Vesipitoisuuden vaikutus kovettuvan kaivostäytteen lujuuteen

Abstract

Suoritetun tutkimuksen ensisijaisena tarkoituksena oli laboratoriokokein selvittää kaivostäytteen puristuslujuusvesipitoisuuden funktiona, kun runkoaineena on kohdeyrityksen kaivoksen luokitettu jäte ja sideaineena yleisportlandsementti. Kahdessa vesipitoisuudessa valetuin rinnakkaiskoekappalein pyrittiin selvittämään kalsiumhydroksidilla aktivoidulla masuunikuonalla ja kivihiililentotuhkan ja sementin sekä turvelentotuhkan ja sementin seoksella saavutettava lujuus. Seossuhteet olivat 10 % kalsiumhydroksidia + 90 % masuunikuonaa ja 50 % lentotuhkaa + 50 % portlandsementtiä. Myös tutkittiin vapaasti pudotetun massan tiivistyvyyttä ja veden erottumista sekä sementillä stabiloidun jätteen vedenläpäisevyyttä. Kirjallisuuden pohjalta luotiin katsaus kaivostäyttöön yleensä ja massan putkistokuljetukseen liittyviin seikkoihin. Vesipitoisuuden kasvu 13 - 24 painoprosenttiin ei vaikuta oleellisesti saavutettavaan loppulujuuteen. Lujuuden kehitys on kuitenkin nopeinta vesipitoisuuksissa 18 ja 20 %. Kun vesipitoisuus nousee 49 painoprosenttiin (hydraulivesipitoisuus) alenee saavutettava lujuus oleellisesti ollen n. 2/4 aikaisemmissa vesipitoisuuksissa saavutettavasta lujuudesta. Tuhkan lisääminen sementin joukkoon vaikuttaa edullisesti saavutettavaan lujuuteen. Lujuustulosten perusteella vastaa 1,3 kg kivihiililentotuhkan ja sementin seosta ja 1,4 kg turvelentotuhkan ja sementin seosta seossuhteella 1:1 1 kg sementtiä, vesipitoisuus on 13 painoprosenttia ja sideaine/runkoaine suhde on 1:12. Kalsiumhydroksidilla aktivoidulla masuunikuonalla saavutetaan huomattavia lujuuksia 13 painoprosentin vesipitoisuudessa. Kuona/kalkki-seoksella on sideaine/runkoaine-suhteella 1:12 saavutettu lujuus ollut noin 60 % ja suhteella 1:9 jo 165 % sementillä sideaine/runkoaine suhteella 1:12 saavutetusta lujuudesta. Vapaasti putoava jäte tiivistyy tehokkaimmin vesipitoisuudessa 20 - 24 painoprosenttia. Kun vesipitoisuus ylittää 26 %, vesi erottuu jätteestä putoavan massan iskuenergian vaikutuksesta. Veden erottuminen alkaa levossa olevasta jätteestä jätteen vesipitoisuuden ollessa lähellä kyllästysrajaa. Kun vesipitoisuus on 2 - 3 prosenttia kyllästysrajan alapuolella, vesi erottuu vain mekaanisen iskun vaikutuksesta ja erottuvan veden määrä on pieni. Täyttökokeilussa käytettäväksi vesipitoisuudeksi suositellaan 22 - 24 painoprosenttia ja sementtimääräksi 100 kc/m3. Mainitussa vesipitoisuudessa massa tiivistyy tehokkaasti putoamisesta aiheutuvan iskuenergian vaikutuksesta eikä veden erottumisesta todennäköisesti tule olemaan haittaa. Lujuuden kehitys on hitaampaa kuin 18 prosentin vesipitoisuudessa, millä ei kuitenkaan ole käytännön merkitystä, koska ratkaiseva pitkäaikaislujuus on samaa suuruusluokkaa kuin alhaisemmissakin vesipitoisuuksissa. /Kir10