Kan forsterkning av bløt grunn bli bærekraftig?
Forsterkning av bløt grunn har i dag et stort klimaavtrykk relatert til et betydelig forbruk av sement- og kalkprodukter. Nylige innsatser har forbedret situasjonen, men fortsatt gjenstår mye for at metoden skal bli bærekraftig. Er dette mulig og hvordan kan det gjøres? (Denne kronikken ble først publisert i Byggeindustrien Nr 9. - 2023)
Pågående grunnforsterkning i praksis.
En stor utfordring
Bygg- og samferdselsprosjekter krever ofte forsterkning av områder med bløt grunn. Dette gjelder områder med forekomst av bløt leire eller kvikkleire der forbedring av styrke- og deformasjonsegenskaper kan sikre mot omfattende skred og dermed tillate at prosjekter realiseres.
Dypstabilisering – den vanligste metoden
Metoden som i dag brukes mest er dypstabilisering. Dette kalles også kalksementpeler ettersom det historisk har vært bindemidlene kalk og sement som er brukt til å stabilisere grunnen.
Metoden går ut på at en borerigg fører ned en visp som blander sammen bindemidlet med jordmassene under, vanligvis leire. Over tid vil det da dannes en pel med sement- og kalkstabilisert leire.
Kalk og sement gir vesentlig klimaavtrykk
En av bygge- og anleggsnæringens store miljøutfordringer er nettopp bruken av kalk og sement. Bindemidlene har et klimaavtrykk på mellom 600 til 1000 kg CO2 per kg bindemiddel.
Selv om mengden bindemiddel vanligvis er ganske liten – oftest mellom 50 og 120 kilo per kubikkmeter leire sammenlignet med 300-400 kilo sement per kubikkmeter betong – blir den totale bindemiddelmengden betydelig i et grunnforsterkningsprosjekt siden man som regel må stabilisere et stort volum leire.
Ettersom det er vanlig at 20 til 40 prosent av leira må stabiliseres, ofte ned til dybder rundt 25 meter, gir metoden derfor et vesentlig klimaavtrykk.
Nylige framskritt
De siste årene har det heldigvis blitt gjort noen framskritt. Sement- og kalkprodusenter har erstattet deler av sement- og kalkandelen med restprodukter.
I tillegg har Innovasjonspartnerskapet KlimaGrunn utviklet ny teknologi og en arbeidsmetodikk som kan bidra til å redusere klimagassutslippene fra grunnstabilisering.
Også økt bevissthet rundt klimaavtrykket har gjort at flere rådgivere nå senker mengden bindemiddel kompensert med økt kontrollomfang og tett oppfølging på byggeplass.
I sum kan disse innsatsene halvere klimaavtrykket sammenlignet med en tradisjonell løsning for grunnforsterkning. Det gjenstår likevel et stort skritt for at metoden skal bli bærekraftig og gi et tilnærmet netto null i klimaavtrykk.
Diagrammet gir styrkerespons og interaksjon mellom ulike alternative bindemidler på labskala.
Hva skal til for å gjøre dypstabilisering bærekraftig?
Null klimaavtrykk fra kalksementpeling kan høres utfordrende ut, og det er det. Det krever nye typer bindemiddel med enda lavere klimaavtrykk i tillegg til mer kunnskap om egenskapene til stabilisert leire.
Innenfor disse temaene pågår nå omfattende forskning ved NTNU i samarbeid med NGI - Norges Geotekniske Institutt og andre partnere. Norges Forskningsråd (NFR) har gitt finansiell støtte.
En av samarbeidsaktivitetene er prosjektet “SSG – Bærekraftig grunn” (NFR prosjektnummer 324486) med mål å fra molekylnivå forstå leirpartiklenes sammensetning og kjemiske reaksjoner. Den økte kunnskapen vil gi grunnlag for utvikling av helt nye bindemidler.
I tillegg pågår prosjektet “GOAL – Green sOil stAbiLisation” (NFR prosjektnummer 328767) der vi tester ut flere typer industribiprodukter som bioaske, stålslagg, returpapirslamaske og biokull. I tillegg tester vi ut nye sensorteknologier for å undersøke tilstanden av den stabiliserte jordmassen.
I GOAL gjennomfører vi omfattende testing med biokull som i tillegg til å forbedre fastheten, lagrer karbon. Karbonlagringen bidrar til å veie opp for utslipp av CO2 fra andre deler av prosessen og dermed gjør det mulig å finne en bærekraftig metode.
Her ser vi stabilisert leire med en fiberoptisk kabel for målinger av temperatur.
Flere masteroppgaver
Forskningssamarbeid mellom NTNU og NGI i GOAL har gitt flere masteroppgaver, bl.a.:
- Ikke-destruktiv sansing, som distribuert fiberoptikk og seismiske målinger, for å dokumentere egenskaper til stabilisert jord med alternative bindemidler.
- Utnytting av store mengder av data gjennom maskinlæring for optimalisert bruk av materialer, energi, utslipp og arbeidskraft.
Kunnskapen bidrar til videreutvikling til en bærekraftig løsning
Alt dette gir grunnlag for å iverksette resultater i fullskala feltforsøk med mål om ny kunnskap og kompetanse på tvers av alle grupper av aktører i verdikjedene rundt dypstabilisering. Med denne kunnskapen skal vi videreutvikle tradisjonell dypstabilisering til å bli en bærekraftig løsning.
Priscilla Paniagua López
Senioringeniør Geoteknikk og naturfare priscilla.paniagua@ngi.no+47 948 29 497