigt. Anvendes derimod klasse F flyveaske
sammen med f.eks. brændt kalk kan man også anvende
of-site miksning med kontinuert blandeanlæg eller batch
type blandeanlæg.
Flyveaske-stabilisering bør ikke ske ved temperaturer
under 4 °C. Som det er tilfældet med de fleste kemiske
reaktioner, sker styrkeudviklingen i flyveaske-stabiliseret
materiale meget langsomt ved lave temperaturer. Det frarådes, at anvende frossen jord til flyveaske-stabilisering
og det anbefales, at flyveaske-stabiliseret jord får lov til
at hærde ved temperaturer over 4 °C i mindst 7 dage før
den udsættes for frost. Ved temperaturer under 10 °C
Ved miksning i blandeanlæg bør man generelt tilsætte
vand, så man opnår et vandindhold der ligger mellem 80
12
Litteraturstudie
Litteraturen, som er gennemgået i dette studie, peger
på, at en kombination af flyveaske og brændt kalk (og/
eller eventuelt cement) til stabilisering af underbund og
bærelag vil kunne være en interessant løsning der udover
mulige økonomiske gevinster også vil kunne give besparelser i CO2-udledning samt medvirke til at strække vores
knappe ressourcer af højkvalitets sand og grus.
skal finkornede materialer, som stabiliseres typisk mikses
flere gange før der opnås en tilstrækkelig pulveriseringsgrad af materialet.
2.10. Flyveaske anvendt i vejbygning i
Danmark
I Danmark blev der, i perioden 1978 – 1984 (se vedlagte
referenceliste) udført et betydeligt antal strækninger
med bærelag af sand bundet med flyveaske og cement.
Formålet her var at prøve at spare på grusressourcerne
og samtidigt komme af med et restprodukt. For nogle
af disse strækninger foreligger detaljeret dokumentation omkring forsøgsdata og resultater. I 1983 blev en
Almindelig Arbejdsbeskrivelse og en Særlig Arbejdsbeskrivelse publiceret (Statens Vejlaboratorium Leveringsbetingelser og Prøvningsmetoder nr. 14 og 15). På trods
udsendelsen af disse arbejdsbeskrivelser, og selvom forsøgene i de udførte strækninger i ovennævnt periode gav
nogle lovende resultater, har interessen for at indbygge
flyveaske i bærelag været meget begrænset siden.
De miljømæssige problemer med anvendelse af flyveaske til stabilisering synes at være begrænset, men må
i alle tilfælde undersøges nærmere for danske forhold.
Muligheden for udvaskning af tungmetaller kan virke
begrænsende på anvendelsen og i nogle tilfælde helt
forhindre denne. Der bør opstilles et forsøgsprogram til
klarlæggelse af denne problematik.
Støvproblematikken ved udlægning af flyveaske kan
løses ved anvendelse af befugtet flyveaske (før den
hærder op), eller ved at udlægge tør flyveaske gennem et
”gardin” af forstøvet vand. Den sidste løsning anvendes
allerede i dag for udlægning af brændt kalk i nogle typer
af spredere/udlæggere.
Der blev i 1985 udført forsøg på at anvende flyveaske
som hovedbestanddelen af bærelag i vejbefæstelse, henholdsvis stabiliseret med cement og/eller kalk og ustabiliseret. Konklusionen fra disse forsøg gav overordnet ikke
anledning til at anbefale denne type bærelag i offentlige
veje, primært på grund af for lav træk- og trykstyrke og
frostfølsomhed (primært gældende for den ustabiliserede
flyveaske).
2.11. Konklusioner
Flyveaske vil kunne anvendes i alle vejopbygningens elementer fra vejdæmninger over stabiliseret underbund til
stabiliserede bærelag. Den enkleste anvendelse vil være
til modificering af dæmningsjord (støjvolde med mere)
idet kravene til denne jord ”kun” er, at den skal være
indbygningsegnet. Man kan sige at kompleksiteten af
anvendelsen af flyveaske til stabilisering stiger med hvor
højt man bevæger sig op i vejkassen. Det burde være forholdsvist simpelt at anvende den til stabilisering af underbund, mens man ved stabilisering af sand/grus bærelag
også skal tage højde for frostsikkerhed og en eventuel
risiko for revnedannelser. Den ultimative anvendelse vil
være helt at udskifte sand/grus med et stabiliseret lag af
den på stedet forefindende jord. Det vil dog kræve en hel
del undersøgelser samt ændringer i dagens vejdesign før
man eventuelt kan nå dertil.
Stabilisering af underbund og bærelag med flyveaske
har fundet sted siden 1950’erne, og der findes i dag en
betragtelig mængde data om emnet. Disse data inkluderer både laboratorieforsøg samt moniteringer af større
og mindre vejstrækninger, som er blevet stabiliseret med
flyveaske og/eller kombinationer af flyveaske og andre
bindere (især brændt kalk).
Hvis flyveaske skal opnå en større anvendelse som stabiliseringsmiddel i dansk vejbyggeri kræver det at man kan
få adgang til den meget billigt, hvilket ikke er usandsynligt, samt at de miljømæssige aspekter kan afklares uden
væsentlige problemstillinger med hensyn til udvaskning
af tungmetaller.
Udover ovennævnte initiativer, har flyveaske været brugt
en del som fyldmateriale i forbindelse med vejanlæg i
Danmark. Siden 1980’erne udgør denne anvendelsesmetode den største andel i flyveaskeforbrug til vejbygning i
Danmark.
En stor del af den flyveaske, som produceres i Danmark
afsættes allerede i dag til vejformål (asfalt) samt byggeri
(cement/beton). Der er dog stadig en overskudsproduktion, som man kunne udnyttes bedre end det sker i dag.
Den danske flyveaske har et relativt lavt indhold af CaO
og kan derfor klassificeres som en ikke-selvcementerende flyveaske (klasse F flyveaske jævnfør ASTM 618).
Klasse F flyveasker skal tilsættes aktivt CaO i form af
brændt kalk eller cement for at aktivere flyveaskens puzzolane egenskaber.
13
Stabiliseringsforsøg
3. Stabiliseringsforsøg
3.1. Testede bindemidler
deks på 11,5 % (se Appendiks 5). Plottes kornkurven i et
diagram, der angiver anbefalede bindemidler for diverse
kornstørrelsesfordelinger (Figur 2), ses kornkuren at ligge
på kanten af det område, hvor brændt kalk anbefales som
bindemiddel til stabilisering. Kornkurven kan også siges
at ligge centralt i det kornstørrelsesområde, hvor blandingsbindemidler anbefales.
Der er testet to typer flyveaske sammen med enten
brændt kalk eller kalciumklorid som aktivator. Bindemidlerne er kort beskrevet herunder og deres kemiske sammensætning fremgår af Appendiks 1-4.
3.1.1. Brændt kalk
Brændt kalk fremstilles ved kalcinering af kalksten
(CaCO3) ved ca. 900 °C, hvorved der uddrives CO2 og
der dannes CaO (brændt kalk). Brændt kalk reagerer
med vand ved dannelse af Ca(OH)2, som er stærkt basisk med en pH på ca. 12,4. Brændt kalk anvendes til en
lang række formål i især byggeindustrien og den kemiske
industri. Brændt kalk er også et meget anvendt bindemiddel i forbindelse med stabilisering af lerholdig jord.
Jorden antages derfor at være velegnet til stabilisering
med et blandingsbindemiddel bestående af brændt kalk
og flyveaske.
3.3. Forsøg med forbedring af jord til
indbygning
I forbindelse med etableringen af Slagelse Omfartsvej
blev det undersøgt om flyveaske kunne anvendes til
forbedring af jord til indbygning. På entreprise 200 (den
nordlige) blev der anvendt en blanding af brændt kalk
og cement til både jordforbedring til indbygning samt til
stabilisering af planum. Jordtyperne på denne entreprise
bestod overvejende af siltet, sandet moræneler vekslende med tynde sandede og grusede lag. Jordtyperne
på entreprise 201 (den sydlige) var lidt mere lerholdige
og mere homogene, og her blev jordforbedring og stabilisering udført med brændt kalk alene. På grund af en
dårlig økonomi i projektet, blev der besluttet at undersøge hvorvidt flyveaske kunne anvendes til jordforbedring
i dele af projektet. Dette blev i første omgang testet i
laboratorieskala, da en felttest ville kræve en speciel tilladelse fra Slagelse kommune.
3.1.2. Kalciumklorid
Kalciumklorid (CaCl2) er en stærkt hygroskopisk salt,
der typisk anvendes som støvdæmpningsmiddel og til
frostsikring og afisning af veje med mere.
3.1.3. Tør flyveaske
Tør flyveaske er et restprodukt fra kulfyrede kraftværker
og kraftvarmeværker. De ikke-brændbare stoffer i kul
reagerer under forbrændingen og danner komplekse
forbindelser, som for en stor del består af en SiO2-holdig
glasfase samt forskellige aluminiumsilikater og jernoxider. Ved høj pH vil disse forbindelser have puzzolane
egenskaber. Flyveaske opsamles på forskellige måder fra
kraftværkerne og lagres for en stor dels vedkommende
tørt i siloer, hvorfra den sælges til en række anvendelser
så som filler til beton, asfalt med mere.
3.3.1. Forsøgsresultater - jordforbedring
For at kunne vurdere hvilken effekt flyveaske vil have i
forbindelse med en jordforbedring/stabilisering blev der
udført en række baggrundsforsøg. Et af disse ses i Figur
3 og viser effekten af stabilisering alene med brændt
kalk. Der er udført 4 forsøg med stigende dosering af
brændt kalk, hvor der er tilsat henholdsvis 0,5 %, 1 %,
2 % og 3 % brændt kalk til råjorden. Herefter er prøven
blandet i lynhakker og umiddelbart derefter indstampet,
hvorefter der er udført en CBR måling (i princippet er
dette en IPI måling, dvs. et initialt bæreevne indeks).
Råjordens naturlige vandindhold var på 14,7 %, hvilket
er ganske langt over dens optimale vandindhold, som
er 9,5 %. Målinger på lignende jordtyper fra Slagelse
Omfartsvej viser, at disse er meget vandfølsomme og
CBR-værdien dropper drastisk så snart vandindholdet
ligger mere end ca. 2 % over det optimale vandindhold.
3.1.4. Befugtet flyveaske
Som tidligere nævnt, er det sommetider nødvendigt at
befugte flyveasken for at undgå støvgener ved udendørs
opbevaring. Flyveaske har i sig selv en forholdsvis høj pH
på mellem 10 og 11 og vil derfor starte en puzzolandannelse ved tilsætning af vand. Befugtet flyveaske indeholder derfor typisk en del svagt cementeret klumper. Der
er ikke nogen stor afsætning af befugtet flyveaske, som
derfor typisk anvendes til opfyldningsformål.
3.2. Jordtype
Til forsøgene blev der anvendt en typisk let mager dansk
moræneler, der blev indsamlet fra Slagelse Omfartsvejprojektet. Jorden kan beskrives som moræneler, svagt
siltet med et indhold af ler på 17 % og et plasticitetsin-
14
Stabiliseringsforsøg
Figur 2. Placering af kornkurven (brun linje) af den til flyveaskeforsøgene anvendte jordtype (moræneler, svagt siltet) i
diagram visende anbefalede stabiliseringsbindemidler i forhold til kornkurve.
Figur 3. Initial CBR ved stabilisering af svag siltet moræneler fra Slagelse omfartsvej med forskellige doseringer af brændt
kalk. Se tekst for en nærmere beskrivelse.
Det udførte forsøg viser, at man allerede ved en dosering
på ca. 1 % brændt kalk opnår en initial CBR på ca. 7 %,
hvilket indikerer, at materialet dermed vil kunne anvendes
til indbygning. En egentlig stabilisering vil formodentlig
kunne opnås ved en dosering på ca. 1,5 % brændt kalk
ved dette vandindhold.
Herefter blev der udført en række forsøg med tilsætning
af befugtet flyveaske alene og sammen med brændt
kalk. Resultaterne af disse kan ses i Figur 4. Ved tilsætning af befugtet flyveaske alene med dosering på 4 %
og 8 % opnås kun en initial CBR på henholdsvis 1 %
og 2 %. Ved en samtidig tilsætning af 0,5 % eller 1 %
brændt kalk løftes den initiale CBR kun til henholdsvis
4 % og 7-8 %. Ved sammenligning med resultaterne for
stabilisering med brændt kalk alene (Figur 3) ses det at
der ikke er nogen umiddelbar effekt af tilsætningen af
befugtet flyveaske.
15
Stabiliseringsforsøg
ens i de to forsøg. Der synes altså heller ikke at være nogen større umiddelbar effekt af tilsætning af tør flyveaske
i forbindelse med stabiliseringen.
Der blev også udført forsøg med tilsætning af tør flyveaske alene og sammen med brændt kalk. Resultaterne
af disse forsøg kan ses i Figur 5. Ved tilsætning af tør
flyveaske alene i dosering på 4 % og 8 % ses ingen
forskel i CBR værdi fra forsøgene med den befugtede
flyveaske. Ved en samtidig tilsætning af brændt kalk fås
der en anelse højere initial CBR værdi for tilsætning af
0,5 % brændt kalk sammen med 8 % tør flyveaske end
med den befugtede flyveaske, mens 4 % tilsætningen er
For at vurdere om en eventuel korttidslagring af jord
stabiliseret med flyveaske og brændt kalk kunne have en
positiv effekt med hensyn til styrkeudviklingen i materialet
blev der udført endnu en række forsøg. Resultaterne af
disse kan ses i Figur 6. Råjorden blev tilsat 4 % befugtet
Figur 4. Initial CBR ved stabilisering af svag siltet moræneler fra Slagelse Omfartsvej med forskellige doser befugtet flyveaske (BFA) og befugtet flyveaske + brændt kalk. Se tekst for en nærmere beskrivelse.
Figur 5. Initial CBR ved stabilisering af svag siltet moræneler fra Slagelse Omfartsvej med forskellige doser tør flyveaske
(TFA) og tør flyveaske + brændt kalk til. Se tekst for en nærmere beskrivelse.
16
Stabiliseringsforsøg
komme videre med konstruktionen og flyveasken skal
sikre, at man på lidt længere sigt når den konstruktionsmæssigt ønskede styrke. Da det er forholdsvist nemt/
billigt at opnå en acceptabel konstruktionsmæssig styrke
for normal vejopbygning ved hjælp af små mængder
brændt kalk eller brændt kalk + cement går forsøgene ud
på at få så store styrker, at koblingshøjden kan reduceres
betragteligt, det vil sige, at vi ønsker at opnå en stabiliseret underbund som er frostsikker.
flyveaske og 0,5 % brændt kalk og blandet i lynhakker.
Portioner af det opblandede materiale blev lagret i 0, 1,
2 og 4 døgn i lufttætte plastikposer sammen med en våd
klud, hvorefter materialet blev indstampet og den initiale
CBR målt. CBR-værdien ses at stige fra en udgangsværdi på 4 % uden oplagring til 15 % efter 4 døgns
lagring. Som reference blev der også udført en prøvning
udelukkende med tilsætning af brændt kalk, der blev målt
efter lagring i 3 døgn. Ud fra grafen ses det tydeligt at
CBR-værdien for dette materiale efter 3 døgns lagring
ligger på en lige linje mellem værdierne for 2 døgns og 4
døgns lagring af materiale tilsat 4 % befugtet flyveaske
og 0,5 % brændt kalk. Det kan altså konkluderes, at der
indenfor en tidsramme på de målte 4 døgn ikke er nogen
målbar effekt af den tilsatte befugtede flyveaske.
3.4.1. Forsøgsresultater – stabilisering til planum
For at kunne vurdere effekten af den tilsatte flyveaske er
der udført CBR-målinger på forsøg med materialet stabiliseret udelukkende med brændt kalk. Dette er gjort med
både 1 % og 2 % tilsætning af brændt kalk. På grund
af begrænset kapacitet i laboratoriet er der kun udført
målinger efter 0 døgn, 28 døgn og 91 døgn. Resultaterne kan ses i Tabel 2 og i Figur 7. CBR-værdierne er
ca. en faktor 2 større med 2 % brændt kalk i forhold til 1
% brændt kalk.
Udenlandske forsøg har vist, at kalciumklorid kan anvendes til aktivering af flyveaske. Det blev derfor besluttet
at undersøge om en tilsætning af kalciumklorid i stedet
for brændt kalk ville kunne accelerere styrkeudviklingen.
Til forsøgene blev der tilsat 2 % kalciumklorid og 4 %
befugtet flyveaske til den siltede moræneler. Resultaterne
af disse forsøg kan ses i Figur 6. CBR-målinger efter 1,
3 og 4 døgns lagring viste dog ingen effekt og CBRværdien forblev på ca. 1 % i alle prøverne.
Der er udført et enkelt forsøg med anvendelse af 1 %
brændt kalk og 8 % befugtet flyvaske. Måling efter 28
døgn viser en CBR-værdi på 63 %, hvilket er ca. en
faktor 2 i forhold til anvendelse af 1 % brændt kalk alene.
Ved 56 og 91 døgn synes styrkeudviklingen dog at have
toppet, da disse begge ligger lige omkring 70 % CBR.
Styrkeudviklingen for tilsætning af 1 % brændt kalk alene
ligger på 51 % CBR efter 91 døgn og tilsætningen af
8 % befugtet flyveaske synes derfor ikke at give nogen
væsentlig stigning i bæreevnen af materialet over tid.
3.4. Stabilisering af jord til planum
Selv om flyveaske har en forholdsvis langsom styrkeudvikling giver det alligevel god mening at anvende den til
stabiliseringsformål, såfremt man samtidig anvender den
i kombination med et bindemiddel med en hurtig styrkeudvikling, så som brændt kalk eller cement. Bindemidlet
med hurtig styrkeudvikling skal sikre at man hurtigt kan
Ved forsøg med tilsætning af 2 % brændt kalk sammen
med 12 % befugtet flyveaske (se Tabel 2 og Figur 8) ses
Figur 6. CBR ved stabilisering af svag siltet moræneler fra Slagelse Omfartsvej med forskellige doser befugtet flyveaske +
brændt kalk, befugtet flyveaske + kalciumklorid og brændt kalk alene. Initial CBR samt CBR ved indstampning efter 1 til 4
døgns forudgående lagring af materialet. Se tekst for en nærmere beskrivelse.
17
Stabiliseringsforsøg
Tabel 2.
Udvikling af CBR over tid ved stabilisering af siltet moræneler fra Slagelse Omfartsvej med forskellige
doser bindemidler.
Bindemiddeldosering
CBR (%)
efter 0 døgn
CBR (%)
efter 28 døgn
CBR (%)
efter 56 døgn
CBR (%)
efter 91 døgn
1 % CaO
7
26
-
51
2 % CaO
18
51
-
123
1 % CaO + 8 % BFA
-
63
71
69
2 % CaO + 12 % BFA
-
76
139
187
2 % CaO + 12 % TFA
-
140
203
(250)*
* Skønnet værdi ud fra de tilgængelige analyser.
efter 91 døgn gik CBR-maskinen desværre i stykker og
vi kender derfor ikke resultatet herfra. CBR-udviklingen
må dog forventes at følge samme trend som ved 28 og
56 døgn, hvorfor det antages at der ville være opnået
en CBR-værdi på ca. 250 % efter 91 døgn (64 % point
mere end for den befugtede flyveaske). Stabilisering med
12 % tør flyveaske sammen med 2 % brændt kalk giver
altså en CBR-værdi som er ca. 2 gange den CBR-værdi,
som opnås med brændt kalk alene.
derimod en fortsat styrkeudvikling og der opnås en CBRværdi efter 91 døgn på 187 %. Det er ca. 1,5 gange den
CBR-værdi, som blev opnået med anvendelse af 2 %
brændt kalk alene. Styrkeudviklingen er markant hurtigere ved anvendelse af både brændt kalk og befugtet
flyveaske sammenholdt med anvendelse af brændt kalk
alene. Ud fra kurven synes denne udvikling ikke at have
toppet efter 91 døgn.
Resultater fra stabiliseringsforsøg med 2 % brændt kalk
og 12 % tør flyveaske fremgår af Tabel 2 og Figur 8. Her
ses det, at styrkeudviklingen er endnu kraftigere end i
forsøgene med befugtet flyveaske. Målinger efter 28 og
56 døgn viser begge CBR-værdier som er 64 % point
højere end forsøgene med befugtet flyveaske. Ved måling
Figur 7. Udvikling af CBR ved stabilisering af svag siltet moræneler fra Slagelse Omfartsvej med brændt kalk og brændt
kalk + befugtet flyveaske.
18
Stabiliseringsforsøg
Figur 8. Udvikling af CBR ved stabilisering af svag siltet moræneler fra Slagelse Omfartsvej med tilsætning af brændt kalk
+ befugtet flyveaske (BFA) og ved tilsætning af brændt kalk alene.
3.5. Konklusion
I stabiliseringsforsøg med 2 % brændt kalk og 12 % tør
flyveaske ses en endnu større styrkeudvikling end i de
forgående forsøg. Styrkeudviklingen synes generelt at
ligge ca. 60 % point højere i CBR-værdi end i forsøgene
med 12 % befugtet flyveaske. CBR-maskinen gik i stykker ved måling på 91 døgn-kernen, men det antages at
CBR-værdien efter 91 døgn ville have ligget på omkring
250 %.
Forsøg med lagring af stabiliseret jord i 0 til 4 døgn viser
at styrkeudviklingen for jorden stabiliseret med brændt
kalk alene er den samme som for jorden stabiliseret med
brændt kalk og enten befugtet flyveaske eller tør flyveaske.
Forsøg med anvendelse af kalciumklorid som aktivator
af flyveasken i stedet for brændt kalk gav ingen målbar
effekt indenfor det testede tidsrum fra 0 til 4 døgn.
Puzzolandannelsen fra den befugtede flyveaske er ikke
så hurtig som fra den tørre flyveaske. Dette skyldes, at
de mest reaktive bestanddele i den befugtede flyveaske
allerede har reageret ved den oprindelige befugtning af
materialet. Der synes dog stadig at være store mængder
puzzolant materiale tilbage og styrkeudviklingen i forsøget med brændt kalk og befugtet flyveaske vurderes ikke
at have toppet efter de 91 døgn, som forsøget varerede.
De udførte forsøg viser, at tilsætning af 4 % flyveaske i
forbindelse med stabilisering/jordforbedring ingen effekt
har indenfor korte tidsrammer (0- 4 døgn). Det kan derfor
konkluderes, at flyveaske ikke synes anvendelig til jordforbedring idet der ikke ses nogen umiddelbar effekt af
tilsætningen, hverken med brændt kalk eller calciumklorid
som aktivator.
3.6. Diskussion og perspektivering
Stabiliseringsforsøg med 1 % brændt kalk og 8 % befugtet flyveaske viser en kraftig styrkeudvikling indtil 28
døgn, hvorefter styrkeudviklingen synes at stagnere eller
måske endda falde igen. En forklaring på dette kunne
være, at 1 % brændt kalk ikke er nok til at opretholde
en tilstrækkelig høj pH i materialet til at der kan ske en
fortsat puzzolandannelse fra flyveasken.
Disse indledende laboratorieforsøg med stabilisering af
jord med blandingsbindemidler bestående af brændt kalk
og flyveaske synes ganske lovende. Styrkeudviklingen af
blandinger med bare 2 % brændt kalk og 12 % befugtet
flyveaske eller 12 % tør flyveaske giver 91 døgn styrker
på henholdsvis 187 % CBR og ca. 250 % CBR. Disse
værdier er betydeligt højere end nødvendigt for planumstabilisering under motorveje når underbunden ligger i
frostfri dybde.
Stabiliseringsforsøg med 2 % brændt kalk og 12 % befugtet flyveaske giver en hurtigere og større styrkeudvikling end stabilisering alene med 2 % brændt kalk. Efter
91 døgn er der opnået en CBR-værdi på 187 % jævnfør
123 % med 2 % brændt kalk.
Potentialet for anvendelse af blandinger af brændt kalk
og flyveaske til stabilisering af underbund vil altså ligge
19
Stabiliseringsforsøg
i muligheden for at opnå styrker, hvor underbunden kan
betragtes som frostsikker. Derved vil det være muligt at
reducere tykkelsen af bærelaget, hvilket kan medføre en
betydelig besparelse i råstoffer.
brændt kalk + 12 % befugtet flyveaske skulle kunne give
en enaksial trykstyrke på omkring 2,5 MPa (187 % CBR),
mens 2 % brændt kalk + 12 % tør flyveaske skulle kunne
give en enaksial trykstyrke på omkring 3,4 MPa (251 %
CBR). Disse værdier er dog kun antagelser og vil skulle
eftervises ved egentlige forsøg. Sådanne forsøg kunne
f.eks. udføres på kerner med accelereret hærdning.
3.6.1. Frostsikkerhed
Frostsikker dybde i Danmark antages pt. som værende
minimum 80 cm regnet fra toppen af vejoverfladen. Der
er et måleprogram i gang, som skal give yderligere informationer vedrørende dette. På europæisk plan er der ikke
enighed om hvilke forsøgsmetoder, som kan anvendes
til at eftervise om et materiale kan regnes for frostsikkert eller ej. I nogle lande som f.eks. Frankrig regnes et
stabiliseret materiale som frostsikkert når det har opnået
en enaksial trykstyrke på ≥ 2,5 MPa.
3.6.2. Flyveaske støvproblematik
Tør flyveaske er meget støvende og vides at give problemer ved udlægning direkte på jorden. Problemet kan
måske reduceres ved udlægning med samtidig påsprøjtning af vand.
Udlægning af befugtet flyveaske skulle ikke være så problematisk med hensyn til støvgener. Det vides dog ikke,
hvorvidt de normale udlæggere er i stand til at håndtere
et sådant materiale. Befugtet flyveaske kan også udlægges af en almindelig asfaltudlægger. Dette vil dog normalt kræve at jorden allerede er behandlet med brændt
kalk, så det er muligt at køre direkte på området med et
sådant maskineri.
I Boes Consultings database findes en række forsøgsresultater fra stabilisering af moræneler (sandet til svagt
siltet) med blandingsbindemidler bestående af brændt
kalk og puzzolane materialer (højovnsslagge). Hvis man
plotter målinger af 28 døgns CBR-værdier mod enaksiale
trykstyrker på 28 døgns kerner fås en meget fin korrelation (se blå punkter i Figur 9). De samme materialer
stabiliseret med enten ren brændt kalk eller ren cement
har en henholdsvis relativ mindre eller en større enaksial
trykstyrke (røde punkter i Figur 9). Hvis man antager,
at blandingsbindemidlerne bestående af brændt kalk
og flyveaske har en lignende relation mellem CBR og
enaksial trykstyrke for 91 døgn, som gælder for forsøgsdata i Figur 9 (blå punkter), kan man beregne at 2 %
Befugtet flyveaske indeholder større eller mindre mængder sammenkittede klumper på grund af en let puzzolandannelse initieret ved befugtningen. Det bør undersøges
nærmere, hvorvidt disse skal sigtes fra eller eventuelt
knuses før en anvendelse af den befugtede flyveaske til
stabilisering.
Figur 9. Relation mellem CBR og enaksial trykstyrke (28 døgn) i en række stabiliseringsforsøg på moræneler med anvendelse af forskellige blandinger og doseringer af brændt kalk og puzzolane materialer (blå markeringer). Røde markeringer
indikerer stabiliseringsforsøg med ren cement og/eller ren brændt kalk. Se tekst for en videre diskussion.
20
Stabiliseringsforsøg
3.6.3. Økonomi
Anvendelse af flyveaske til stabilisering kan ses som
supplement til anvendelse af brændt kalk (800-900 kr./
ton leveret) og cement (700-750 kr./ton leveret). Prisen
for tør flyveaske leveret er ca. 175 kr./ton (i 2014), mens
befugtet flyveaske formodentlig kan leveres frit.
4. Forsøg med stabilisering af befugtet flyveaske til
direkte anvendelse som bærelag i vejkonstruktioner.
5. Forsøg til vurdering af brændt kalk/flyveaske stabiliseret jords evne til at modstå revnedannelser (er
materialet ”selvhelende” eller opfører det sig mere
som cementstabiliserede materialer?).
Et forbrug på 12 % tør flyveaske giver altså en meromkostning ved stabiliseringen på minimum 2.280 kr.,
svarende til ca. 2,5 % brændt kalk eller 3 % cement.
Ud fra et rent økonomisk synspunkt skal tilsætningen
(og virkningen) af 12 % tør flyveaske altså kunne måle
sig med en ekstra tilsætning af 2,5 % brændt kalk eller
3 % cement. Det antages at en tilsætning af de nævnte
mængder brændt kalk eller cement vil have minimum
tilsvarende styrkeudviklinger. Ud fra et CO2-mæssigt
synspunkt, vil der dog være betydelige besparelser ved
at anvende tør flyveaske. Det er dog pt. usikkert om der
er nok tør flyveaske tilgængeligt til en sådan anvendelse,
når man tager i betragtning, at det meste af den tilgængelige tørre flyveaske i dag anvendes til andre formål
(beton og asfalt).
6. Dialog med de flyveaskeproducerende kraftværker
vedrørende en eventuel udnyttelse af deres lagre af
befugtet flyveaske.
Anvendelse af befugtet flyveaske vil, hvis det kan leveres
frit eller f.eks. kun til fragtomkostningen, være en økonomisk set ganske interessant mulighed. Mængden af
befugtet flyveaske som skal anvendes for at opnå den
ønskede effekt, vil dog være noget større end for tør
flyveaske. Der er anselige mængder befugtet flyveaske
deponeret på flere af de danske kraftværker og kraftværkerne er interesseret i at komme af med disse. Det
skal dog undersøges nærmere, hvorvidt den befugtede
flyveaske skal sigtes eller knuses for at undgå sammenkittede klumper.
3.6.4. Miljøpåvirkning
Udenlandske undersøgelser indikerer, at der ikke er de
store miljømæssige problemer med hensyn til udvaskning
af tungmetaller fra jord stabiliseret med flyveaske (Misra
2000; Heebink & Hassett 2001; Bloom & Gollany 2001).
Dette bør dog eftervises under danske forhold efter metoder, der er tilpasset anvendelsen til stabilisering.
3.7. Forslag til videre arbejde
1. Udvaskningsforsøg på jord stabiliseret med brændt
kalk og flyveaske til vurdering af eventuel risiko for
udvaskning af miljøskadelige stoffer.
2. Forsøg til vurdering af brændt kalk/flyveaske-stabiliseret jords frostfølsomhed. Dette kunne gøres som
enaksiale trykstyrkemålinger på kerner af stabiliseret
jord og/eller ved egentlige fryseforsøg på kerner af
stabiliseret jord.
3. Yderligere laboratorieforsøg med andre jordtyper og
eventuelt større mængder flyveaske til klarlægning af
metodens potentiale.
21
Litteraturliste
4. Litteraturliste
Barstis, W. F. & Metcalf, J. (2005). Practical approach to criteria for the use of fly-ash stabilization in base courses.
Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, No. 1936, pp. 20- 27.
Beeghly J.H. (2003). Recent Experiences with Lime-Fly Ash Stabilization of Pavement Subgrade Soils, Base, and
Recycled Asphalt. Proceedings of International Ash Utilization Symposium, 2003, Lexington, Ky., 0-967 4971-5-9, pp.
435-452. http://www.flyash.info
Bloom, P. R., and Gollany, H. (2001). Water quality in runoff from fly ash-stabilized pads. In Environmental Evaluation
for of the use of Ash in Soils Stabilization Applications. EPRI, Palo Alto CA, and U.S. Department of Energy, Pittsburg,
PA: 2001:1005213. In: Edil & Benson 2007.
Bowders et al. (1990). Permeability and leachate characteristics of stabilized class F fly ash. Transportation Research
Record, No. 1288, Transportation Research Board, pp. 70-77.
Cetin, B., Aydilek, A. H., and Li, L. (2011). Leaching of Cu and Zn metals from Fly Ash Amended Highway Base Layers. Paper Submitted for presentation at the Transportation Research Board 90th Annual Meeting January 2011.
Edil, T. B., Acosta, H. A., and Benson, C.H. (2006). Stabilizing soft fine-grained soils with fly ash. Journal of materials
in civil engineering, March/April 2006, pp. 283-294.
Edil, T. B. and Benson, C. H. (2007). Demonstration of ash utilization in low volumes roads. Minnesota Department of
Transportation, Research Services Section, 395 John Ireland Boulevard, MS 330´St. Paul, Minnesota 55155-1899.
�
Edil, T., Benson, C., Bin-Shafique, S., Tanyu, B., Kim W., and Senol,
A. (2002). Field evaluation of construction
alternatives for roadway over soft subgrade. INTERIM REPORT, Geotechnical Engineering Report, 02-04. Madison,
Wisconsin.
Edil, T., Benson, C. H., Tastan, O., Hatiploglu, B., Li, L., Martono, W. and O´Donnell, J. (2010). Monitoring and evaluation of fly ash stabilized subgrade constructed by the Wisconsin Department of Transportation, SPR # 0092-04-10.
Ferguson, G. (1993). Use of self-cementing fly ashes as a soil stabilization agent. ASCE Geotechnical Special Publication No. 36, ASCE, New York.
Hassett, D. J., (1999). A Generic Leaching Procedure Predict Environmental Impact of Reactive Materials Such as
Coal Combustion By-Products. Presented at the 15th Annual Waste Testing and Quality Assurance Symposium, July
18–21, 1999
Heebink, l. V. and Hassett, D. J. (2001). Coal fly ash trace element mobility in soil stabilization. 2001 International ash
utilization symposium, paper # 64. http://www.flyash.info
Huayang, Z. (1989). Lime-fly ash stabilized bases. Institutionen för vägteknik kungl tekniska högskolan, Stockholm,
Sweden. Bulletin 1989:3.
Ismaiel, H.A.H (2006). Treatment and improvement of the geotechnical properties of different soft fine- grained soils
using chemical stabilization. Dissertation, Mathematisch Naturwissenschaftlich Technischen Fakultät der Martin Luther Universität Halle Wittenberg.
Kamon, M. and Nontananandh, S. (1991). Combining industrial wastes with lime for soil stabilization. Journal of Geotechnical Engineering, 117(1), 1-17. In: Muhunthan & Sariosseiri 2008.
22
Litteraturliste
Little, D. N. and Nair, S. (2009). Recommended practice for stabilization of subgrade soils and base materials. Contractor’s Final Task Report for NCHRP Project 20-07. National Cooperative Highway Research Program.
Little, D. N., Males, E. H., Prusinski, J. R., and Stewart, B. (2000). Cementitious stabilization, Transportation in the
New Millennium: State of the Art and Future Directions, Perspectives from Transportation Research Board Standing
Committees.
Misra, A. (2000). Utilization of western coal fly ash in construction of highways in the Midwest. MATC project No.
MATC UMC 96-2. Mid-America Transportation Center. University of Nebraska-Lincoln.
Muhunthan, B. and Sariosseiri, F. (2008). Interpretation of geotechnical properties of cement treated soils. Report no.
WA-RD 715.1. Prepared for The Federal Highway Administration U.S. Department of Transportation
Nicholson, P. G. and Ding, M. (1997). Improvement of tropical soils with waste ash and lime. American Society for
Testing Materials, 1257, 195-204. In: Muhunthan & Sariosseiri 2008.
Pade, C. (2009). Fremtidens flyveaske – fra samfyring af kul og biomasse/affald. Dansk Betondag 2009.
Parker, J. W. (2008). Evaluation of laboratory durability tests for stabilized subgrade soils. Master of science thesis.
Department of Civil and Environmental Engineering Brigham Young University.
Parson R.L. & Milburn J.P. (2003). Engineering behavior of stabilized soils, Transportation research record, Journal of
the Transportation Research Board, Washington, DC- 0361-1981, pp. 20-29.
RMRC (2008). Coal fly ash – User guideline. http://www.rmrc.unh.edu/tools/uguidelines/cfa55.asp
Saylak, D., S.K. Mishra, G.G. Mejeoumov and C.-S. Chon (2008). Fly Ash-Calcium Chloride Stabilization in Road
Construction. In Transportation Research Record: Journal of the Transportation Board, No. 2053, Transportation
research Board of the National Academies, Washington, D.C., 2008, pp. 23-29.
Shon, C.-S., D. Saylek, S.K. Mishra (2010). Combined Use of Calcium Chloride and Fly Ash in Road Base Stabilization. In Transportation Research Record: Journal of the Transportation Board, No. 2186, Transportation research
Board of the National Academies, Washington, D.C., 2010, pp. 120-129.
U.S. Army, U.S. Navy, & U.S. Air Force (2004). Soil stabilization for pavements, University press of the pacific, Honolulu, Hawaii.
Veisi, M., Chittoori, B., Celaya, M, Nazarian, S., Puppala, A. J., and Solis, C. (2010). Accelerated stabilization design
of subgrade soils. Research Project 0-5569 Accelerated Stabilization Design Conducted for Texas Department of
Transportation in cooperation with the Federal Highway Administration Research Report TX 0-5569-1, February
2010.
White, D. J., Harrington, D. and Thomas Z. (2005). Fly ash soil stabilization for non-uniform subgrade soils, Volume I:
Engineering properties and construction guidelines – Final Report, Iowa State University.
White, W. G. and Gnanendran, C. T. (2005).The influence of compaction method and density on the strength and modulus of cementitiously stabilized pavement material.” The International Journal of Pavement Engineering, 6(2), 97-110.
23
Reference over danske forsøg med fly veaske
5. Reference over danske forsøg
med flyveaske
Listet efter udgivelsesår
1977 Internt Notat nr. 71. Genbrug i vejbygning.
Dette er samling af overheads præsenteret af Knud A. Pihl i forbindelse med et foredrag i Vej- og Byplanforeningen i 1977. Nogle overvejelser omkring muligheden for at erstatte (helt eller delvist) sand og grus i
vejbygning med affaldsprodukter, som flyveaske. Henviser til sidst til nogle franske erfaringer med flyveaskestabiliseret grus som bærelag.
1979 Internt Notat nr. 91. Flyveaske til vejbygningsformål.
1981 Internt Notat nr. 115. Forsøgsvej på Farø - Stabilisering af sand med brug af flyveaske.
1981 Internt Notat nr. 116. Forsøgsvej på Farø - Bilagsrapport.
1983 Stabilisering af sand med flyveaske og cement. Vagn Leerskov. Staderapport. Aarhus Amtskommune.
Marts 1983.
1983 Internt Notat nr. 149. Fly Ash in Danish Road Construction.
1983 Almindelig arbejdsbeskrivelse for sand stabiliseret med flyveaske og cement, evt. kalk.
Vejdirektoratet. Statens Vejlaboratorium. Leveringsbetingelser og prøvningsmetoder. Nr. 14. 1983.
1983 Særlig arbejdsbeskrivelse for sand stabiliseret med flyveaske og cement, evt. kalk.
Vejdirektoratet. Statens Vejlaboratorium. Leveringsbetingelser og prøvningsmetoder. Nr. 15. 1983.
1984 Notat 165. Flyveaske til veje og stier.
1984 Notat 165. Flyveaskestabiliseret sandbærelag.
1986 Notat 188. Forsøgsvejen på Farø.
1986 Rapport 59. Fly ash in cementbound sand for roadbase.
1988 Rapport 65. Bærelag af flyveaske og cementbundet sand.
1995 Anvendelse af flyveaske til vejbygning. Niels Bo Poulsen. Dansk Vejtidsskrift. August 1995.
24
Appendiks
6. Appendiks
Appendiks 1: Datablad for brændt kalk.
Appendiks 2: Datablad for kalciumklorid.
Appendiks 3: Kemiske data for tør flyveaske.
Appendiks 4: Kemiske data for befugtet flyveaske.
Appendiks 5: Kornkurve og analysedata fra den jord, som er anvendt til flyveaske-forsøgene.
25
Appendiks 1
Proviacal® ST
Fremstilling
Proviacal® ST er en letbrændt kalk fremstillet ved brænding af knust kalksten med efterfølgende bearbejdning.
I kalkovnen udsættes kalkstenen for en stadig højere temperatur, og i selve brændzonen
er temperaturen 1100-1200 °C.
Ved brændingen uddrives kuldioxid (CO2) af kalkstenen (CaCO3), og der dannes
brændt kalk (CaO):
CaCO3
Kalksten
+ varme →
+ varme →
CaO
brændt kalk
+ CO2
+ kuldioxid
Anvendelse
Til forbedring og stabilisering af ler- og siltholdig jord samt slam i forbindelse med
anlægsopgaver. Stabiliseringen kan ske på opgaver såsom vejbygning, dæmninger, opfyldning af kabel- og kloak opgravninger, fundering med mere.
Analysedata
Kalk er et naturprodukt, hvis sammensætning varierer inden for visse grænser. Samtlige analysedata skal derfor betragtes som retningsgivende.
De kemiske og fysiske egenskaber beskrives af samme grund ved en middelværdi
( x )og tilhørende standardafvigelse s.
Middelværdien plus/minus to gange standardafvigelsen ( x ± 2 · s) angiver grænserne,
inden for hvilke 95 % af vore analyseresultater vil falde.
Kemisk analyse
Proviacal ST
Maj 2012
x
s
Calciumoxid
(CaOtotal)
94,5 %
1,5 %
Magnesiumoxid
(MgO)
1,4 %
0,4 %
Siliciumoxid
(SiO2)
1,6 %
0,5 %
Aluminiumoxid
(Al2O3)
0,85 %
0,4 %
Jernoxid
(Fe2O3)
0,3 %
0,15 %
Kuldioxid
(CO2)
1,0 %
0,7 %
Svovl
(S)
0,15 %
0,05 %
Calciumoxid
(CaOaktiv)
90,5 %
1,7 %
Fysiske Egenskaber
Reaktivitet
Reaktionshastigheden bestemt ved DS/EN 459 på fraktionen 85 % mindre end 0,09
mm er:
x
s
20°C/min.
3°C/min.
2½ min.
1min.
x
s
Sigterest på 4 mm
1
1
Sigterest på 1 mm
18
3
Sigterest på 0,09 mm
60
5
x
s
975 kg/m³
60 kg/m³
R (reaktivitet)
t60°C (tid for opnåelse af temp. 60°C)
Finhed
Massefylde
Letbrændt kalk kan have fraktioner op til 4 mm.
3,11 g/ml.
Rumvægt
®
Proviacal ST
Levering
Løst i tankbil fra Stubberup.
Forholdsregler
ved brug
Undgå støvdannelse og spredning. Sørg for effektiv ventilation.
Undgå indånding af støv og kontakt med hud og øjne. Skift straks forurenet tøj.
Vask straks, hvis huden bliver forurenet. Der skal være adgang til vand og øjenskylleflaske. Kontaktlinser bør ikke bæres under arbejdet.
Advarsel
I modsætning til pulveret, kan produktet, fortyndet med vand, forårsage alvorlig
hudskade hos mennesker (alkalisk ætsning), specielt ved længere tids hudkontakt.
Anvisning
Der henvises til sikkerhedsdatablad (e-sds) for brændt kalk (www.faxekalk.dk).
Øvrigt
Proviacal® ST overholder DS/EN 459-1 for bygningskalk i klasse:
CL 90-Q (R5, Psv). Ovenanførte analysedata er fundet ved prøvningsmetoder, der afviger fra de i standarden angivne.
Proviacal ST
Maj 2012
Faxe Kalk A/S
Hovedgaden 13, 4654 Faxe Ladeplads
Telefon: 56 763 500, Fax: 56 763 501, CVR Nr. DK20882182
Appendiks 2
77% ROAD GRADE CALCIUM CHLORIDE FLAKES
Product Data Sheet
Safety and Handling
Road grade calcium chloride (CaCl2) is produced
to suit the specific needs of our road maintenance and deicing customers.
Calcium chloride is a strong salt. Protective clothing,
rubber gloves and eye protection are recommended.
Rubber safety boots should also be worn in work
areas, since calcium chloride can damage leather.
This product should be handled in areas with proper
ventilation. Before using this product, refer to the
MSDS (available on the Company’s website) for
complete safety and handling guidelines. For proper
disposal guidelines for calcium chloride wastes,
consult the appropriate local regulatory authorities.
Applications
TETRA Road grade calcium chloride is used
mainly for maintenance of gravel and dirt roads
and in deicing applications on paved and unpaved
surfaces.
Calcium chloride is both hygroscopic and
deliquescent. These related properties both
involve absorption of atmospheric moisture and
retention of moisture present in the soil, making
it ideal for dust binding on gravel and dirt roads.
Unpaved surfaces treated with this product, when
cured and compacted, form a hard and smooth
riding surface, significantly reducing dust
displacement.
Calcium chloride is a very effective deicing agent.
calcium chloride is effective to temperatures as
low as -30°C. The use of calcium chloride to melt
snow and ice and to prevent low friction
conditions is an efficient tool in any winter road
maintenance program.
Calcium chloride should be stored on pallets away
from direct contact with the ground and covered to
ensure protection from sunlight.
PHYSICAL PROPERTIES
Appearance
White flakes
Odor
None
Bulk Density
750 to 900 kg/m3
CHEMICAL PROPERTIES
CaCl2 Concentration
Availability
TETRA CHEMICALS EUROPE
General Description
Specification
Typical
Value
77%
77%
Road grade calcium chloride flakes are produced
in Finland. The product is available worldwide
through our network of distributors in the following packaging options.
ROAD GRADE CaCl2 PACKAGING
Dimensions LxWxH
Units
25 kg Bag
Package
1080x1070x1050
42/Pallet
1000 kg Big Bag
1000x1000x1350
1
N/A
N/A
Bulk
TETRA Chemicals Europe
Sweden
Finland
Box 901, SE-251 09
Helsingborg, Sweden
Phone: +46 42 453 27 00
Fax:
+46 42 453 27 80
Box 551, FI-67701
Kokkola, Finland
Phone: +358 6 8282 111
Fax:
+358 6 8282 575
www.tetrachemicals.com
Because use conditions and applicable laws may differ from one location to another and may change with time, Customer is responsible for
determining whether products and the information in this document are appropriate for Customer's use and for ensuring that Customer's workplace and disposal practices are in compliance with applicable laws and other governmental enactments. Seller assumes no obligation or liability
for the information in this document. NO WARRANTIES ARE GIVEN; ALL IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY OR FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE EXPRESSLY EXCLUDED. Further, nothing contained herein shall be taken as a recommendation to manufacture or use
any of the herein described materials or processes in violation of existing or future patents.
© 2010 TETRA Technologies, Inc. All rights reserved.
TETRA and the TETRA logo are registered trademarks of TETRA Technologies, Inc. This data sheet replaces all other versions.
September 16, 2010
Road77_Flakes_KLA
Appendiks 3
Tabel fra Overgaard 2011.
Appendiks 4
Appendiks 5
Vejdirektoratet har lokale kontorer i:
Aalborg, Fløng, Middelfart,
Næstved og Skanderborg
samt hovedkontor i København
Find mere information på
vejdirektoratet.dk
Vejdirektoratet
Niels Juels Gade 13
1022 København K
Telefon 7244 3333
vd@vd.dk
vejdirektoratet.dk