Prestanda hos stenkolonner inneslutna i väggduk med återvunnen gummibeton och asfaltkross för hållbar geoteknik

Att förvandla skräp till stadigare mark

Varje år producerar städer runt om i världen enorma mängder krossat betong, gammal asfalt och utslitna däck. Det mesta av detta avfall grävs ner eller förbränns, samtidigt som byggherrar fortsätter att bryta ny sten och grus för att stödja vägar, broar och byggnader på svag, lerig mark. Denna studie ställer en enkel men betydelsefull fråga: kan vi säkert byta ut en del av den naturliga stenen mot noggrant bearbetat avfall och ändå behålla strukturers stabilitet?

Hur stenkolonner hjälper byggnader att stå på mjuk mark

Många moderna projekt byggs på mjuka leror som normalt skulle pressas ihop och sätta sig under tunga laster. Ett vanligt botemedel är att installera så kallade ”stenkolonner” – vertikala schakt fyllda med komprimerat grus eller liknande material. Dessa kolonner fungerar som styva pelare i marken: de bär en större del av lasten, minskar sättningarna och skapar dräneringsvägar för vatten så att marken får fastare egenskaper snabbare. Att omsluta kolonnerna med ett starkt plast- eller textilnät ger en extra fördel. Nätet håller kolonnen på plats och motverkar sidobuckling, vilket gör att den kan bära större last med mindre deformation.

Från rivningsavfall till användbart byggmaterial

Författarna ville pröva om avfallsströmmar från bygg- och däckindustrin kunde ersätta delar av det naturliga gruset i dessa duk-inklädda kolonner på ett säkert sätt. De använde tre huvudingredienser från återvinning: krossad betong från rivna konstruktioner, malda bitar av gammal väg-asfalt och strimlat däckgummi skuret i små bitar. I en stor stålkass med mjuk lera byggde de 34 modellkolonner med olika recept. Vissa fylldes enbart med grus, betong eller asfalt; andra blandade dessa med 10 % eller 20 % gummi i volym. Alla kolonner omslöts av samma väggliknande geosyntetiska nät, hölls vid samma längd–diameter-förhållande och belastades uppifrån tills de antingen gav vika eller satte sig avsevärt.

Vad testerna avslöjade om styrka och sättning

För att bedöma prestanda fokuserade forskarna på tre mått: hur hög maximal spänning varje kolonn kunde bära (bärförmåga), hur mycket den sjönk under den lasten (sättning) och förhållandet mellan spänning och förskjutning, vilket fångar hur styv men ändå hanterbar deformationen är. De fann att materialvalet spelade mycket större roll än kolonnstorleken. Kolonner fyllda mestadels med naturligt grus, särskilt när de blandades med en måttlig mängd återvunnen betong, visade den bästa kombinationen av hög styrka och låg sättning. I vissa fall presterade återvunna blandningar något bättre än ren grusfyllning, med upp till cirka 2 % högre bärförmåga och ett tydligt högre spännings–förskjutningsförhållande, vilket innebär att de både var starka och relativt motståndskraftiga mot rörelse.

Hitta lagomnivån för gummi och asfalt

Strimlat däckgummi spelade en mer nyanserad roll. När endast 10 % gummi blandades i grus eller återvunnen betong förbättrades ofta prestandan genom att kolonnen blev något mer flexibel utan att tappa nämnvärd styrka. Detta gav jämnare, mer kontrollerade rörelser under last och kunde höja spännings–förskjutningsförhållandet med omkring 16 %. Men när gummihalten steg till 20 % blev kolonnerna i regel för mjuka: kapaciteten sjönk och sättningarna ökade, särskilt i blandningar som redan var mer flexibla. Kolonner konstruerade enbart av återvunnen betong tenderade att vara svagast och satte sig mest, medan de som främst bestod av återvunnen asfalt visade måttlig prestanda. Asfalt–gummiblandningar var minst lämpliga där hög styrka och låg rörelse är avgörande, även om de kan fungera där lasterna är lättare och hållbarhet är högsta prioritet.

Vad detta innebär för grönare byggnadsfundament

För icke-specialister är slutsatsen tydlig: med genomtagen blandningsdesign kan delar av en byggnads underjordiska stödsystem byggas av material som annars skulle ha hamnat på deponi. Stenkolonner inneslutna i duk och fyllda med en blandning av grus, viss återvunnen betong och en liten mängd däckgummi kan matcha eller till och med marginellt överträffa prestandan hos traditionella gruskolonner samtidigt som behovet av ny stenbrytning minskar. Går man för långt med gummi blir dock marken för eftergivlig. Studien visar att återvunna material säkert kan integreras i markförbättringssystem, så länge ingenjörer respekterar gränserna och testar sina konstruktioner. Görs det rätt blir gårdagens rivningsavfall morgondagens stöd för säkrare, mer hållbar infrastruktur.

Citering: Hassanzadeh, M., Zad, A., Ramesht, M.H. et al. Performance of wall mesh encased stone columns using recycled rubber concrete and asphalt aggregates for sustainable geotechnics. Sci Rep 16, 6941 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38535-2

Nyckelord: stenkolonner, återvunna ballastmaterial, avfallsdäcks gummi, markförbättring, hållbar geoteknik