Kaevandamise jääkmaterjalide kasutusvõimaluste uuring Mai 2014 Toetab Keskkonnainvesteeringute Keskus Tallinn 2014 Kaevandamise jääkmaterjalide kasutusvõimaluste uuring Toetaja: SA Keskkonnainvesteeringute Keskus Narva mnt 7A, 10117 Tallinn Teostaja: Tallinna Tehnikakõrgkool Aadress: Pärnu mnt 62, 10135 Tallinn Telefon: 666 4500 Projekti vastutav spetsialist: Sven Sillamäe Projekti meeskond: Sven Sillamäe Prof. Rein Einasto (geoloogiline ülevaade) Aat Sarv (geoloogiline ülevaade, karjäärid ja mahud) Karel Saar (karjääriseadmed) Margus Vaino (katsed TTK teekonstruktsioonide laboris) Täname projekti elluviimisega seotuid: Marikai Karilaid (BDA Consulting OÜ), Annika Taukul (BDA Consulting OÜ), Anne Kraav (TTK), Tarmo Sildeberg (TTK), Rene Pruunsild (TTK), Karin Lellep (TTK), Peeter Talviste (iPT Projektijuhtimine), Kalle Kirsimäe (Tartu Ülikool), Silver Siht (AS Teede Tehnokeskus), Uile Lemberg (Eesti Keskkonnauuringute Keskus), Raul Oja (Ice Concept OÜ), Üle AS (Anti Kasuk), ViaCon Eesti AS, prof. Leena Korkiala-Tanttu (Aalto University), Henry Gustavsson (Aalto University), Matti Lojander (Aalto University). TTK tudengid Raimo Kivi, Artjom Melnikov, Romm Jakovlev, Ken Raima, Karli Ots. 2 SISUKORD SISSEJUHATUS ........................................................................................................................ 5 1 PAEKARJÄÄRID JA EHITUSKILLUSTIKU TOOTMINE EESTIS, GEOLOOGILINE ÜLEVAADE ............................................................................................................................... 6 1. 2 Teedeehituslike maavarade kaevandamine ja ruumiline paiknemine Eesti regioonides ..... 9 1.3 Metoodika ...................................................................................................................... 19 1.3.1 Käsitlusviisi põhjendus .......................................................................................... 19 1.3.2 Valim (projektis käsitletud karjäärid) ..................................................................... 20 1.3.3 Kogutud materjal, välitööd .................................................................................... 23 1.4 Tulemused ...................................................................................................................... 25 1.4.1 Eesti geoloogilisest ehitusest tulenev ehituskivi kvalitatiivne jaotumus regiooniti25 1.4.2 Karjääride stratigraafiline asend (geoloogilise vanuse alusel) .............................. 27 1.4.3 Jäätmemajanduse potentsiaal jäätmelubade alusel ................................................ 30 1.4.4 Paekivisõelmete ligikaudsed mahud karjäärides ................................................... 33 2 OLEMASOLEVATE UURINGUTE ÜLEVAADE PAEKIVISÕELMETE KASUTUSVÕIMALUSTEST ................................................................................................. 37 3 PAEKIVISÕELMETE KASUTAMINE MINEVIKUS ........................................................ 43 4 PAEKIVISÕELMETE LABORATOORSED UURINGUD ................................................. 51 4.1 Mineroloogiline koostis ................................................................................................. 51 4.2 Sõelmete laboratoorsed katsetulemused ........................................................................ 56 4.2.1 Külmakerkekatse ................................................................................................... 73 4.3 Katsetus Tallinna Tehnikakõrgkooli teekonstruktsioonide laboratooriumis.................. 74 5 PÕLEVKIVIAHERAINE JA MUUD KARJÄÄRIMATERJALID ..................................... 78 6 KARJÄÄRIMATERJALIDE PESUSEADMED JA PESEMINE ........................................ 83 KOKKUVÕTE ......................................................................................................................... 92 LISA 1 Karjääride nimistu ....................................................................................................... 95 L1.1 Analema....................................................................................................................... 95 L1.3 Harku ......................................................................................................................... 101 3 L1.4 Kurevere .................................................................................................................... 105 L1.5 Kogula ....................................................................................................................... 109 L1.6 Marinova ................................................................................................................... 114 L1.7 Reinu ......................................................................................................................... 116 L1.8 Rõstla......................................................................................................................... 120 L1.9 Tarva .......................................................................................................................... 123 L1.10 Ubja ......................................................................................................................... 128 L1.11 Väo .......................................................................................................................... 130 LISA 2 Paekivikarjäärid Eestis, nende aktiivne tarbevaru ja viie aasta kekmised tootmismahud ......................................................................................................................... 134 LISA 3 Paekivisõelmetega sooritatud katsed Tallinna Tehnikakõrgkooli teekonstruktsioonide laboratooriumis ....................................................................................................................... 136 4 SISSEJUHATUS Projekti „Kaevandamise jääkmaterjalide kasutusvõimaluste uuring“ eesmärk oli leida võimalusi uuritavate materjalide enamaks kasutamiseks peamiselt materjalimahukas teedeehituses. Ei ole mõistlik avada uusi karjääre, kui vanades on üle rohkelt materjali, kuid mille kasutamist on takistanud ebakindlus nende pikaajalise käitumise suhtes. Peamiselt on sellisteks materjalideks paekivikillustiku tootmisest üle jäävad sõelmed, põlevkivi kaevandamisest tekkiv aheraine ja vähesel määral ka kruusakarjäärides olevad savised materjalid. Projektiga on püütud hinnata taoliste materjalide hulka ja paiknemist Eestis, määrata nende omadusi ja leida viise nende kasutamiseks teedeehituses nii, et ei peaks tegema mööndusi ehitise pikaajalises vastupidavuses. Uuringu põhifookus oli suunatud paekivisõelmetele. On antud põhjalik ülevaade paekarjääridest, nende toodangu mahust, geoloogilisest infost ja olemasolevatest jäätmetest. Materjali on teaduslikult uuritud varasemalt 70 ja 80ndatel ning uuesti alustatud 2010. a. Käesolevas uuringus esitatakse nendest kokkuvõte. Lisaks sooritati viis täismõõdulise teekonstruktsiooni katset, tehti ulatuslik laboriuuringute programm ja võeti materjaliproove vanade teede muldkehadest, kus on teada, et on kasutatud sõelmeid. Töösse on koondatud põhilised järeldused ja soovitused. Lisatud on põhjalik ülevaade täismõõdulistest teekonstruktsioonide katsetustest Tallinna Tehnikakõrgkooli teekonstruktsioonide laboratooriumis pestud paekivisõelmete ehk „paekiviliivaga“. Põlevkiviaheraine uurimiseks vaadeldi varasemalt Maanteeameti ja AS Teede Tehnokeskuse poolt koostatud materjale, mis võeti aluseks asfaltkattega teede käsitluse puhul. Aherainet on laialdaselt kasutatud eelkõige RMK poolt, seetõttu anti ülevaade metsateede katenditest ja sellega seonduvatest soovitustest, mis põhinesid ka täismõõdulistel teekonstruktsioonikatsetel. Jääkmaterjalide või üldiselt kaevanduslike materjalide efektiivsemaks kasutamiseks teedeehituses on tutvustatud mineraalmaterjalide pesemisseadmeid ja kirjeldatud tööle eelnevaid ja sellega kaasnevaid protsesse. Projekti läbiviimist ja käesoleva juhendmaterjali väljaandmist toetab Keskkonnainvesteeringute Keskus. 5 1 PAEKARJÄÄRID JA EHITUSKILLUSTIKU TOOTMINE EESTIS, GEOLOOGILINE ÜLEVAADE Eesti on ehitusmaavaradega piisavalt varustatud, kuid maavarade erimite lõikes on paiknevus ebaühtlane. Tööstuslikku huvi pakkuvad karbonaatkivimite maardlad paiknevad põhiliselt Pärnu – Puurmani – Mustvee joonest põhjapool. Liivamaardlaid leidub üle Eesti ühtlasemalt, kuid nende genees on erinev. Näiteks Läänemere erinevate arengustaadiumite rannamoodustistega seotud liiva- ja kruusamaardlad paiknevad Lääne-Eestis ja saartel, liustikujõe hästi sorteeritud deltasetetest moodustunud suuremad liivamaardlad asuvad Harjumaal ning mõhnadega seotud kõrge kvartsi sisaldusega liiva- ja kruusamaardlaid leidub Ida-Virumaal, Viljandi- ja Võrumaal. Ka kruusamaardlaid paikneb üle Eesti, kuid samas on kruus geoloogilise tekke poolest kõige piiratum ehitusmaavara ressurss, mille varu Harjumaal on enamasti kaevandatud. Oosidega seotud tähtsamad kruusamaardlad asuvad Lääne- ja Viljandimaal. Harju maakonnas moodustab Tallinna lähiümbruse (umbes 50 km raadiuses) ehituslubjakivi ja ehitusliiva varu üle 50% kogu Eesti aktiivsest varust. [Keskkonnaministeerium 2010] Ehituses on kõige materjalimahukam valdkond maanteede ehitus. Eesti Ehitusmaterjalide Tootjate Liidu (EETL) andmetel leiab hinnanguliselt 70-80% kaevandatud liivast ja kruusast ning üle poole lubjakivikillustikust kasutust teedeehituses. Suuremat osa kaevandatud ehitusmaavaradest (liivast, kruusast, paekivist valmistatud killustikust ja täitepinnasest) kasutatakse täitematerjalina, mis hõlmab nii elamuehitust kui ka tee- ja raudtee-ehitust. Liiva, kruusa ja paekillustikku