Nanoforskning gir håp om grønnere kvikkleiresikring
Hvorfor kollapser kvikkleire? Et norsk forskerteam har funnet svar på partikkelnivå.
Luftfoto som viser omfanget av kvikkleireskredet i Gjerdrum i desember 2020 der store landområder kollapset momentant. ( Foto: NGI)
Kvikkleire er gammel havbunn som ble hevet over vannflaten etter siste istid. Så lenge saltet fra sjøvannet var til stede, holdt leiren seg stabil. Men når ferskvann fra nedbør og grunnvann gradvis vasker ut saltet, endrer leiren karakter og kan plutselig miste all bæreevne.
Nå har forskere ved NTNU for første gang vist i detalj hva som skjer på molekylært nivå når dette skjer. Arbeidet er en del av forskningsprosjektet Sustainable Stable Ground som ledes av NTNU. I prosjektet samarbeider Norges Geotekniske Institutt (NGI) med et tverrfaglig team fra NTNU om å utvikle mer bærekraftige metoder for å sikre kvikkleiregrunn.
Ionene som skaper friksjon
Forsker Ge Li og professor Astrid Silvia de Wijn ved NTNU har gjennomført detaljerte simuleringer av friksjonen mellom leirpartikler. Resultatene viser at elektrisk ladede partikler – ioner – fra saltvannet legger seg på overflaten av leirpartiklene og skaper en ujevn struktur som hindrer dem i å gli.
– Vi ser at ionene i saltvannet legger seg på overflaten på bestemte steder og gjør det vanskeligere for leirpartiklene å gli mot hverandre. Med andre ord gjør ionene overflaten ujevn og står i veien for utglidning, sier Ge Li.
Når saltet forsvinner, synker friksjonen og leiren kan kollapse. Det var nettopp dette som skjedde da kvikkleireskred tok liv i Gjerdrum i 2020 og i Levanger i 2025.
Søker alternativer til sement
I dag stabiliseres kvikkleire blant annet ved å blande inn kalk og sement dypt nede i grunnen. Metodene er effektive, men produksjonen av slike bindemidler gir betydelige CO₂-utslipp. Økt kunnskap om hvordan stabilisering av kvikkleire skjer på nano- og mikronivå kan gi bedre forståelse av de mekaniske egenskapene til både stabilisert og ikke-stabilisert kvikkleire på makronviå.
– Denne typen detaljkunnskap er fundamentet vi trenger for å kunne utvikle nye, skånsomme stabiliseringsmetoder. Når vi vet hvilken mekanisme vi skal påvirke, kan vi lete etter alternativer som gjør jobben smartere og grønnere, sier Priscilla Paniagua, Lead engineer i Landgeoteknikk hos NGI.
Å tilføre salt direkte er ingen løsning. Det fungerer i laboratoriet, men ikke i felt. Håpet er at den nye forståelsen av saltets rolle kan peke mot andre stoffer eller metoder som gir samme stabiliserende effekt.
– Ved å forstå bedre hvordan saltet virker, blir det lettere å finne bedre og mer miljøvennlige måter å stabilisere kvikkleire på, sier Ge Li.
Forskningen har relevans langt utover Norge. Også Sverige, Finland, Canada og Russland har store områder med kvikkleire.
