Forsker på styrking av sprengmasser

Når det bygges lange tunneler enten gjennom fjell eller under fjorder, vil sprengningen gi et stort overskudd av stein, som ofte ikke kan brukes til noe. Nå forskes det på gjenbruk av sprengmassen.

– I min forskning jobber jeg med å se på hva sprengmassene kan brukes til, forklarer Diego Maria Barbieri til Statens vegvesens sin internettside. Han er doktorgradsstipendiat ved Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet (NTNU).

Veiprosjektet Ferjefri E39 har som mål å utbedre hele E39 mellom Kristiansand og Trondheim, og erstatte dagens syv ferjestrekninger med bruer eller tunneler.

Bærekraftig og kostnadseffektiv gjenbruk

– Når vi planlegger å bygge lange tunneler, vet vi at vi kommer til å få et stort overskudd av sprengmasse. Sprengmasse kan betegnes som «ubundne granulære materialer» som ofte er skadet fordi de har blitt utsatt for intensiv sprenging, og i mange tilfeller tilfredsstiller ikke sprengmasse de strenge kravene som stilles i veinormalene, forteller Barbieri.

Han forteller at han jobber med å finne ut om vi sprengmassene, ofte betegnet som «svak pukk», kan styrkes slik at de kan tilfredsstille kravene i veinormalen, og dermed brukes som element i lokal veibygging langs E39.

– Hvis vi kan heve kvaliteten på pukken slik at den kan brukes i de såkalt «ubundne lagene» lokalt, betyr det at vi kan spare både tid og penger ved å slippe å hente pukk fra andre steder, sier Barbieri.

Doktorstipendiaten forteller at han nylig har gjennomført felttesting i Trøndelag hvor han har jobbet med hvordan det er mulig å forbedre de svake mekaniske egenskapene til pukk.

Resultatene peker riktig vei

– Vi jobbet med litt ulike metoder i laboratoriet for å se på hvordan sprengmassene kan styrkes ved hjelp av å tilsette to ulike ikke-tradisjonelle stoffer; ett er et polymerbasert og ett er ligninbasert. Etter at laboratorieforsøkene viste gode resultater gjennomførte vi en omfattende felttest for å vurdere effekten «i virkeligheten», sier han.

Barbieri forklarer at i felttestingen ble tre typiske bærelag for vei bygget opp og tilsatt henholdsvis ubehandlet vann, vann og polymer basert tilsetningsstoff, vann og ligninbasert tilsetningsstoff. De tre bærelagene ble deretter overvåket hver dag i nesten fire måneder.

– Vi undersøkte forløpet på de tre bærelagene og konsentrere oss om stivhet- og deformasjonsegenskaper, sier Barbieri.

Han forteller videre om de ulike målingene som ble utført:

Overvåkningen foregikk ved hjelp av et lett fallodd (FWD). FWD-utstyret måler nedbøyning til stålplaten som står på bunnen i kontakt med pukken. Utstyret beregner stivhet: jo mindre nedbøyning, desto større stivhet. Ved hjelp av FWD kan man forstå og sammenligne ytelsen som hører til de tre forskjellige områdene.

Dynamic Cone Penetrometer (DCP) utstyr har blitt også brukt for å vurdere ytelsen. Dette utstyret tyder på motstand mot penetrasjon. Prøven utføres ved å kjøre en stålkjegle inn i pukk med en vekt som faller ned fra en angitt avstand. For å rekke den samme angitte dybden, trenger de behandlete områdene flere lastrepetisjoner enn de som ikke ble behandlet.

Til slutt har spordannelsen blitt undersøkt. En lastebil kjører frem og tilbake og hjulsporene måles.

Barbieri oppsummerer at resultatene fra felttesten framhever at både de polymerbaserte og ligninbaserte tilsetningsstoffene kan forbedre de mekaniske egenskapene til bergartene.

– Neste steg er å gjenta tilsvarende målinger over en lengre periode for så å kunne anvende den forsterkede pukken i en ekte vei, avslutter han.