Using local Svalbard rocks as a construction material

Abstract

Øygruppen Svalbard har en diversifisert geologi som er vitne til at den vandrer over forskjellige temperatursoner før den når polarområdet. Berggrunnen rundt Longyearbyen består av sedimentære bergarter som antas å være uegnet som konstruksjonsmateriale. Dagens praksis i byen er å importere granulatmateriale av god kvalitet fra fastlands-Norge. Denne studien tok sikte på å bestemme egenskapene til lokalt tilgjengelige bergmasser for videre bruk av byggenæringen i vei- eller infrastrukturprosjekter på øygruppen. Disse egenskapene ble sammenlignet med standarder for å validere potensiell bruk av lokale interessenter. En stor prøve av naturlige bergarter ble importert fra Longyearbyen og knust før de gjennomgikk en serie med laboratorietester. Los Angeles- og Micro-Deval-koeffisientene ble funnet etter en serie slitetester. Partikkelform, fryse-tine-motstand, varmeledningsevne og kornspesifikk tetthet ble også bestemt. Mineralsammensetningen av fem delprøver ble vurdert ved røntgendiffraksjon. I tillegg ble det utført en triaksial test med gjentatt belastning på fire prøver for å evaluere deres atferd i en veistruktur. Det knuste granulære materialet fra Longyearbyen ble funnet å være motstandsdyktig mot fragmentering til en viss grad, men veldig sensitiv for slitasje. Formene og fryse-tine motstandsresultatene var gode i henhold til standardene. Kvartsinnholdet er høyt i de analyserte prøvene, og dette har innflytelse på varmeledningsevnen. De triaksiale testene med gjentatt belastning ga data av god kvalitet som førte til brukbare veidesignparametere. Aggregatene fra Longyearbyen har ikke samme mekaniske oppførsel og motstand som de som kommer fra fastlands-Norge. Imidlertid bør muligheten til å bruke dette materialet ikke bare kastes uten nærmere analyse. Flere parametere blir frembrakt for å ta hensyn til forskjellene under designprosessen. Denne studien viser at det knuste lokale granulære materialet kan brukes til spesifikke formål i veistruktur og til noe infrastrukturarbeid.

The archipelago of Svalbard has a diversified geology that witnesses its migration across various temperature zones before reaching the polar region. The bedrock surrounding Longyearbyen is composed of sedimentary rocks which are believed to be unsuitable for construction. The current practice in town is to import good quality granular material from mainland Norway. This study aimed at determining properties of locally available rock masses for further use by the construction industry in road or infrastructure projects on the archipelago. These properties were compared to standards to validate potential use by local stakeholders. A large sample of natural rocks was imported from Longyearbyen and crushed before undergoing numerous laboratory tests. The Los Angeles and Micro-Deval coefficients were found after a series of abrasion tests. The particle shape, the freeze-thaw resistance, the thermal conductivity and grain specific density were also determined. The mineral composition of five sub-samples was assessed by X-Ray diffraction. Additionally, a repeated load triaxial test was done on four samples to evaluate their behavior in a road structure. The crushed granular material from Longyearbyen were found to be resistant to fragmentation to some extent, but very susceptible to wear. The shape and freeze-thaw resistance results were excellent according to the standards. The quartz content is high in the samples analyzed and this has an influence on the thermal conductivity. The repeated load triaxial tests gave good quality data which led to usable road design parameters. The aggregates from Longyearbyen do not have the same mechanical behavior and resistance as those originating from mainland Norway. However, the option to use that material should not simply be discarded without further analysis. Multiple parameters are brought forward to take those differences into account during the design process. This study shows that the crushed local granular material can be used for specific purposes in road structure and for some infrastructure work.