Suomessa käytetään rakentamiseen eri kevennysmateriaaleja, joista tässä työssä käsitellään vaahtolasimursketta ja kevytsoraa. Keventeitä käytetään pääsääntöisesti heikolla maape-rällä painumien vähentämiseen ja maaperän vakavuuden lisäämiseen. Keventeillä
vähenne-0
Päästö, kg CO2e/penger-m
Sideaineen määrä, kg/m3 Terra KC50
Päästö, kg CO2e/kenttä-m2
Sideaineen määrä, kg/m3 Terra KC50
Päästö, kg CO2e/penger-m
Stabilointisyvyys, m
Päästö, kg CO2e/kenttä-m2
Stabilointisyvyys, m
tään painavammasta kiviaineksesta tulevia kuormia ja samalla pienennetään painumia, vä-hennetään epäedullisia maaperän liikkeitä ja parannetaan maaperän vakavuutta. Keventei-den etu muihin pohjanvahvistusmenetelmiin on menetelmänsoveltuvuus erilaisiin kohtei-siin ja käytön joustavuus. Joitakin kevennysmateriaaleja käyttäessä voidaan päällysraken-teesta saada routamitoituksen osalta ohuemman materiaalin hyvien routaeristysominai-suuksien johdosta. (Liikennevirasto 2011).
Vaahtolasimurskeen ja kevytsoran lisäksi muita mahdollisia kevennysmateriaaleja ovat mm. EPS-solumuovi, rengasleikkeet ja kokonaiset renkaat, kevytsorabetoni, kivihiilituhkat ja terästeollisuuden kuonat, vaahtobetoni, palaturve ja erilaiset puunjalostuksen sivutuot-teet (Liikennevirasto 2011). Kevytsoraa valmistaa Kuusankoskella toimiva Weber Saint-Gobain Leca-tuotemerkillä (Leca 2021) ja vaahtolasimursketta Uusioaines Oy Forssassa Foamit-tuotemerkillä (Uusioaines 2021). Maarakentamiseen käytetään tyypillisesti KS432-kevytsoraa, jonka rakeisuus on 4–32 mm (Liikennevirasto 2011). Puhallustoimituksessa käytettävä kevytsoralajike on usein 4–20 mm (InfraRYL 2021). Vaahtolasimurskeen tyypil-linen rakeisuus maarakennuskäyttöön on 10–60 mm tuotenimellä Foamit 10/60. (Uusioai-nes 2018)
Vaahtolasimurskeen ja kevytsoran ominaisuudet ovat suhteellisen lähellä toisiaan merkit-tävimmän eron ollessa kitkakulma, mikä on vaahtolasimurskeella isompi. Nororaita (2014) mukaan kevennysmateriaalien alueellinen saatavuus vaikuttaa voimakkaasti materiaalien hintaan, koska vaahtolasimurskeen ja kevytsoran tehtaat sijaitsevat tällä hetkellä pelkästään Etelä- Suomessa. Keventeiden käyttö pohjoisemmassa voi olla kustannustehokkuudeltaan epäedullista suurten kuljetuskustannusten johdosta. Rapal Oy:n FORE-verkkopalvelun pe-rusteella on vaahtolasimurskepenger kirjoitushetkellä noin 20 % kalliimpi kuin kevytsora-penger. Kuljetuskustannukset huomioon ottaen kustannusero voi kaventua tai kääntyä jopa toisinpäin.
Suunnittelu
Painumien osalta voidaan kevennysrakenne suunnitella ns. kokonaiskevennyksenä tai vaih-toehtoisesti osakevennyksenä. Kokonaiskevennys suunnitellaan siten, että uusi rakenne ei aiheuta leikkauspohjan alapuoliseen maakerrokseen lisäkuormitusta. Tämä tehdään kor-vaamalla osa painavammasta pohjamaasta ja pengermateriaalista kevyemmällä materiaa-lilla. Osittaiskevennyksellä korvataan osa pengermateriaalista ja/tai osa pohjamaasta kevy-emmällä materiaalilla, siten, että leikkauspohjan pintaan kohdistuu kuormitus, jonka ai-heuttama painuma on hyväksyttävä. Vakavuus tarkastetaan tapauksessa, jossa kuormitus voi aiheuttaa sortuman maapohjassa. Mitoituksen lopputuloksena saadaan kevennysmate-riaalin paksuus ja tieto valitusta kevennysmateriaalista. Nosteelle mitoitus suoritetaan ta-pauksissa, jossa vedenpinnan taso voi nousta kevennysrakenteeseen. Kevennysrakenteen paksuus on tyypillisesti 0,5–2 m. Kevennysrakenteen suunnittelussa tulee lisäksi huomioida rakenteen toteutettavuus, mahdolliset myöhemmät korjaukset ja aukikaivu, materiaalin saatavuus ja jälkihoito. (Liikennevirasto 2011).
Rakentaminen
Silloin, kun tarvitaan reunapenkereitä, ensimmäisessä vaiheessa rakennetaan tiivistetyt reunapenkereet. Reunapenkereiden väliin kaivupohjalle levitetään suodatinkangas, minkä päälle kevytsoratäyttö rakennetaan kerroksittain. (InfraRYL 2021). Vaahtolasimurskepen-kereelle ei varsinaisesti reunapengertä tarvita materiaalin korkeamman kitkakulman ansi-osta, mutta reunapenkereen avulla voidaan varmistaa tiivistyminen reunoilta (Uusioaines 2018). Suodatinkangas levitetään vaahtolasimurske ja kevytsorakerroksen päälle. Kevytso-raa voidaan toimittaa Kuusankosken tehtaalta ja vaahtolasimursketta Forssan tehtaalta täysperävaunuyhdistelmällä (Nororaita 2014).
Kevytsorapenkereen ja vaahtolasimurskepenkereen rakentaminen on esitetty InfraRYL:ssa ja MaaRYL:ssa. Vaahtolasimurskeen hienontumista levityksen, tasoittamisen ja tiivistyksen aikana on havaittu ja materiaali voi pitkällä aikavälillä jauhaantua rakenteessa hitaasti ja epätasaisesti (Hippeläinen 2019 ja Joona 2020). Vaahtolasimursketta ja kevytsoraa käyttä-essä on kaivanto pidettävä kuivana, koska molempien materiaalien tilavuuspaino on pie-nempi kuin vedellä ja puutteellinen kuivatus saattaa aiheuttaa ongelmia rakentamisen ai-kana. Paikoissa, johon on vaikeata päästää raskailla rakennuskoneilla, voidaan kevennys-materiaali kuljettaa rakennuspaikkaan myös hihnakuljetinautoilla tai puhaltamalla.
Käyttömäärät Suomessa
Käyttömääristä ei ole haastattelujen perusteella urakoitsijoilla eikä rakennuttajilla tilastoja.
Verkkokyselyn vastaajien mukaan käytetään kevytsoraa ja vaahtolasimursketta noin 45 000 m3 vuodessa infrarakentamiseen. Vaahtolasimurskeen tuotantokapasiteetti on Suomen ai-noassa valmistustehtaassa Forssassa vuoden 2016 tehdaslaajennuksen myötä noin 280 000 m3/v (Uusioaines 2018). Vaahtolasimursketta käytetään infrarakentamisen lisäksi vielä muualla rakentamisessa, joten pohjanvahvistukseen käytetään pelkästään osa tuotantoka-pasiteetista. Kevytsoran tuotantokapasiteetit Suomessa eivät ole julkisesti tiedossa. Paatse-man (2021) mukaan Helsingin kaupungilla yleisimmät käytössä olevat kevennysmateriaalit ovat kevytsora, vaahtolasimurske ja EPS-solumuovi.
Hiilijalanjälki
Keventämisen päästölaskenta on tehty kevytsoralle ja vaahtolasimurskeelle. Päästölasken-nan vaiheissa on huomioitu kevytsoran, vaahtolasimurskeen ja kalliomurskeen valmistuk-sesta ja kuljetuksista tulevat päästöt, ylijäämämaan kuljetuspäästöt, kaivutyön, pengertämi-sen ja tiivistämipengertämi-sen päästöt. Kevennysrakenne osittaiskevennys, jossa leikkauspohjan lisä-paine on 10 kPa. Kalliomurskeen osuudeksi penkereestä on oletettu 0,8 m. Laskennassa on kevytsorapenger rakennettu reunapenkereiden väliin. Tarkempi laskentageometria on esi-tetty liitteessä A.
Taulukossa 4.3.1 esitettyjen päästökertoimien perusteella on kevytsoran materiaalin valmis-tusvaiheen päästöt noin 55 % korkeammat kuin vaahtolasimurskeella. Kevytsoraa valmiste-taan paisuttamalla savea 1150 °C lämpötilassa (Leca Finland 2019). Vaahtolasimursketta valmistetaan puhdistetuista ja jauhetuista lasinsiruista ja vaahdotusagentista kuumenta-malla seosta 900 °C lämpötilassa (Uusioaines 2019). Laskennassa käytetyt päästökertoimet
ovat molemmat tiivistetylle materiaalille. Foamit vaahtolasimurskeen ympäristötuoteselos-teessa (2019) ilmoitettu päästökerroin A1-A3 elinkaarivaiheessa on 300 kg CO2e/tn ja kui-vatiheys tiivistettynä 241,5 tn/m3. Leca-kevytsoran ympäristötuoteselosteen (2017) mukai-nen päästökerroin on 114 kg CO2e/tn irtotiheydelle 304 kg/m3. Kevytsoran kuivatiheys tii-vistettynä on 304 kg/m3, joten ympäristötuoteselosteessa on esitetty kevytsoran päästöker-roin tiivistetylle materiaalille. Leca Finland Oy:n tavoitteena on vähentää kevytsoran pääs-töjä noin 30 % vuoden 2022 lopulla luopumalla kivihiilestä Leca-soran tuotannon energian-lähteenä, 50 % vuoden 2023 mennessä ja olla hiilineutraali viimeistään vuoden 2035 men-nessä (Pöysti 2021), joten kevytsoran päästökerroin tulee alenemaan.
Tuotteiden ja materiaalien valmistuspäästöt ovat noin 90 % kokonaispäästöistä ja ne johtu-vat lähes kokonaan kevennysmateriaalien valmistuksesta. Kuljetusvaiheen päästöt ojohtu-vat hie-man alle 10 % kokonaispäästöistä ja loput ovat rakennusvaiheen päästöjä. Kuvassa 4.3.1 on esitetty päästöihin vaikuttavien tuotteiden ja materiaalien, kuljetusten ja työsuoritteiden osuudet kokonaispäästöistä ja kuvassa 4.3.2 päästöjen osatekijät. Kuvassa 4.3.3 on esitetty pengerkorkeuden vaikutus kokonaispäästöihin. Pienemmällä pengerkorkeudella ovat koko-naispäästöt merkittävästi pienemmät, koska kevennysmateriaalia käytetään vähemmän.
Taulukko 4.3.1: Tiivistetylle kevennysmateriaalille käytetyt päästökertoimet.
Materiaali Päästökerroin
kg CO2e/m3 Lähde
Kevytsora 114,0 Leca-soran ympäristötuoteseloste, Leca Finland Oy Vaahtolasimurske 72,45 Foamit vaahtolasimurskeen ympäristötuoteseloste,
Uusioaines Oy
Kuva 4.3.1: Keventämisen päästöt esimerkkitierakenteessa. Pengerkorkeus 2,5 m ja osit-taiskevennys 10 kPa leikkauspohjan paineelle.
Kevytsora
Helsinki Kevytsora Jyväskylä
Vaahtolasi-murske Helsinki
Vaahtolasi-murske Jyväskylä
A5 Työsuoritteet 90 90 90 90
A4 Kuljetukset 402 284 388 356
A1-A3 Tuotteet ja materiaalit 4935 4935 3309 3309
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
Päästö, kg CO2e/penger-m
Kuva 4.3.2: Pengerkevennyksen päästöihin vaikuttavien tuotteiden (A1-A3), kuljetusten(A4) ja työsuoritteiden(A5) päästöt tierakenteessa Pohjois-Helsingissä.