Kaatopaikkojen pohjavesisuojausten määrä on ollut vakaassa kasvussa ja uusia suuria kaatopaikkoja tullaan varmasti vielä perustamaan ja jo aloitettuja laajentamaan lähivuo-sinakin. Jätehuollon tavoitteet lähivuosille merkitsevät lukuisten kaatopaikkojen lopet-tamista ja peittämistä asianmukaisesti. Rakenteissa käytettyjen tiivistysmateriaalien va-likoima on viimeisen vuosikymmenen aikana lisääntynyt. Perinteisesti sellaisenaan käytettävien maamateriaalien ohella varsinkin pohjaeristysrakenteissa ovat vallitsevana bentoniittia sisältävät maaseokset. Näissä seoksissa runkoaineena voidaan käyttää pai-kanpäältä saatavia, mutta yleisesti muualta kuljetettavia materiaaleja ja haluttu vedenlä-päisevyys saadaan aikaan bentoniitin määrää säätämällä.
Mm. valtioneuvoston kaatopaikkoja koskevan päätöksen mukaan kaatopaikkojen poh-jalla käytetään mineraalista tiivistyskerrosta, jos maaperän tiiviys (geologinen este) ei luonnostaan vastaa tiettyjä vaatimuksia, ja tavanomaisen jätteen ja ongelmajätteen kaa-topaikalla tiivistyskerroksen päällä lisäksi keinotekoista eristettä. Tällä yhdistelmära-kenteella saavutetaan nykytietämyksen mukaan suurempi varmuus ja parempi suoja li-ka-aineiden ympäristöön kulkeutumista vastaan, kuin periaatteessa vedenvirtauksen suhteen vastaavalla "yksikerroksisella" eristyskerroksella.
Pintaeristysrakenteissa käytettävien materiaalien kirjo on suurempi ja käyttöön on hy-väksytty teollisuuden sivutuotteista tehtyjä tiivistysrakenteita ja myös erikoisturpeen käyttö on joissain tapauksissa hyväksytty. Myös pohjaveden suojaukseen tarkoitettuja geosynteettejä on tullut enemmän markkinoille. Sivutuotteiden käyttökelpoisuutta, sa-moin kuin sellaisenaan vedenläpäisevyydeltään heikkolaatuisten materiaalien käyttö-mahdollisuuksia parantaa sekoituksessa tarvittavien ja käytettävien laitteiden kehittymi-nen.
Eri puolilla Suomea kaatopaikoille hyväksytyt pintaeristysrakenteet poikkeavat toisis-taan suuresti. Yleisesti käytetään mineraalitiivistystä tai sitä korvaavaa muusta materi-aalista tehtyä tiivistystä ilman geosynteettistä kalvoa. Kohteen asettaman vaatimustason ollessa korkea tulee yleensä käyttää geosynteetin ja mineraalisen tiivistekerroksen sisäl-tävää yhdistelmärakennetta.
Kaikkien eristysrakenteiden tulee täyttää tietyt vaatimukset. Eristysrakenteita tulee nii-den toiminnan kannalta tarkastella kokonaisuutena ja ottaen huomioon koko tiivistera-kenteen toimintaikä. Kaikki kerrokset yhdessä ja kunnolla toteutettuna varmistavat, että eristysrakenne toimii asianmukaisesti ja kaatopaikan alle ei pääse haitallisessa määrin ympäristölle haitallisia aineita. Päällimmäisenä tiivistysrakenteiden vaatimuksista on totuttu pitämään pientä vedenläpäisevyyttä. Tiivistävät rakenneosat joutuvat jo raken-nusaikana tai viimeistään rakenteessa ollessaan alttiiksi monille rasituksille, jotka saat-tavat suurentaa tiivisteen vedenläpäisevyyttä. Riski geosynteettien läpäisevyyden
kas-vuun on yleensä suurimmillaan jo rakennusaikana (vaurioituminen). Mineraalisten tii-visteiden toiminnan puutteet puolestaan tulevat esille vasta yleensä rakennusajan jälkeen käyttöaikana. Tiivistyskerroksen hyvin pienen läpäisevyyden takia yhä korostetummin on tullut esille myös haitta-aineiden siirtyminen eristekerrosten läpi diffuusiolla. Myös eristyskerroksen haitta-aineita pidättävästä ominaisuudesta (adsorptio) puhutaan yhä enemmän.
Mineraaliainestiivisteiden pitkäaikaiskäyttäytymiseen merkittävästi vaikuttavia tekijöitä ovat mm. routimisesta (toistuvasta jäätymisestä ja sulamisesta) aiheutuva vedenläpäise-vyyden kasvu, vesipitoisuuden muuttumisesta (kuivumisesta) aiheutuva halkeilu, tiivis-teen muodonmuutoksista aiheutuva halkeilu painuvissa kohteissa ja kemiallisten sekä myös biologisten rasitusten vaikutus läpäisevyyteen. Kemiallisia rasituksia tiivistera-kenteille aiheutuu kaatopaikkojen suotovesistä. Sivutuotteilla läpäisevyyden kasvua saattaa aiheutua näiden ohella myös tiivistemateriaalien ainesosien liukenemisesta.
Vuonna 2003 käynnistettiin VTT Rakennus- ja yhdyskuntatekniikassa Tekesin INFRA-teknologiaohjelmaan sisältynyt projekti "Infrarakenteiden käyttöikäsuunnittelu" ja pro-jektin yksi sovellusesimerkki oli "Pohjavedensuojausrakenteet". Pohjavedensuojausra-kenteet-osaprojektin tavoitteena on ollut esittää kaatopaikan eristysrakenteissa käytettä-ville materiaaleille ja rakenteille tuotehyväksyntämenettely ja käyttöikämitoitus, jotka perustuvat suojausrakenteille asetettaviin toimivuustavoitteisiin ja -vaatimuksiin.
Yhtenäiset ja käyttökelpoisiksi todetut menettelytavat suojausrakenteissa käytettävien materiaalien tutkimisessa ja kelpoisuuden toteamisessa sekä rakenteiden käyttöiän huo-mioonottavassa suunnittelussa, mitoittamisessa ja niiden toimivuuden seurannassa mm.
− helpottavat suojausrakenteiden toteutukseen liittyvien lupaprosessien käsittelyä suojarakenteiden hyväksyttävyyden osalta (tuloksista hyötyä rakennuttajille ja lupa-viranomaisillet),
− auttavat materiaalituottajia omien materiaaliensa tuotteistamisessa ja omassa liike-toiminnassaan (tuloksista hyötyä rakenteiden tekijöille ja materiaalituottajille) ja
− parantavat suojausrakenteiden toimintavarmuutta (tuloksista hyötyä suojausraken-teiden "omistajille")
Tässä projektissa ei ole tutkittu materiaaleja eikä niiden ominaisuuksia eikä projektin tuloksena esitetä yksittäisten materiaalien käyttökelpoisuutta tai eri materiaaleista teh-tyjen rakenteiden vastaavuutta. Sensijaan materiaalien ominaisuuksille ja mitoituspa-rametreille esitetään tutkimus- ja testausmenetelmät laboratoriossa. Myös rakenteiden toimivuuden mittaamiselle (seurantamittauksille) esitetään periaatteellisia menettelyta-poja.
Projektin tuloksena pohjavedensuojausrakenteissa käytettävät materiaalit on mahdollista tutkia ja rakenteiden kelpoisuus todeta yhtenäisten hyväksymismenettelyiden mukaan.
Materiaalit rakenteisiin valitaan käyttötarkoituksen ja toiminnallisten tavoitteiden mu-kaisesti. Menettelytavat on esitetty tässä raportissa. Verrattain laajasti on käsitelty eris-tysrakenteiden suunnitteluun ja mitoitukseen liittyviä asioita. Raportissa on esitetty esi-merkin omaisesti kahden mitoitukseen ja kaatopaikan mallintamiseen käyttökelpoisen tietokoneohjelman (HELP, LandSim) käyttömahdollisuuksia ja niiden tulostusta.
Suojausrakenteissa käytettävien teollisuuden sivutuotteiden ympäristökelpoisuuden ar-vioinnista ja tutkimisesta on tehty VTT Prosessit-yksikössä erillinen projekti (PIPO), jonka tuloksena on ohjeet ja menettelytavat sivutuotteiden hyväksymisestä eristysra-kenteisiin ympäristölle haitattomuuden näkökulmasta /100/. Tässä raportissa on tarvitta-vissa kohdissa viitattu PIPO- projektin raporttiin.
Suojausrakenteiden toteuttamisen laatu ratkaisee pitkälti suojausrakenteiden todellisen tehokkuuden ja pitkäaikaistoimivuuden. Raportissa on suppeasti käsitelty myös laadun-varmistusta. Käsittelyn pohjana on käynnissä oleva kaatopaikkojen suojausrakenteiden laadunvalvonnan ohjeistamista käsittelevän projektin raporttiluonnos /47/.
Tämän projektin suojausrakenteita koskevien tutkimusten ja töiden lähtökohtana on kaatopaikkadirektiivi sekä Suomen ympäristökeskuksen julkaisemat Ympäristöoppaat Nro 36 ”Kaatopaikan tiivistysrakenteet” ja Nro 89 ”Kaatopaikkojen lopettamisopas”.
Työssä on käytetty hyväksi ympäristögeotekniikka-ohjelmassa (1994-99) suoritettujen tähän aiheeseen liittyvien ja käytettävissä olleiden myöhemminkin tehtyjen tutkimusten tulokset.
Työssä on otettu huomioon myös eurooppalaisella tasolla meneillään oleva erityisesti geosynteettisten tuotteiden määräyksiä (mm. CE-merkinnät) koskeva muutos- ja kehi-tystyö.
Kaatopaikkojen suojausrakenteita, niiden materiaaleja ja toimintaa käsitteleviä kirjoi-tuksia (lehtiartikkelit, konferenssikirjoitukset, tutkimusraportit) on maailmalta saatavis-sa hyvin runsaatavis-saasti esim. internetistä. Tämän tutkimuksen yhteydessä ei ole ollut mah-dollista eikä ole ollut tarkoituksenakaan tehdä kattavaa kirjallisuustutkimusta aiheesta.
Tämän raportin laadinnassa on käytetty hyväksi valikoiden tuota runsasta kirjallista materiaalia.
Tämä julkaisu on tutkimusprojektin loppuraportti. Raportissa on esitetty kaatopaikan tiivistysrakenteiden tuotehyväksyntämenettelyn kuvaus. Raportista löytyy opastusta eristysrakenteiden suunnittelusta ja käyttöiän tarkastelumahdollisuuksista. Esitetyt asiat ovat myös eri asteista taustatietoa rakenteiden ja materiaalien tuotehyväksynnälle ja
tuotehyväksynnässä sekä tuotekehittelyssä oleellisiksi arvioiduille asioille. Raporttia ei ole tarkoitettu kaatopaikan eristysrakenteiden suunnitteluohjeeksi.
Raportissa esimerkkeinä esitetyt erilaisia materiaaleja ja rakenteita koskevat tulokset ja johtopäätökset eivät ole millään tavalla puolesta tai vastaan kannanottoja ko. materiaa-lien tai rakenteiden käyttökelpoisuudesta Suomessa tai keskinäisestä paremmuudesta.
Raportti on kirjoitettu siitä lähtökohdasta, että sen lukija omaa perustiedot ainakin maamekaniikasta ja yleensä maarakenteiden käyttäytymisestä ja kaatopaikan suojausra-kenteiden toimivuudesta.
Eristysrakenteiden tuotehyväksyntämenettelyä on kuvattu tämän raportin lisäksi erilli-sessä raportissa "Kaatopaikan tiivistysrakenteiden - ja materiaalien tuotehyväksyntä.
Menettelytapaopas vapaaehtoiselle tuotehyväksynnälle" /39/, joka sisältää vain menet-telytavan kuvauksen.