Pinnase stabiliseerimine

Pinnase stabiliseerimine on pinnase kandevõime ja teiste omaduste parandamine kas mehaanilisel või keemilisel viisil.

Traditsiooniliselt on stabiilse aluspinnase ehituseks kasutatud valituid ja hästi sorteerituid materjale, mis teevad ehitavate kihitide kandevõime ennustavaks. Kasutades valitud materjale, teab insener, et alus peab vastu projekteeritud koormusele. Inseneri vaatenurgast on soovitatav ehitada alus ideaalsele ja ühtlasele tihedusele. Pinnase stabiliseerimise eesmärk on anda edasiseks ehituseks vastupidav alus. Oluline on, et ehitusaluses pinnases oleks võimalikult vähe tühimikke. Tühimikud on kohad, kuhu koguneb niiskus, muutes alusmaterjali vastuvõtlikumaks survele, temperatuurile ning vettimisele.

Tänapäevased uuringud pinnase stabiliseerimise valdkonnas said hoo sisse 1960. ja 1970. aastatel, kui insenerid olid sunnitud leidma uusi lahendusi ehitusaluse maa pinnase kandevõime parandamiseks. Eelnevalt oli levinuimaks meetodiks olnud sobimatu pinnase asendamine paremate omadustega pinnasega. Kehvema täiteaine paremaga asendamine muutus globaalse energianõudluse ja kohaliku täiteainete nõudluse kasvades liiga kulukas. Ühe lahendusena nähti olemasoleva materjali omaduste parandamist vastamaks kehtivatele standarditele. Pinnase stabiliseerimisest sai kuluefektiivne alternatiiv. Pinnase stabiliseerimine annab inseneridele võimaluse laotada suurem koormus vähemale materjalile ning lisaks on sellel veel pikem eluiga.

Ajalugu

Pinnaste stabiliseerimist on kasutatud juba aastatuhandeid, selle on tinginud vajadus muuta erinevaid pinnaseid armeedele ja kaubaveole läbitavaks. Nii Mesopotaamias kui ka Vana-Roomas parandati teede kandevõimet, segades nõrgematele pinnastele hulka pulbristatud lubjakivi või kaltsiumi. Kaltsiumi lisamine oli esimene keemiline viis pinnase omaduste parandamiseks.

Lubja ja tsemendiga stabiliseerimist kasutati laialdaselt ka 20. sajandil, näiteks USA sõjaväe poolt. Vietnami sõja ajal otsis armee lahendust, kuidas parandada pehme savipinnase kandevõimet ilma eelnevaid põhjalikke uuringuid tegemata. Laborikatsetel töötati välja sobiv lisandite ja hüdrogeeli segu, mida lisada tsemendile, et see suudaks toime tulla muutuva õhuniiskuse ja kõrge temperatuuriga. Segulisandiga tsement muutis pinnase tugevust ja vastupidavust üle 100%, säilitades siiski piisava elastsuse.

Keskkondlikud kasutegurid

Stabiliseerimine on tasuv ja keskkonnasõbralik meetod nõrga aluspinnasega alade muutmiseks sobivateks ehituskohtadeks. Pinnase stabiliseerimise eesmärk on pinnast tugevdada. Suurenenud tugevus võetakse arvesse katendi disainimise protsessis. Pinnase stabiliseerimist kasutatakse pinnase omaduste parandamiseks, et muuta muidu kasutuskõlbmatud materjalid sobivateks täidisteks ja vähendada mujalt kohale toimetatud teralise täiteaine kulu. Kasutades kohapeal leiduvaid looduslikke materjale, on võimalik ehitada odavamalt, kiiremalt ja efektiivsemalt. Tänu tehnoloogia arengule ja uute tehnikate kasutuselevõtule leiab pinnase stabiliseerimine üha laialdasemat kasutust.

Kasutegurid keskkonnale saavutatakse tänu loodusvarade säästmisele, kuna enam ei kasutata stabiliseerimiseks kaevandatavaid kivimeid. Suur kokkuhoid saavutatakse kõlbmatu pinnase prügilasse transpordilt. Väheneb transpordiga seotud heitgaaside kogus ja teede kulumine.

Meetoditest

Stabiliseerimistehnoloogiad liigitatakse mehaanilisteks, keemilisteks, elektrilisteks ja termilisteks. Levinuimad on mehaaniline ja keemiline stabiliseerimine.

Mehaaniline stabiliseerimine hõlmab pinnase tihendamist, samal ajal lisades kas tsementi, bituumenit või lupja. Asfalt reeglina teiste materjalidega keemiliselt ei reageeri, aga annab nakkuvust ning katab osakesed samal ajal aidates parandada veekindlust.

Keemilisel stabiliseerimisel kasutatakse kaht põhitüüpi lisandeid: mehaanilisi või keemilisi lisandeid, see hõlmab materjalide nagu lubja, tsemendiühendite või lendtuha lisamist kas seguna või eraldi. Need materjalid kas reageerivad materjalidega, mida stabiliseeritakse, või reageerivad ise ning seeläbi tekib tsementkiht. Keemilised lisandid muudavad pinnase keemilist koostis ning tänu sellele paraneb pinnase kandevõime.

Stabiliseeritud pinnase eelised

• Stabiliseeritud pinnas töötab projekti tööplatvormina.
• Stabiliseerimine teeb pinnase veekindlaks.
• Stabiliseerimine teeb pinnase tugevamaks.
• Stabiliseerimine aitab pinnase mahu muutust temperatuuri või niiskuse tõttu vähendada.
• Stabiliseerimine parandab pinnase töövõimet.
• Stabiliseerimine vähendab töökeskkonnas tolmu kogust.
• Stabiliseerimine parandab vastupidavust.
• Stabiliseerimine kuivatab niiskeid pinnaseid.
• Stabiliseerimine säilitab siduvaid aineid.
• Stabiliseerimine vähendab maksumust.
• Stabiliseerimine säilitab energiat.