Kierrätetty kerrostalo
Havu Järvelä Diplomityö Aalto-yliopisto
Purettavan rakennuskannan resurssit
osana uudisrakentamista
Tekijä Havu Järvelä
Työn nimi Kierrätetty kerrostalo – Purettavan rakennuskannan resurssit osana uudisrakentamista
Laitos Arkkitehtuurin laitos
Professuuri Resurssitehokkuus ja rakentamisen ympäristövaikutukset Valvoja Matti Kuittinen
Ohjaaja Pekka Pakkanen Päiväys 16.11.2021
Sivumäärä 203+5
Kieli suomi
Avainsanat kiertotalous, betonielementti, purkaminen, kierrätys,
Uudisrakentaminen ei kykene lähitulevaisuudessa perustumaan nykyisessä määrin neitseellisten luonnonvarojen kulutukseen ja uudisrakentamisen määrää on syytä vähentää. Tämä diplomityö tutkii, mitä ja miten purettavan rakennuskannan resursseja voidaan hyödyntää osana kasvavien kaupunkien asuinkerrostalorakentamista. Työ pyrkii kartoittamaan uudisrakentamiseen soveltuvia resursseja ja niiden käytännön uudelleenkäyttöpotentiaalia. Lisäksi tavoitteena on selvittää, miten uudelleenkäytettyjen rakennusosien hyödyntä- minen vaikuttaa suunnittelutyöhön ja mitä muutoksia tarvittaisiin rakennuso- sien laajamittaisen uudelleenkäytön vakiinnuttamiseksi.
Työn teoreettinen osuus koostuu kolmesta osasta. Ensimmäinen osa havainnollistaa saatavilla olevan rakennuskannan resursseja, osien uudel- leenkäytttöpotentiaalia ja nykyisten hyödyntämiskäytäntöjen haasteita. Toinen osa tutkii puretusta rakennuskannasta saatavilla olevien rakennusosien uudel- leen- ja uusiokäytön potentiaalia. Kolmas osa hahmottelee rakennuosien uudel- leenkäytön vaikutuksia suunnittelutyöhön ja rakennusprosesssiin.
Diplomityöhön sisältyy myös suunnitteluosuus, joka pyrkii havainnollistamaan kerätyn tiedon soveltamismahdollisuuksia suunnittelutyössä ja luomaan ymmärrettävän, selkeähahmoisen vision tulevaisuuden urbaanille asuinraken- tamiselle.
Rakennusmateriaalien uudelleenkäyttökohteen osalta tutkimus on rajattu kasvavien kaupunkien uudisasuinkerrostaloihin. Uudelleenkäytettävien osien tarkastelu keskittyy betonielementtirunkoihin ja eritoten pilarirunkojär- jestelmiin, jotka ovat ehjänä purettavuutensa ja purkuvolyyminsä näkökulmis- ta potentiaalisesti merkittävin yksittäinen purettavan rakennuskannan
hyödyntämätön resurssi. Suunnitteluperiaatteiden muutosten osalta tutkimus rajaa tarkastelunäkökulmiksi rakennusprosessin systeemitason muutokset, uudelleenkäytettäväksi suunnittelun periaatteet sekä rakennuksen sisäisen muuntojoustavuuden.
Tiivistelmä
Tekijä Havu Järvelä
Työn nimi Kierrätetty kerrostalo – Purettavan rakennuskannan resurssit osana uudisrakentamista
Laitos Arkkitehtuurin laitos
Professuuri Resurssitehokkuus ja rakentamisen ympäristövaikutukset Työn valvoja Matti Kuittinen
Työn ohjaaja Pekka Pakkanen Päiväys 16.11.2021
Sivumäärä 203+5
Kieli suomi
Abstract
Author Havu Järvelä
Title of thesis Recycled block of flats – Resources of the demolished building stock as a part of new construction
Department Department of Architecture
Professorship Resource-efficient construction and environmental impacts Supervisor Matti Kuittinen
Instructor Pekka Pakkanen
Date 16.11.2021
Pages 203+5
Language Finnish
Keywords circular economy, concrete element, demolition, recycling, reuse, The built environment cannot rely on consuming the current quantity of virgin resources and the amount of new construction should be reduced. This master thesis studies which and how the resources of the demolished building stock could be utilized as a part of expanding cities’ new apartment block
construction. The thesis aims to map the resources of the demolished building materials and illustrate their potential for reuse. Another aim is to examine how the reuse of building parts affects to design work and which systematic
changes should be needed for establishing the extensive use of reclaimed building parts.
Literature review consists of three parts. The first part demonstrates the present resources of demolished Finnish building stock, maps their reuse potential and clarifies the challenges of current downcycling practices. The second part investigates the potential of the available parts for reuse and materials recovery. The third part outlines the effects of building part reuse for design work and the construction process. The thesis includes a separate design part which aims to illustrate the possibilities of the acquired theoretical knowledge in design work and to create a comprehensible, clearly defined vision for the urban apartment block of the future.
The scope of the thesis is defined to the reuse scenarios of building parts as resources for apartment blocks of the growing cities. The research on reused parts is focused to concrete elements and concentrates especially to the common column and beam structures because of their potential for design for disassembly and their broad availability in the demolished Finnish building stock. The third part is approached from the perspectives of construction process systems thinking, the principles of design work for reusing building parts and the adaptability of the designed structures.
Sisällysluettelo
Käsitteet ja määritelmät 8
Johdanto 15
1 Rakennusmateriaalien kiertokulku 19
1.1 Purkamisen motivaatiot ja velvoitteet 21
1.1.1 "Kierrätyksen" monet merkitykset 22
1.1.2 Kustannukset ja hiilijalanjälki verrattuna uudisrakentamiseen 28
1.1.3 Kierrätykseen ohjaavat velvoitteet 35
1.2 Rakennuskanta ja sen resurssit 39
1.2.1 Purettujen rakennusten ikä ja käyttötarkoitus 39
1.2.2 Materiaalien hyödyntämiskelpoisuus 44
1.2.3 Purettujen rakennusten sijainti ja osien kuljettamisen hiilijalanjälki 50
1.3 Purettavien rakennusosien haasteet 53
1.3.1 Vaatimustenmukaisuuden osoittaminen 54
1.3.2 Säärasitus ja haitta-aineet 55
1.3.3 Liitokset 60
1.3.4 Akustiikka ja paloturvallisuus 73
2 Rakennusjäte tulevaisuuden raaka-aineena 74
2.1 Kierrätetyn pilarirungon uudelleenkäyttö 76
2.1.1 Toteutettuja esimerkkejä 77
2.1.2 Pilarirungon muuntojoustavuus asuntosuunnittelussa 84 2.2 Elementoidun ulkoseinän uudelleenkäyttö ja täydentäminen 96
2.2.1 Uudelleenkäytetty ulkoseinä 97
2.2.2 Uudellenkäytetyt julkisivuverhoukset 103
2.2.3 Ikkunat ja julkisivulasijärjestelmät 110
2.3 Tilajako-osien uudelleenkäyttö 114
2.3.1 Tilajakamisen vaihtoehdot 114
2.3.2 Pintojen ja asennusten kierrättäminen 118
3 Uuden elinkaaren suunnitteluperiaatteet 124
3.1 Uudelleenkäytetyistä materiaaleista suunnittelu 126 3.1.1 Elementtien uudelleenkäytön mahdollistaminen 126
3.1.2 Suunnitteluperiaatteet 131
3.1.3 Materiaalin arvon kohottaminen 135
3.2 Uudelleenkäytettäväksi suunnittelu 137
3.2.1 Rakennuksen sisäisten elinkaarien huomioiminen 137
3.2.2 Rakennusosien mitoitus ja kiinnitys 142
3.3 Muuntojoustavuus ja jakaminen 146
3.3.1 Muuntojoustavuutta tukevat ratkaisut 146
4 Kierrätetty kerrostalo 151
4.1 Lähtökohdat, tavoitteet ja rajaus 151
4.1.1 Sijainti 152
4.1.2 Uudelleenkäytetty runko 155
4.1.3 Uudelleenkäytetty ulkoseinä 158
4.2 Tilojen jaottelu ja muunneltavuus 165
4.2.1 Liikennetilat ja rungon muuntojoustavuus 165
4.2.2 Jaetut tilat 170
4.2.3 Asuntojen suunnitteluperiaatteet 173
Johtopäätökset ja suositukset 178
Lähdeluettelo 184
Kuvaluettelo 195
Liitteet 204
Kiitokset 210
Käsitteet ja määritelmät
Määritelmät on suurelta osin sovitettu yhteen Vähähiilisyyden sanakirjan (GBC Finland 2020) sekä Rakennetun ympäristön sanas- ton (Sanastokeskus TSK & Ympäristöministeriö 2020) kanssa ja käsitteille on osoitettu vastaava kansainvälinen englanninkielinen termi. Listattuja käsitteitä on pyritty käyttämään johdonmukaisesti läpi tekstin.
BES-järjestelmä (BES concrete system)
Avoin, vuonna 1970 valmistuneeseen BES-tutkimukseen pohjautu- va, standardoitu betonielementtijärjestelmä. BES-tutkimus kallis- tui suosittelemaan "kantavat seinät" -mallia, jonka mittamoduulit, liitokset ja toleranssit standardoitiin. Järjestelmä yleistyi Suomes- sa nopeasti ja on edelleen käytössä.
Betonin karbonatisoituminen (carbonation of concrete) Sementin neutraloitumisreaktio, jossa kalsiumhydroksidi reagoi ilman hiilidioksidin kanssa. Kun karbonatisoituminen etenee beto- nin sisäisiin harjateräksiin, betonin alkalisuuden suojavaikutus päättyy ja teräs alkaa ruostua.
CE-merkintä (CE-marking)
Vuonna 2013 voimaan tullut merkintä, jolla valmistaja vakuuttaa vapaille markkinoille laskemansa rakennustuotteen ominaisuuk- sien olevan eurooppalaisen harmonisoidun tuotestandardin tai eurooppalaisen teknisen hyväksynnän mukainen. Euroopan komis- sion päätelmien (Ympäristöministeriö 2019a) seurauksena tulevat asetukset tulevat mahdollistamaan tulevaisuudessa myös uudel- leenkäytettyjen rakennustuotteiden CE-merkinnän.
Elinkaaren hiilijalanjälki (whole life carbon emissions)
Hiilijalanjälki, joka sisältää kaikki vaiheet rakenteiden ja tuotteiden hankinnasta purkuun saakka. Jaetaan neljään vaiheeseen: tuote- vaihe (A1–A3), rakentamisvaihe (A4–A5), käyttövaihe (B1–B7) ja pur- kuvaihe (C1–C4).
Ehjänä purkaminen (disassembly)
Purkamisen menetelmä, jossa yksittäiset rakennustuotteet ja rakennusosat irrotetaan ehjinä osakokonaisuuksina niitä proses- sissa rakenteellisesti vaurioittamatta. Voidaan mieltää käänteisenä toimintona alkuperäiselle asentamiselle.
Hiilidioksidi (carbon dioxide)
Hiilestä ja hapesta koostuva kemiallinen yhdiste (CO2), joka ilma- kehässä päästää auringon näkyvää valoa lävitseen, mutta absorboi osan maan pinnalta lähtevästä lämpösäteilystä ja näin lämmittää ilmastoa. Yksi kasvihuonekaasuista.
Hiilidioksidiekvivalentti (carbon dioxide equivalent)
Hiilijalanjäljen yksikkö (CO2e), jossa eri kasvihuonekaasujen ilmas- topäästöt on muunnettu hiilidioksidin vastaavaksi vaikutukseksi ilmakehässä.
Hiili-intensiteetti (carbon intensity)
Syntyneet ilmastopäästöt suhteessa tiettyyn materiaaliin tai aktivi- teettiin.
Hiilijalanjälki (carbon footprint)
Kuvaa tuotteen, toiminnon tai palvelun ilmastovaikutusta, joka on muunnettu hiilidioksidiekvivalentiksi. Ilmausta käytetään raken- nussektorilla usein synonyyminä termille "elinkaaren hiilijalanjäl- ki", vaikka se voi kuvata myös esimerkiksi organisaation vuotuisia ilmastopäästöjä.
Hiilikädenjälki (carbon handprint)
Aktiviteetista, materiaalista tai palvelusta syntyvien ilmastohyöty- jen summa muunnettuna hiilidioksidiekvivalentiksi. Ympäristömi- nisteriön Vähähiilisyyden arviointimenetelmässä (Kuittinen 2019)
"hiilikädenjälki" tarkoittaa koko elinkaaren aikana syntyviä abso- luuttisia ilmastopäästöhyötyjä, joita ei syntyisi ilman rakennus- hanketta.
Hiilinegatiivinen (carbon negative)
Palvelu, toiminto tai materiaali, jonka koko elinkaaren aikana tuot- tamat ilmastopäästöt ovat pienempiä kuin sen ilmakehästä poista- mat kasvihuonepäästöt (hiilinielut) ja nettoilmastopäästö on negatiivinen (hiilijalanjälki-ilmastopäästöhyödyt≤0).
Hiilineutraali (carbon neutral)
Palvelu, toiminto tai materiaali, jonka koko elinkaaren aikana tuot- tamat ilmastopäästöt ja ilmakehästä poistetut kasvihuonepäästöt (hiilinielut) ovat keskenään yhtä suuret ja nettoilmastopäästö on nolla (hiilijalanjälki-ilmastopäästöhyödyt = 0).
Hiilinielu (carbon sink)
Toiminto joka poistaa ilmakehästä hiilidioksidia. Voi olla luonnolli- nen (kasvava metsä), kemiallinen (karbonatisoituva sementti) tai keinotekoinen (hiilidioksidin talteenottolaitteisto).
Hiilivarasto (carbon storage)
Materiaaliin tai tuotteeseen ilmakehästä varastoitunut hiili. Käy- tetään kuvaamaan mm. puuhun yhteyttämisreaktiossa varastoitu- nutta hiiltä, joka kattaa noin puolet puun kuivapainosta.
Ilmastopäästö (greenhouse gas emission)
Ilmastonmuutosta aiheuttavat kasvihuonekaasupäästöt. Yleiskie- lessä synonyyminä käytetään termiä "hiilipäästö".
Jäte (waste)
Prosessissa syntynyt tai yli jäänyt aine/esine, jonka sen haltija on poistanut, aikoo poistaa tai on velvollinen poistamaan käytöstä, sillä se on jäänyt tarpeettomaksi tai luokiteltu arvottomaksi. Yh- destä prosessista jätteeksi luokiteltu materiaali voidaan toisessa prosessissa ottaa talteen, uudelleenkäyttää, uusiokäyttää tai muil- la tavoin hyödyntää.
Käyttöä edeltävä hiilijalanjälki (upfront carbon)
Rakennushankkeessa syntyvä hiilijalanjälki, joka kattaa kaikki ilmastopäästöt, jotka syntyvät ennen kuin rakennus on käytössä.
Kattaa materiaalien valmistuksen, kuljetuksen työmaalle sekä rakentamisvaiheen (elinkaaren vaiheet A1–A5).
Käytön hiilijalanjälki (operational emissions)
Ilmastopäästöt, jotka syntyvät rakennuksen käytön aikaisista ylläpitoon tarvittavista toiminnoista ja materiaaleista, kuten osien vaihdosta, huolloista tai peruskorjauksesta (elinkaaren vaiheet C1–
C4).
Kasvihuonekaasu (greenhouse gas)
Yhdiste, joka ilmakehässä absorboi lämpöä ja palauttaa sitä osit- tain maapallolle. Mm. hiilidioksidi, metaani ja CFC-yhdisteet.
Kiertotalous (circular economy)
Talousjärjestelmä, jossa yhteiskunta kohottaa ja säilyttää sen materiaaleihin sekä hyödykkeisiin sitoutuneen arvon ja estää huk- kamateriaalin tai jätteen syntymisen. Kiertotalouden keinoja ovat mm. tarkoitustaan palvelevien hyödykkeiden elinkaarten pidentä- minen, korjaaminen ja uudelleenkäyttö.
Kierrätys (recycling/downcycling/upcycling)
Materiaalin tai tuotteen käyttäminen sen alkuperäisestä käyttötar- koituksesta poistumisen jälkeen joko uusiokäytön tai uudel- leenkäytön kautta. Suomenkielinen termi ei ota kantaa hyödykkeen arvon ja/tai määrän muutokseen, jonka toimenpide aiheuttaa.
Termi ei myöskään ilmaise, kuinka suuri osa alkuperäisen hyödyk- keen materiaaleista siirtyy jätteeksi toiminnon seurauksena.
Muuntojoustavuus (adaptability)
Rakennukselle määritelty kyky muovautua sen käyttötarkoitusten ja -tapojen sekä ulkoisten olosuhteiden muutoksiin ja näistä ai- heutuviin tarpeisiin mukauttaa rakennuksen osia, osakokonai- suuksia ja järjestelmiä.
Osapurku (partial demolition)
Toiminto, jossa purkaminen kohdistuu tiettyyn kiinteistön osaan tai osakokonaisuuteen. Esimerkiksi kerrostalon ylimpien kerrosten purku, kun alemmat kerrokset jätetään paikalleen.
Päästö (emission)
Yleisesti ihmiskunnan ympäristöön vapauttamat yhdisteet, joilla on haitallisia vaikutuksia esimerkiksi ilmastoon, ilmakehään, vesistöihin tai ihmisten terveyteen.
Rakennuksen elinkaari (building life cycle)
Rakennuksen kaikki vaiheet raaka-aineiden ja tuotteiden hankin- nasta purkuun saakka. Jaetaan neljään vaiheeseen: tuotevaihe, rakennusvaihe, käyttövaihe ja elinkaaren loppu.
Rakennusosa (building element)
Rakennetun kohteen käsitteellisesti itsenäinen aineellinen osa, joka koostuu rakennustuotteista. Tyypillisiä rakennusosia ovat esimerkiksi välipohjat, ulkoseinät ja vesikatot.
Runko-BES-järjestelmä (BES industrial concrete system) BES-järjestelmästä jatkokehitetty järjestelmä toimitila- ja teolli- suusrakentamista varten, joka pohjautuu vuoden 1981 Runko-BES- tutkimukseen. Runko-BES on mittamoduuleiltaan, liitoksiltaan ja toleransseiltaan standardoitu ja perustuu pilari-palkki-runkoon.
Suunnittelukäyttöikä (design working life)
Rakennushankkeeseen ryhtyvän, rakennuttajan tai suunnittelijan määrittämä käyttöikävaatimus, jonka ajan rakenteen voidaan taata säilyvän kunnossa, jos sitä huolletaan asianmukaisesti. Asuinra- kentamisen ohjeellinen suunnittelukäyttöikä Euroopan Unionissa on 50 vuotta. (EU 2002, 28.)
Taloudellinen käyttöaika (economical life time)
Kiinteistön käyttöaika, jonka kuluttua koetaan lineaarisessa ta- lousmallissa kannattavaksi taloudellisista lähtökohdista uusia kohde, parantaa sitä tai lopettaa sen käyttö. Taloudellinen käyttöai- ka voi olla merkittävästi eri mittainen kuin suunnittelukäyttöikä tai
Tekninen käyttöikä (safe life)
Rakennuksen, järjestelmän, rakennusosan tai rakennustuotteen käyttöönoton jälkeinen aika, jolloin sen toimivuusvaatimukset täyttyvät. Yleistävä arvio, joka perustuu aiempiin kokemuksiin ja tietoihin samankaltaisista kokonaisuuksista. Tekninen käyttöikä voi olla merkittävästi eri mittainen kuin suunnittelukäyttöikä.
Tuotehyväksyntämenettely (procedure for product approval) Rakennustuotteiden kelpoistamiseen käytetyt menettelyt, joilla tuotteiden valmistaja voi osoittaa, että CE-merkinnän soveltamisa- laan kuulumaton rakennustuote täyttää maankäyttö- ja rakennus- lain vaatimukset. Ks. rakennuspaikkakohtainen varmentaminen, tyyppihyväksyntä & varmennustodistus.
Rakennuspaikkakohtainen varmentaminen (verification on construction site)
CE-merkitsemättömien rakennusosien tai vapaaehtoisien menette- lyjen (ks. tyyppihyväksyntä, varmennustodistus) ulkopuolelle jää- neiden rakennustuotteiden käytön mahdollistava kansallinen hyväksyntämenettely. Menettelyn vaatimukset ovat kunkin paikalli- sen rakennusvalvontaviraston vapaasti määriteltävissä ja niiden kustannuksista vastaa rakennushankkeeseen ryhtyvä.
Tyyppihyväksyntä (type approval)
Rakennustuotteiden vapaaehtoinen hyväksyntämenettely niille tuotteille, joille ei ole myönnetty CE-merkintää, ei ole myönnetty eurooppalaista teknistä arviointia ja joista säädetään ympäristö- ministeriön tyyppihyväksyntäasetuksissa (Ympäristöministeriö 2018). Tyyppihyväksynnän alle kuuluvia rakennustuotteita ovat mm.
useat vesi- ja viemärilaitteiston osat ja betoniteräsverkot.
Uudelleenkäyttö (reuse)
Alkuperäisestä käyttötarkoituksestaan poistetun hyödykkeen käyttö uudelleen joko sellaisenaan tai korjattuna, samassa tai eri käyttötarkoituksessa. Esimerkiksi oven käyttö uudelleen ovena tai pöytälevynä.
Uusiokäyttö (materials recovery)
Alkuperäisestä käyttötarkoituksestaan poistetun hyödykkeen ma- teriaalien hyödyntäminen esimerkiksi toisen tuotteen valmistuk- sessa. Esimerkiksi metallipalkin sulattaminen toiseksi
metalliesineeksi.
Varmennustodistus (verification certificate)
Rakennustuotteiden vapaaehtoinen hyväksyntämenettely, joka on tyyppihyväksyntää hallinnollisesti kevyempi menettely rakennus- tuotteen hyväksymiselle. Soveltuu niille tuotteille, joille ei ole myön- netty CE-merkintää, ei ole myönnetty eurooppalaista teknistä arviointia, eikä säädetä ympäristöministeriön tyyppihyväksyntäa- setuksissa. Varmennustodistuksen alle kuuluvia rakennustuotteita ovat mm. useat betoni- ja puuelementit sekä valmisbetoni.
Johdanto
Uudisrakentaminen ei kykene lähitulevaisuudessa perustumaan nykyisessä määrin neitseellisten luonnonvarojen kulutukseen ja uudisrakentamisen määrää on syytä vähentää. Euroopan rakenne- tun ympäristön kiertotalouden strategiat painottavat tästä syystä jo olemassa olevan rakennuskannan tilallisten ja materiaalisten resurssien hyödyntämistä (Westerholm 2020, 37). Aikataulu raken- netun ympäristön ilmastopäästörajoituksille on perustelluista syistä äärimmäisen tiivis. Suomessa elinkaaren hiilijalanjäljen raja-arvojen on tavoitteena astua voimaan osana rakennuslupapro- sessia maankäyttö- ja rakennuslain uudistuksen yhteydessä. Näi- hin tavoitteisiin verrattuna Suomessa puretaan jätteeksi
suhteellisesti paljon rakennuskantaa: yli 690 000 neliömetriä vuo- dessa (Huuhka & Lahdensivu 2016, 78). Väestömme ei merkittäväs- ti kasva, mutta siirtyy sijainnillisesti maakunnista kasvaviin kaupunkeihin. Purettavan rakennuskannan resurssit vastaavat tiivistyvien kaupunkien uudisrakentamisen materiaalitarpeisiin ja sopivat yhteen rakennetun ympäristön pienemmän elinkaaren hiilijalanjäljen tavoitteen kanssa.
Kiertotalous luo enemmän töitä kuin se vie, tukee talous- kasvua ja mahdollistaa suuret hiilijalanjälkileikkaukset (Gorgo- lewski 2008; Hestin ym. 2015; Wijkman & Skånberg 2015; Milios ym.
2018; Trinomics ym. 2018; Westerholm 2020). Haasteensa rakennus- sektorilla asettavat tietotaidon puute sekä vanhentuneet käsityk- set kierrättämisen tavoitteista, merkityksistä ja mahdollisuuksista.
Rakennusmateriaalien uusio- tai uudelleenkäyttö kansallisen mit- takaavan asuinrakentamisessa on Suomessa vielä lastenken- gissään, eikä laajempaa, muutosta tukevaa kansallista
tutkimusrunkoa ole julkaistu. Ilmastotavoitteiden saavuttaminen vaatii nopeaa oppimista ja läpileikkaavia muutoksia koko rakenne- tun ympäristön sektorilla.
Tämä diplomityö selvittää miten purettavan rakennuskan- nan resursseja voidaan hyödyntää osana kasvavien kaupunkiem- me asuinkerrostalorakentamista. Tavoitteena on luoda selkeä, ymmärrettävä teoreettinen runko olemassa olevan rakennuskan- nan käyttämättömistä resursseista ja niiden käytännön uudisra- kennuspotentiaalista. Tutkimusmenetelminä ovat
kirjallisuuskatsaus ja ilmastoltaan vertailukelpoisten toteutunei- den kohteiden tutkimus. Tutkimukseen sisältyy teoreettisen tarkas- telun lisäksi myös suunnitteluosuus, joka konkretisoi kerätyn tiedon käyttömahdollisuuksia suunnittelutyössä ja luo ymmär- rettävän, selkeähahmoisen vision tulevaisuuden urbaanille asuin- rakentamiselle.
Tutkimuskohde ja rajaus
Tutkimuskohteena ovat purettavan rakennuskannan uudisrakenta- misen käyttöön soveltuvat resurssit. Tutkimuksen tavoitteena on, että se mahdollistaa suurten rakennusmateriaalimäärien uudel- leenkäytön teollisiin tuotantotapoihin soveliailla, selkeästi hallitta- villa purku-, suunnittelu- ja rakentamisprosessien muutoksilla.
Näin ollen tutkimus on rajattu purkamisen suurinta volyymiä edus- tavaan 1950–90-lukujen rakennuskantaan ja sille tyypillisiin stan- dardoituihin betonielementti- sekä pilarirunkorakenteisiin.
Rakennusmateriaalien uudelleenkäyttökohteen osalta tutkimus on rajattu kasvavien kaupunkien uudisasuinkerrostaloi- hin. Uudelleenkäytön rajaus pitää sisällään BES-elementtijärjes- telmän, mutta keskittyy erityisesti pilarirunkojärjestelmiin, jotka ovat ehjänä purettavuutensa ja purkuvolyyminsä näkökulmista potentiaalisesti merkittävin yksittäinen hyödyntämätön purettavan rakennuskannan resurssi.
Uudisrakentamisen sijaan esimerkiksi tilojen käytön tehos- taminen tai niiden peruskorjaaminen uudelleenkäytetyillä osilla voi olla merkittävästi uudisrakentamista resurssitehokkaampi lähtö- kohta. Tämä tutkimus rajaa tarkastelun uudelleenkäytettyjen ra- kennusosien käyttöön uudisrakentamisessa, vaikka sen huomiot voivat palvella myös korjausrakentamisen tarpeita. Rajausta perus- tellaan uudisrakentamisen merkittävällä määrällä ja potentiaalilla pienentää rakennussektorin ilmastopäästöjä eritoten seuraavan kymmenen vuoden aikajänteellä.
Suunnitteluperiaatteiden muutosten osalta tutkimus rajaa tarkastelunäkökulmiksi rakennusprosessin systeemitason muu- tokset, uudelleenkäytettäväksi suunnittelun periaatteet sekä muuntojoustavuuden. Suunnitteluosuuden osalta työ on rajattu Suomen 1960–90-lukujen toimistotalojen pilarirunkojen tavan- omaisiin mittoihin ja rakenteisiin. Uudelleenkäytettyjen osien
alkuperäiseksi käyttötarkoitukseksi on valittu käyttö rakennuksis- sa. Valinta on tehty kelpoisuuden osoittamisen ja riittävän laajan materiaalivalikoiman näkökulmista, vaikka esitettyjen vaihtoehto- jen rinnalle voisi perustellusti esittää myös esimerkiksi teollisten prosessien hukkavirroista prosessoituja uudisrakennustuotteita.
Suunnitteluosuudessa esitetty massoittelu ja julkisivumateriaalit on sovitettu sitä varten valitun tontin ja tutkimuksen kirjoittami- sen hetkellä ajantasaisen kaavan vaatimuksiin.
Tutkimuskysymykset ja -menetelmät
Tutkimuskysymykset
•Mitkä olevan, purettavan rakennuskannan resurssit ovat olennai- sia hyödyntää uudisrakentamisen raaka-aineina?
•Millä keinoin ja missä määrin uudelleen- tai uusiokäytettyjä rakennusmateriaaleja kyetään käyttämään teollisessa asuinker- rostalorakentamisessa?
•Mistä ja minkä ikäisestä purettavasta rakennuskannasta uudis- rakentamisen materiaalit on olennaisinta kerätä?
•Miten kierrätettyjen materiaalien käyttö vaikuttaa suunnittelu- työhön?
•Mitä muutoksia tarvitaan uudelleenkäytettyjen osien käytön mahdollistamiseksi uudisrakentamisessa?
Tutkimusmenetelmät
Tutkimusmenetelminä ovat kirjallisuuskatsaus ja ilmastoltaan vertailukelpoisten toteutuneiden kohteiden tutkimus. Kirjallisuus- katsauksen tietoja on hyödynnetty sen jälkeen toteutetussa suun- nitteluosiossa, jonka löydöksiä on sidostettu osaksi
kirjallisuuskatsausta ja tutkimuksen johtopäätöksiä.
1 Rakennusmateriaalien kiertokulku
Suomalainen rakennussektori on yksi Euroopan tehokkaimmista purkajista. Suomessa on purettu rakennuksia vuosien 2000–2012 välillä yli yhdeksän miljoonaa neliömetriä (Huuhka & Lahdensivu 2016, 79). Purkamisen on ennustettu koko Euroopassa kiihtyvän entisestään. Kiihtyvään purkamiseen ovat johtaneet ympäri maail- maa rakentamista lisänneet sosioekonomiset muutokset. (Fatta ym. 2003, 81; Poon ym. 2004, 799; Müller 2006, 150.) Samaan aikaan rakentamisen aiheuttamia ilmastopäästöjä pyritään vähentämään maailmanlaajuisella tasolla 45 % seuraavan kymmenen vuoden aikana (IPCC 2018) ja kansallisella tasolla 25 % seuraavan viiden vuoden aikana (Ympäristöministeriö & Bionova Ltd 2021, 35).
Uudisrakentaminen on nykytilassaan hiili-intensiivistä, ei pääasiallisesti ylläpidä olevan rakennuskannan hiilivarastoa, ja nykytiedon valossa kiihdyttää kasvihuoneilmiön kehittymistä.
Kaikista vähiten ilmastopäästöjä suhteessa saavutettuihin hyötyi- hin luo jo olemassa olevan rakennuskannan ylläpitäminen, kor- jausrakentaminen ja tarpeiden vaatiessa myös käyttötarkoitusten muuttaminen (Itard & Klunder 2007, 266; Heinonen ym. 2011, 1179;
Heinonen ym. 2012, 2889; Huuhka ym. 2021, 106). Tiivistyvillä kau- punkiseuduilla on kuitenkin kasvavaa painetta tuottaa uutta asun- tokantaa, joka on tähän mennessä sijoitettu joko uusille asuin- alueille tai tiivistämään olemassa olevaa kaupunkirakennetta.
Päästörajoitusten perustellun ja tiukan aikataulun sekä edelleen jatkuvan kaupungistumisen muodostamassa tilanteessa on epärealistista esittää, ettei Suomessa rakennettaisi tästä edespäin enää lainkaan uusia asuinkerrostaloja. Uudisrakentami- sessa ilmastopäästötavoitteisiin yritetään päästä lisäämällä puun käyttöä uusiutumattomien, neitseellisten rakennusaineiden kor-
vaajana. Ratkaisun on arvioitu vähentävän betonirakentamiseen verrattuna tuotevaiheen hiilijalanjälkeä noin 20–30 % (Huuhka ym.
2021, 106), joka ei ole ilmastopäästövähennystavoitteidemme ra- joissa riittävästi. Nykyisenkaltainen mineraalipohjaisten materiaa- lien tuotanto ylittää jäljellä olevan hiilibudjettimme, vaikka käytetyt uusiutumattomat materiaalit tuotettaisiin täysin hiilineutraalilla energialla (Sitra 2018, 15).
Avainasemassa on pohtia, kuinka jo olemassa olevia, vuosi- kymmeniä sitten tuotettuja rakennusmateriaaleja voidaan uudel- leenkäyttää, jotta uuden materian louhintaan, prosessointiin ja kuljettamiseen liittyviä ilmastopäästöjä ei ole enää tarpeen luoda.
Olemassa olevien uusiutumattomien materiaalien uudelleen- ja uusiokäytöllä kyetään leikkaamaan päästöjä yli puolella (Sitra 2018, 14–19). Tässä luvussa tarkastellaan mihin näkemyksiin ja uskomuk- siin nykyinen purkamistapamme perustuu, mitä teolliseen uudis- rakentamiseen sopivia resursseja rakennuskannassamme on tarjolla ja mitä haasteita nämä rakennusmateriaalit sisältävät.
1.1 Purkamisen motivaatiot ja velvoitteet
Suomessa puretaan rakennuksia, joiden tekninen käyttöikä on yli 200 vuotta ja rakennetaan tilalle rakennuksia, jotka puretaan suun- nittelukäyttöiän päätyttyä 50 vuoden iässä. Prosessin merkittävinä tekijöinä ovat rakennusten taloudellisen käyttöajan, suunnitte- lukäyttöiän ja teknisen käyttöiän väliset ristiriidat ja niihin liittyvät vastuuriskit. Mikäli tilaajan vaatima rakennuksen suunnitte- lukäyttöikä on taattu viideksikymmeneksi vuodeksi, mikä taho ottaa vastuulleen seuraavat 150 vuotta? Hradil ym. (2014, 18) esittävät, että rakennusmateriaalien ja -järjestelmien tekniset ominaisuudet eivät määrittele rakennuksen purkuikää, vaan sen tekevät vallalla olevat ideologiat ja arvot. Haluttomuus ylläpitää suunnittelukäyttöiän ylittäneitä rakennuksia vihjaavat näistä taustalla olevista arvoista. Rakennuksissa uutuus on arvo, jota perustellaan usein epäloogisuuden rajan tuolle puolen. Rakennus- kantamme pitkäikäisyys ja sen ylläpitäminen on merkittävin keino hiilidioksidipäästöjen estämiseksi. Jopa kokonaan puisena toteute- tut, väliaikaiseksi suunnittellut ja siirtämiseen soveltuvat raken- nukset ovat koko elinkaaren suhteelliselta hiilijalanjäljeltään huomattavasti vuoden 2025 tavoitteita korkeammat (Hirvonen &
Torvinen 2021, 62). Elinkaareltaan nykyisen mittaiset tai sitä ly- hyemmät väliaikaiset rakennukset eivät vähennä uudisrakentami- sen ilmastopäästöjä sen nykytasosta.
Muuntojoustavuuden tai sen puutteen vaikutusta raken- nuksen purkuikään ei ole tilastollisesti nähtävissä. Kerroskorkeu- deltaan ja avoimelta pohjaltaan ylivoimaisesti muuntojoustavin rakennuskantamme ovat teollisuus-, toimisto- ja liikerakennukset.
Näiden muuntojoustavien tilojen keskimääräinen purkuikä on kuitenkin 15 vuotta pienempi kuin muuntojoustamattomalla asuin- rakennuskannallamme (Huuhka 2016, 43). Muuntojoustavuuden
sijaan merkittävässä roolissa ovat sijainti & rakennusten omista- juusjakauma: usean omistajan asuinrakennuksissa purkupäätöstä on vaikeampi tehdä kuin yksittäisen omistajan toimesta.
Käytetty, testattu ja uudelleenkäytetty rakennusosa toimii rakenteellisesti samalla tavoin kuin uusikin. Tässä alaluvussa tarkastellaan kolmea pääoletusta, jotka vaikuttavat rakenneosien uudelleenkäyttöön Suomessa: käsitystä "kierrättämisestä", käsi- tystä kierrätysmateriaaleilla rakentamisen suhteellisista kustan- nuksista ja voimassa olevaa lainsäädäntöä.
1.1.1 "Kierrätyksen" monet merkitykset
Suomessa syntyy vuosittain kaksi miljardia kiloa rakennusjätettä, jota ei hyödynnetä uudisrakentamisen resurssina, eikä uudel- leenkäytetä. Uudelleenkäytön sijaan rakennusaineet määritellään käyttönsä jälkeen jätteeksi, joka poltetaan tai haudataan maan alle piiloon (kuvio 1) ja prosessia luonnehditaan kierrätykseksi. Vastaa- va arvomaailma on esillä myös monessa muussa EU-maassa. Vaik- ka Saksa kierrättää paperilla 89,5 % rakennussektorin jätteestä, kattaa mineraalipohjaisista rakennusosista tehty murska todelli- suudessa 77,8 % materiaalien prosessoinnista (Hillebrandt ym.
2019, 13). On oleellista huomata, että betoniseinien murskaaminen tiepohjaksi, pengerryksiksi tai maatäytöiksi (Lehtonen 2019, 66–68) on toimintatapa, joka ei olennaisesti vähennä uudisrakentamisen ilmastopäästöjä. Polttamalla tai murskaamalla "kierrätettyjen"
materiaalien arvo ei pääosin säily. Tällä tavoin käsiteltyjä materiaa- leja ei voida enää uudelleenkäyttää alkuperäisissä, arvokkaammis- sa tarkoituksissaan, eikä niillä kyetä korvaamaan alkuperäisen käyttötarkoituksen vaatimaa neitseellisten luonnonvarojen laaja- mittaista ylikulutusta (Hiete ym. 2011, 335; Hillebrandt ym. 2019, 18).
Murskaaminen ja polttaminen piilottaa rakennuksen elinkaaren lopussa muodostuneen hukkamateriaalin näkyvistä, muttei ehkäi- se hiili-intensiivisten materiaalien ilmastopäästöjen pääasiallista lähdettä, eli niiden uudistuotantoa.
Kuvio 1 Talonrakennusjäte ja sen hyödyntäminen Suomessa
Jätelaji Päähyödyntämiskohde
puupohjainen jäte Energiahyödyntäminen: poltto
metallijäte Materiaalihyödyntäminen: romuteräksen
valmistus
mineraali- ja kiviainekset Materiaalihyödyntäminen: maarakentaminen
sekalainen jäte
Puu, metallit ja kiviaines kuten yllä.
Hienojakoinen osa kaatopaikan rakenteisiin.
Polttokelpoinen jäte energiahyödyntämiseen.
Loput 10 % kaatopaikalle.
käsittelemätön jäte Ei hyödyntämistä, kaatopaikkasijoitus.
Betonielementtien kierrätys murskeena
Purettujen betonielementtien perinteiset uusiokäytön hyödyllisyys- luokat ovat vähäinen hyödyllisyys, kuten maatäytöt, keskinkertainen hyödyllisyys, kuten teiden pohjustaminen ja korkea hyödyllisyys, kuten käyttö osana uusien rakennusosien tuotantoa (Winter & Hender- son 2003, 226). Kolmitahoinen malli on osaltaan vanhentunut, sillä betonimurskan käyttäminen edes korkeassa hyödyllisyysluokassa uusien rakennusosien raaka-aineena ei merkittävästi vähennä uudisbetonin tuotevaiheen hiilijalanjälkeä. Vaikka kierrätettyä betonimursketta sisältävä kierrätysbetoni vaatiikin tavanomaista uudisbetonia huomattavasti vähemmän soraa, on sillä tutkimus- ten mukaan jopa uudisbetonia suurempi hiilijalanjälki (Weil ym.
2006, 2004; Asam 2007b, 6; Rosen 2019, 19). Jos betonimurskeen ja uudistuotetunsoran suhdetta ja valmistustapoja optimoidaan, saavutetaan nykytiedon valossa noin 5–8 % tavanomaista betonia pienempi hiilijalanjälki (Lendager & Pedersen 2020, 190), joka ei riitä hiilineutraaliustavoitteiden kannalta riittäviin ilmas- topäästövähennyksiin. Hiilijalanjälkitiedon valossa purettavia elementtejä ei kannata tulevaisuudessa käsitellä nykyisellä tavalla murskeeksi, vaan elementoidut rakenteet olisi perusteltua irrottaa ja uudelleenkäyttää samanlaisina kokonaisuuksina kuin ne on alun perin rakennettukin.
Betonisten elementtijärjestelmien ehjänä purkamisesta on Suomessa hyvin vähän kokemusta. Harvat testiprojektit (Kauranen 2001; Hagan 2013) on toteutettu yksittäiskohteina, eivätkä ne ole aloittaneet laajemmin uutta toimintatapamallia. Esimerkkinä ehjänä purkamisesta Suomessa on Koy Raahen Kummatin osapur- ku (kuva 1). Tämän sijaan esimerkkejä suuremman mittakaavan ehjänä puretuista kohteista sekä rakennusosien kokonaisvaltai- sesta uudelleenkäytöstä löytyy mm. Alankomaista, Ruotsista, Sak- sasta ja Tanskasta (Eklund & Dahlgren 2003; Friedrich & Stahl 2015; Huuhka ym. 2019; Lysgaard Vind ym. 2020).
Teräsrakenteiden kierrätys sulattamalla
Muista rakennusmateriaaleista poiketen teräsrakenteet kyetään sulattamaan uuteen muotoon ja ne säilyttävät uusiokäytössä ta- loudellisen arvonsa. Tästä huolimatta lähes puolet eurooppalaises- ta terästuotannosta pohjautuu edelleen neitseellisiin raaka- aineisiin (BIR 2020, 15). Uudelleenkäytetyillä teräsrakenteilla on huomattavasti uusiokäytettyjä teräsrakenteita pienempi elinkaa- ren hiilijalanjälki. Jotta teräksen hiilidioksidipäästöt puolittuisivat uudistuotantoon verrattuna, tarvitaan kuusi uusiokäyttökertaa tai vastaavasti vain yksi uudelleenkäyttökerta (Hradil ym. 2014, 39).
Teräs on tuotevaiheeltaan mm. betoniin verrattuna erittäin hiili-in- tensiivinen materiaali, jonka takia uudelleenkäytöllä saavutettu hiilijalanjälkivähennys on merkittävä.
Kuva 1 Koy Raahen Kummatissa rakennusten osapurussa käytettiin betonielementtien ehjänä purkamisen periaatteita (Hagan 2011).
Teräsrakenteiden kelpoisuus uudelleenkäyttöön voidaan koeistaa ja todistaa (Winters-Downey 2010; Hradil ym. 2014, 39–40) ja tutkittu käytännön toteutus on osoittautunut mahdolli- seksi (Gorgolewski 2017, 96). Sitran raportti (2018, 15) osoittaa, että ilmastotavoitteiden saavuttamiseksi edes täysin vähähiilisellä energialla aikaansaatu terästuotanto ei välttämättä ole hiilija- lanjäljeltään riittävän pieni. Raportin mukaan uudelleenkäyttö on olennainen kehityssuunta myös teräsrakenteiden osalta. Teräsra- kenteiden uudelleenkäytön etuna ovat niiden helposti irrotettavat ja uudelleenkiinnitettävät liitokset (alaluku 1.3.3). Teräsrakenteiden vähemmän hiili-intensiivisen kierrätyksen tulevaisuuden suositus on, että rakenteet uudelleenkäytettäisiin mahdollisimman monta kertaa ennen uusiokäyttöä.
Puurakenteiden kierrätys polttamalla
Puutavaran uudelleenkäytössä on luonnehdittu useita haasteita, kuten puun epätasainen laatu, määrä ja mitoitukselliset ongelmat (Huuhka 2018, 130). Luonnehdittujen haasteiden ja niiden taustalla olevien asenteiden seurauksena suuri osa puretuista puurakenneo- sista poltetaan ja käytetään hiilijalanjäljeltään suureen energian- tuotantoon. Polttamiskäytäntö on materiaalin matalan elinkaaren hiilijalanjäljen oletukseen verrattuna lähtökohtaisesti ongelmalli- nen. Ajatus puusta hiilivarastona toimii vain tapauksessa, jossa rakennustuotteessa puu säilyy kauemmin kuin uuden puun kestää kasvaa (Myller 2015, 25). Tällä hetkellä suomalaisessa talous- metsässä kasvava puu kasvaa noin 80 vuotta ja Suomessa puret- tujen asuinrakennusten keskimääräinen ikä purkuhetkellä on vain 58 vuotta (alaluku 1.2.1). Uudisrakentamisen raaka-aineena käytetty puu ei ehdi toimia hiilivarastona, jos se poltetaan ennen kuin uusi puu on ehtinyt kasvaa. Huolimatta kansallisesti laajoista talous- metsistä, on puisten rakennustuotteiden elinkaaren hiilijalanjäljen vähentämisen kannalta syytä harkita puulla olevan myös uudel- leenkäyttöarvoa.
Puurakenteiden elinkaaren pidentäminen uudelleenkäytön avulla yli 80–100 vuoteen luo puurakenteista oletusten kaltaisen hiilivaraston. Puun elinkaaren pidentämiseksi on ehdotettu puun moniportaisen kierrätyksen mallia. Moniportaisella kierrätyksellä
arvioidaan elinkaaren pidentämisen lisäksi saavutettavan joka kierrätysportaalla 29 % polttamista pienempi hiilijalanjälki (Risse ym. 2019, 114–118).
Puutavaran uudelleenkäytön ja uusiokäytön mahdollisuu- det ovat sitä moninaisemmat, mitä suuremmasta sahatavarasta on kyse (kuvio 2). Uudelleenkäytön hyödyt korostuvat eritoten suu- remman mittaluokan sahatavarassa. Kuitenkin myös keskisuuren poikkileikkauksen kierrätetty C16-luokituksen omaava puutavara soveltuu teknisesti käytettäväksi mm. CLT- ja MHM-massiivipuuele- menttirakenteissa. Puutavaran laadun tarkastamiseen ja toimitta- miseen tulisi kuitenkin syntyä väliporras, jotta puhdistettua, lujuusluokiteltua ja lajiteltua puuta kyettäisiin käyttämään ele- menttituotannossa uudispuuhun verrattuna kilpailukykyiseen hintaan. (Suonpää 2021.) Puun uudelleenkäytön rajoitteena onkin usein sen laatuluokituksen todistaminen (alaluku 1.3.1) ja puun lajittelusta sekä puhtaudesta vastaavan väliportaan puuttuminen.
Kuvio 2 Moniportainen puun kierrätys alentaa puuosien dimensioita ja arvoa hitaammin kuin välitön polttaminen (Sakaguchi 2014, 53).
uudelleenkäyttö
jatkojalostus
1. uusiokäyttö
2. uusiokäyttö
lastu-, tai kuitulevy paperimassa
energian keruu
poltto puutuote
liimapuutuotteet
1.1.2 Kustannukset ja hiilijalanjälki verrattuna uudisrakentamiseen
Suomessa on 2000-luvun alussa arvioitu, ettei elementtien ehjänä purkaminen ole taloudellisesti kannattavaa (Kauranen 2001, 33).
Ehjänä purkamisen arviointi koostui yhden työpäivän mittaisesta kokeilusta yhdessä kerrostalossa, eikä toimintatapaa jatkettu tai pyritty tämän yksittäisen työpäivän jäljiltä kehittämään. Laajem- mat tutkimukset kuitenkin osoittavat selkeää näyttöä siitä, että kiertotalous lisää työpaikkoja ja tukee kansantalouden kehitystä (Hestin ym. 2015; Wijkman & Skånberg 2015; Milios ym. 2018; Trino- mics ym. 2018; Westerholm 2020). Uudisrakentamiseen verrattuna myös mm. korjausrakentamisen koetaan Suomessa olevan kallista, vaikka viimeisimmän tutkimustiedon valossa korjaaminen on elinkaaren aikana pääasiallisesti uudisrakentamista edullisempaa (Ala-Kotila ym. 2021, 70–71). Uudismateriaaleilla rakentamisen enna- koitavuus ja sen muodostama edullisuus on yhä vallalla oleva ajattelu- ja arvotustapa. Uudistuotannon ihannointi ja uudistuo- tantoon optimoidut tuotantoprosessit selittävät osaltaan, miksi ehjänä purkamisen ja kierrätysmateriaaleilla rakentamisen koe- taan olevan lähtökohtaisesti vaivalloista ja kallista.
Tanskassa toteutettujen rakennustuotteiden uudel-
leenkäytön pilottikohteiden valossa vaikuttaa, että massatuotettui- na osa uudelleenkäytetyistä rakennusosista on uudistuotteita huokeampia valmistaa (kuvio 3). Pilottikohteen kokonaiskustan- nukset olivat noin 4 % tavanomaista uudistuotantoa huokeammat (kuvio 4). Alankomaissa ehjänä purettujen rakennuosien myymisen on arvioitu olevan uudisosia taloudellisesti kannattavampaa ja olevan purkajalle loppusijoitusta huomattavasti edullisempaa (Icibaci 2019, 132). Myös ehjänä puretuilla betonielementtiosilla rakentamisen kustannukset ovat ulkomaisten esimerkkien valossa uudistuotettujen elementtien kanssa verrattain kilpailukykyisiä.
Ehjänä puretuista betonirungon rakennusosista rakentamisen on Saksassa arvioitu varmuuskertoimet huomioiden olevan noin 26 % uudiselementeistä rakentamista huokeampaa (Asam 2007a, 190).
Alankomaissa tehdyn arvion mukaan uudelleenkäytetyillä, ehjänä puretuilla, esivalmistetuilla betonielementeillä rakentaminen on valmiin rakennuksen neliöhinnassa tarkasteltuna noin 4 % uudis-
tuotetuilla osilla huokeampaa (Glias 2013, 132). Purkumateriaalien uudelleenkäytön toteutumista ohjaavat kuitenkin voimakkaasti paikalliset purkamisen, kuljettamisen ja loppusijoituksen kustan- nukset (Hiete ym. 2011, 345)
Kuvio 3 Tanskalaisten pilottikohteiden uudelleenkäytettyjen raken- nusosien valmistuskustannukset verrattuna uudistuotteen myynti- hintaan (Lendager & Pedersen 2020).
Yksittäisistä toteutuneista pilottikohteista tai tutkimuksis- ta ei ole perusteltua vetää johtopäätöksiä siitä, että uudelleenkäy- tetyistä rakennusosista rakentaminen olisi Suomessa joka tilanteessa uudistuotettuja materiaaleja huokeampaa. Raken- nusprosessin kuluihin ja niihin sisältyviin varmuuskertoimiin vaikuttavat olennaisesti prosessin epävarmuustekijät, kuten kel- poistaminen (alaluku 1.3.1) sekä rakennushankkeeseen ryhtyvälle aiheutuva taloudellinen riski (alaluku 3.1.1). On kuitenkin olennaista kyseenalaistaa, kuinka suurelta osin Suomessa vallalla oleva ajat- telu- ja toimintatapamalli perustuu omaksuttuihin asenteisiin ja riskien välttämiseksi suurennettuihin katteisiin.
Kuvio 4 Tanskalaisen uudelleen- ja uusiokäytetyistä materiaaleista rakennetun rakennukset kustannukset verrattuna tavanomaiseen tanskalaiseen uudistuotantoon (Lendager & Pedersen 2020).
Hiilijalanjälki
Uudisrakentamisessa on yleistynyt purkavan uudisrakentamisen malli (Huuhka & Lahdensivu 2016, 82), jolla on olemassa olevan rakennuskannan peruskorjaukseen verrattuna suurempi elinkaa- ren hiilijalanjälki (Lampinen & Huuhka 2021, 27). Asuinkerrostalon tapaustutkimuksessa (Ala-Kotila ym. 2021, 67–69) asuinkerrostalon ylläpito ja peruskorjaus on osoittautunut läpi elinkaarensa uudis- rakentamista perustellummaksi niin pienemmän elinkaaren hiilija- lanjälkensä kuin edullisempien kustannustensa näkökulmasta.
Jopa suuren peruskorjauksen tapauksessa olemassa olevan raken- nuksen elinkaaren hiilijalanjälki on noin 26 % pienempi ja kustan- nukset noin 15 % pienemmät kuin vastaavalla uudisrakennuksella (Huuhka ym. 2021, 108). Jos tarkastellaan koko rakennuskantaa, on kuitenkin huomioitava, että osassa tapauksista korjaus on erittäin vaativaa, eikä uudisrakentamiselta ole kansallisella mittakaavalla ja lyhyellä aikajänteellä mahdollista välttyä.
Jos perustuksia ei lasketa mukaan tarkasteluun, kes- kimääräisen uudisasuinrakennuksen hiilijalanjäljeksi on 50 vuo- den tarkastelujaksolla arvioitu 15,5 kg CO2e/m²/a ja
hiilikädenjäljeksi -3,4 kg CO2e/m²/a (Ympäristöministeriö & Biono- va Ltd 2021, 17). Perustuksilla ja pysäköintijärjestelyillä on tämän lisäksi merkittävä vaikutus asuinrakennuksen hiilijalanjälkeen (kuvio 5). Laajojen perustusten ja pysäköintijärjestelyiden luonne ovat lähtökohtaisesti tonttikohtaisten vaatimusten sanelemia.
Niitä ei ole syytä ensisijaisesti vähentää korvaamalla rakennusma- teriaaleja, vaan välttämällä runsasta perustusta vaativien alueiden kaavoittamista sekä pienentämällä alueellisia tehokkuusluku- tai pysäköintivaatimuksia. Esimerkiksi Helsingin paalutetuille täyttö- maille suuntautuva uudisrakentaminen (Jätkäsaari, Sompasaari, Koivusaari) sekä asemakaavoissa maan tai pihakannen alle sijoi- tettavan pysäköinnin velvoite ohjaa lähtökohdiltaan tavanomaista suuremman hiilijalanjäljen omaavaan uudisrakentamiseen.
Uudelleenkäytettyjen rakennustuotteiden käytön vaikutus uudisrakentamisen hiilijalanjälkeen on merkittävä. Keskimääräi- sen uudisasuinrakennuksen materiaalien tuotanto edustaa noin 36
% rakennuksen elinkaaren hiilijalanjäljestä ja materiaalien kuljetus työmaalle vain 1 % (Ympäristöministeriö & Bionova Ltd 2021, 17).
Ehjänä purettavien betonisten osien irrottamisen, kuljetuksen ja varastoinnin huomioiva hiilijalanjälki on noin 98 % uuden ontelo- laatan valmistamista pienempi (Asam 2007b, 6; Rakennustietosää- tiö RTS 2019). Vastaavia tuloksia on arvioitu myös muille
rakenneosille (kuvio 6). Ikkunoiden ja betonielementtien uudel- leenkäytön elinkaaren hiilijalanjälki on arvioitu 95–96 % pie- nemmäksi kuin vastaavilla uudistuotetuilla rakennustuotteilla (Andersen ym. 2020, 386).
Kuvio 5 Perustusten ja pysäköinnin vaikutus hiilijalanjälkeen (Ympäristöministeriö & Bionova Ltd 2021, 25).
Kuvio 6 Uusien ja uudelleenkäytettyjen rakennusosien hiilijalanjäl- ki valmistuksesta tehtaan portille (A1-A3) (Andersen ym. 2020, 385).
1.1.3 Kierrätykseen ohjaavat velvoitteet
Rakennustuotteiden tuotevaiheen matalampiin ilmastopäästöihin ja purettavien rakennusosien uudelleenkäytön valmisteluun ohja- taan ja velvoitetaan lainsäädännössä. Laeissa ja asetuksissa vel- voitettua purettavien rakennusosien uudelleenkäyttöön
valmistelua ei kuitenkaan tapahdu, vaan puretut rakennusmateri- aalit pääasiallisesti prosessoidaan maan alle haudattavaksi murs- keeksi tai poltetaan energiaksi (alaluku 1.1.1), mitä Valtioneuvoston asetus jätteistä 179/2012 16§eritoten pyrkii välttämään. Ajantasaisten lakien ja käytännön toimien seurausten välillä vaikuttaa olevan suuri ristiriita, eikä velvoitteiden välttelystä juuri osoiteta sanktioi- ta. Tähän saattavat vaikuttaa mm. pykälissä esiintyvät epämääräi- set ilmaukset, kuten "mahdollisuuksien mukaan", jotka kyetään tulkitsemaan tarpeen mukaan kummalla tavalla tahansa.
Valtioneuvoston asetus jätteistä 179/2012
15§Rakennus- ja purkujätteen määrän ja haitallisuuden vä- hentäminen
"Rakennushankkeeseen ryhtyvän on huolehdittava hankkeen suun- nittelusta ja toteuttamisesta siten, että jätelain 8§:n mukaisesti otetaan talteen ja käytetään uudelleen käyttökelpoiset esineet ja aineet ja että toiminnassa syntyy mahdollisimman vähän ja mahdollisimman haitatonta rakennus- ja purkujätettä."
16§Rakennus- ja purkujätteen erilliskeräys ja hyödyntäminen
"Rakennus- ja purkujätteen haltijan on järjestettävä jätteen erillis- keräys siten, että mahdollisimman suuri osa jätteestä voidaan jätelain 8
§:n mukaisesti valmistella uudelleenkäyttöön taikka muutoin kierrättää tai hyödyntää. – – Tavoitteena on, että 1 ja 2 momentissa tarkoitetuin toimin vuonna 2020 hyödynnetään muutoin kuin energiana tai polttoaineeksi valmistamisessa vähintään 70 painoprosenttia raken- nus- ja purkujätteestä, kallio- tai maaperästä irrotettuja maa- ja kiviaineksia sekä vaarallisia jätteitä lukuun ottamatta. – –"
Maankäyttö- ja rakennuslaki 132/1999
139§Purkamisluvan edellytykset
"– – Lupahakemuksessa tulee selvittää purkamistyön järjestämi- nen ja edellytykset huolehtia syntyvän rakennusjätteen käsittelystä sekä käyttökelpoisten rakennusosien hyväksi käyttämisestä."
154§Rakennuksen purkamisen järjestäminen
"Rakennuksen tai sen osan purkaminen tulee järjestää niin, että luodaan edellytykset käyttökelpoisten rakennusosien hyväksikäyttämiselle ja huolehditaan syntyvän rakennusjätteen käsittelystä."
Jätelaki 1072/1993
8§Yleinen velvollisuus noudattaa etusijajärjestystä
"Kaikessa toiminnassa on mahdollisuuksien mukaan noudatettava seuraavaa etusijajärjestystä: Ensisijaisesti on vähennettävä syntyvän jätteen määrää ja haitallisuutta. Jos jätettä kuitenkin syntyy, jätteen halti- jan on ensisijaisesti valmisteltava jäte uudelleenkäyttöä varten tai toissi- jaisesti kierrätettävä se. – –"
9§Tuotteen valmistajan, markkinoille saattajan ja jakelijan huolehtimisvelvollisuudet
"Tuotteen valmistajan on tämän lain tavoitteiden saavuttamiseksi mahdollisuuksien mukaan huolehdittava siitä, että:
1) valmistuksessa käytetään säästeliäästi raaka-aineita ja raaka- aineina käytetään jätteitä, jätteestä valmistettuja raaka-aineita tai käytet- tyjä tuotteita tai niiden osia; – –
2) tuote on kestävä, korjattava ja uudelleenkäytettävä sekä jätteenä kierrä- tettävä ja siitä ja sen käytöstä syntyy mahdollisimman vähän jätettä;"
Tämän lisäksi EU:n direktiivit velvoittavat saattamaan seuraavat asiat Suomen lainsäädäntöön kiireisellä aikataululla:
EU:n jätehuoltolaki, direktiivi 2008/98/EY &
muutosdirektiivi 2018/851
"1. Seuraavaa jätehierarkiaa sovelletaan ensisijaisuusjärjestyksenä jätteen syntymisen ehkäisemistä ja jätehuoltoa koskevassa lainsäädännössä ja politiikassa:
a) ehkäiseminen;
b) valmistelu uudelleenkäyttöön;
c) kierrätys;
d) muu hyödyntäminen, esimerkiksi energiana; ja e) loppukäsittely.
2. Soveltaessaan 1 kohdassa tarkoitettua jätehierarkiaa jäsenval- tioiden on toteutettava toimenpiteitä sellaisten vaihtoehtojen edistämi- seksi, joilla päästään ympäristön kannalta parhaaseen mahdolliseen kokonaistulokseen. – – Jäsenvaltioiden on hyödynnettävä jätehierarkian soveltamisen kannustamiseksi taloudellisia ohjauskeinoja ja muita toi- menpiteitä, kuten liitteessä IV a esitettyjä toimenpiteitä tai muita asianmukaisia ohjauskeinoja ja toimenpiteitä."
Maankäyttö- ja rakennuslain kokonaisvaltaista muutosta valmistellaan ja sen arvioidaan astuvan voimaan vuonna 2024, riippuen jatkokäsittelyn aikataulusta (Ympäristöministeriö 2020).
Selvitys MRL:n kokonaismuutoksesta (SYKE 2021, 37–38) ohjaa olemassa olevien resurssien mahdollisimman tehokkaaseen käyttöön ja uudelleenkäyttöön: tilojen korjaamiseen, tilojen käyttö- tarkoituksen muuttamiseen ja vasta viimeisenä vaihtoehtona uudisrakentamiseen. Elinkaaren hiilijalanjäljen vähentämiseksi uudisrakennuksia myös suositellaan suunniteltaviksi siten, että ne ovat purettavissa ehjinä ja niiden osat voidaan käyttää uudelleen.
On syytä huomata, että rakennusten arvokkain osa ovat sen ole- massa olevat tilat ja keskittyminen ainoastaan materiaaleihin voi jättää huomiotta näiden tilojen arvon.
Vaikka lähitulevaisuuden maankäyttö- ja rakennuslain muutos todennäköisesti ohjaa yhä ponnekkaammin purettavien rakennusmateriaalien uudelleenkäyttöön, toteaa jo tämänhetkinen lainsäädäntö selkeästi uudelleenkäyttöön valmistelun olevan ensi- sijainen toimintatapa. Lain henkeä kierretään uudisrakennustuo- tannossa kuitenkin lähes poikkeuksetta: purettujen rakennusosien
hyväksikäyttömahdollisuuksia ei pääosin selvitetä, käyttökelpois- ten osien uudelleenkäytölle ei luoda edellytyksiä, eikä purkutoimin- nassa pyritä välttämään tarpeettoman purkujätteen syntymistä tai tämän polttamista (alaluku 1.1.1). Tilastojen perusteella (kuvio 1) vallalla on edelleen arvomaailma, jossa lain henkeen verrattuna kohtuuttoman suuren hiilijalanjäljen omaavan toiminnan mahdol- lisuuksia on pidetty yllä. Sekä rakennusjätteen energiaksi polttami- nen että sen arvoa laskeva maarakentaminen on pääasiallisesti hyväksytty materiaalien "kierrätykseksi", eikä toiminnasta osoiteta sanktioita.
Hradil ym. (2014, 9–11) mukaan on havaittavissa hidas asen- nemuutos, sillä vähintään kyselyiden perusteella suuri osa raken- nusalan ammattilaisista kokee rakennusosien uudelleenkäytön perustelluksi. Haasteeksi on kyselyissä esitetty ohjeiden, määräys- ten ja lakien puutetta. Historiallisesti tarkasteltuna rakenneosien uudelleenkäyttöä on harjoitettu laajemmin ennen nykyisiä ohjeita, määräyksiä ja lakeja.
1.2 Rakennuskanta ja sen resurssit
Suomessa on purettu vuosien 2000–2012 välillä yli 9 miljoonaa kerrosneliömetriä (Huuhka & Lahdensivu 2016, 78). Tämä tarkoittaa noin 690 000 kerrosneliömetrin vuosittaista purkutahtia. Jos pure- tun rakennuskannan resurssit täysivaltaisesti hyödynnetään, voi- daan merkittävästi pienentää rakennussektorin ilmastopäästöjä, mahdollisesti laskea tai säilyttää nykyisellä tasollaan rakentami- sen kustannukset ja vastata tiivistyvien kaupunkiseutujen asunto- tuotantopaineeseen.
Vuonna 2020 valmistui 1 944 344 kerrosneliömetriä asuin- kerrostaloja (Tilastokeskus 2021). Keskimäärin puretut kerrosneliö- metrit olisivat tuona vuonna kattaneet 35 % Suomen
uudisasuinkerrostalojen kerrosneliömetreistä. Todellisuus on kui- tenkin prosentteja monimutkaisempi, sillä purettujen ja rakennet- tujen rakennusten typologioiden, sijaintien ja materiaali-
intensiivisyyden voi olettaa eroavan toisistaan. Tässä alaluvussa tarkastellaan purettavan rakennuskannan sisältöä, materiaalien hyödyntämiskelpoisuutta, purettavien rakennusten sijaintia ja osien kuljettamisesta aiheutuvaa hiilijalanjälkeä.
1.2.1 Purettujen rakennusten ikä ja käyttötarkoitus
1950–1980-lukujen rakennukset edustavat kolmea neljäsosaa Suo- messa puretuista kiinteistöistä. Näiden vuosikymmenten raken- nukset ovat myös keskimäärin laajimpia yksittäisiä purkukohteita (kuvio 7). Myös 1990-luvun rakennuksien purkaminen on yleis- tymässä ja niiden runkorakenteet perustuvat edellisten vuosikym- menien yleisimpiin rakennejärjestelmiin. Tutkimuksen tavoitteena
on, että mahdollisimman suuria materiaalimääriä kyetään kierrättämään teollisiin tuotantotapoihin soveliailla, selkeästi hallittavilla purku-, suunnittelu- ja rakentamisprosessien muutok- silla. Tutkimuksessa keskitytään 1950–90-lukujen rakennuksiin ja niiden resurssien hyödyntämiseen uudisasuinkerrostalorakenta- misessa.
Asuinrakennusten keskimääräinen ikä purkuhetkellä Suo- messa on 58 vuotta ja muiden rakennusten 43 vuotta (Huuhka &
Lahdensivu 2016, 87). On olennaista huomata, että asuinkerrostalot edustavat purettujen neliömetrien vähemmistöä. Eniten on purettu teollisuusrakennuksia, liike- ja toimistorakennuksia sekä julkisia rakennuksia. Teollisuusrakennusten uudiskäytön haasteena voivat olla tuotannonaikaiset haitta-ainekertymät. Muut edellä mainitut rakennustyypit on suunniteltu jo ensimmäisessä käyttötarkoituk- sessaan ihmisten oleskeluun. Vaikka myös niiden alkuperäisraken- teissa ilmenee haitta-aineita (alaluku 1.3.2) ei käyttövaihe ole merkittävässä määrin vaikuttanut säältä suojassa olleiden osien puhtauteen. Vuosina 2000–2012 purettiin eniten juuri 70-luvun toimistorakennuksia. Alkuperäisen purkujakauman perusteella on oletettavissa, että 2020-luvulla purkuaalto on siirtynyt ja siirtyy pääosin jo 80- ja 90-lukujen rakennuksiin. Keskimäärin liike- ja toimistorakennuksia nuorempina puretaan vain maatalousraken- nukset (kuvio 8).
Vaikka toimisto- ja liikerakennukset ovat alkuperäisiltä tiloiltaan uudisasuintuotannosta poikkeavia, ovat niiden rakenteet vastaavan aikakauden asuinkerrostaloihin verrattuna usein hel- pompi purkaa ehjänä ja käyttää uudisrakentamisessa (Hradil ym.
2014, 41). Pilari-palkki- ja pilari-laattarakenteet soveltuvat muunto- joustavaan asuntotuotantoon, eivätkä ne rakenteellisesti rajaa muodostetavien tilojen mittoja yhtä määräävällä tavoin, kuin kirja- hyllyrunkoiset asuintalot. Toimistojen, varastojen ja julkisten ra- kennusten rakennusosat ovat olleet purkuhetkellään keskimäärin yli 20 vuotta vähemmällä käytöllä kuin purkuhetkellään keskimää- rin 62 vuoden ikäiset asuinkerrostalot. (Huuhka & Lahdensivu 2016, 87.) Uudelleenkäyttöön soveltuvat, hiili-intensiiviset rakennusosat murskataan jo potentiaalisen elinkaarensa alkupuolella
maatäytöksi, jolloin menetetään niin itse rakennusosien kuin nii- den rajaamien tilojen arvo (alaluku 1.1.1). Mikäli toimistoja ei kyetä
Kuvio 7 Suomessa 2000–2012 puretut rakennukset niiden
vana vähimmäisvaatimuksena, että niiden rakenteet otettaisiin ehjinä talteen. Näin niitä voitaisiin käyttää laajemmassa mittakaa- vassa keinona estää uudistuotannon aiheuttamia ilmastopäästöjä.
Asuinkerrostalojen suurimman korjaustarpeen omaava ryhmä ovat 1970-lukujen rakennukset, mutta korjaustarve siirtyy pian 1980-luvun rakennuskantaan. Vallalla oleva arvomaailma ja sen aiheuttama jatkuva korjausvelka vaikuttavat olevan osasyitä sille, miksi purkaminen keskittyy juuri näihin vuosikymmeniin.
(Nippala & Vainio 2016, 12–14.) Mikäli tarkasteluajanjakson raken- nuksia ei kiinteistötasolla onnistuta korjaamaan, niistä ehjinä purettuja rakennusmateriaaleja voidaan hyödyntää uudisraken- nusosien potentiaalisina korvaajina.
Kuvio 8 Suomessa 2000–2012 purettujen 1950–90-lukujen rakennusten puretut neliömetrit ja käyttötarkoitus (Huuhka &
Lahdensivu 2016, 85).
1.2.2 Materiaalien hyödyntämiskelpoisuus
Asuinkerrostalot
Asuinkerrostaloihin mitoitettujen 1960–80-lukujen esivalmistettu- jen betonielementtien selkeän uudelleenkäytön esteenä on aiem- paa korkeampi kolmen metrin kerroskorkeusvaatimus (taulukot 1&2). Kerroskorkeuden muutokseen ohjasi uudistunut Rakenta- mismääräyskokoelma G1 (1994). Nykyisen, 200 mm aiempia stan- dardeja korkeamman elementin kerroskorkeuden vaatimus tarkoittaa, ettei 1960–1980-lukujen asuinkerrostalojen elementtejä voi ilman rakennejärjestelmän merkittäviä muutoksia tai sovituk- sia latoa 2020-luvun asuinkerrostalojen kerroskorkeusmääräykset täyttäväksi asuinkerrostaloksi. Valtaosa asuinkerrostalojen run- goista on rakennettu betonielementeistä (kuvio 9).
Erilaiset mitat eivät kuitenkaan estä ehjänä purettujen väliseinien käyttämistä ei-kantavina runko-osina, jos puuttuva kerroskorkeus täydennetään esimerkiksi harkkorakenteella. Betoni- rakenteiden uudelleenkäytettävyyteen vaikuttavat eritoten niiden kelpoistaminen, (alaluku 1.3.1), liitokset (alaluku 1.3.3) ja vähäisem- missä määrin myös kosteusvauriot (alaluku 1.3.2).
Taulukko 1 Suurelementtijärjestelmän yleiset mitat (Mäkiö ym.
Rakenneosa, mitat (mm) 1960–1990-luvut
Elementti, korkeus 2800
Yhden huoneen elementti, leveys 3000–3900
Kahden huoneen elementti, leveys 6000–7200
Ulkoseinän kantava osa, paksuus 150–160
Kantava väliseinä, paksuus 150–160
Välipohjalaatta, enimmäismitat 3600 x 5400
Välipohjalaatta, paksuus 160–200
Kuvio 9 Pääasiallinen runkomateriaali Suomen asuinkerrostaloissa (Hytönen & Seppänen 2009, 325).
Taulukko 2 BES-järjestelmän yleiset mitat (Koivu & Seppänen 1970;
Mäkiö ym. 2016).
Rakenneosa, mitat (mm) 1960–1990-luvut
Elementti, korkeus 2800
Moduulimitta, kantavat rakenteet 1200 Moduulimitta, liittyvät rakenteet, vaakasuunta 300
Moduulimitta, liittyvät rakenteet, pystysuunta 100
Kantava elementti, leveys 1200, 2400, 3600
Ei-kantava yhden huoneen elementti, leveys 3000, 3300, 3600, 3900, 4200
Ei-kantava kahden huoneen elementti, leveys 6000, 6300, 6600, 6900, 7200
Ontelolaatta, leveys 1200
Ontelolaatta, paksuus 265
Ontelolaatta, enimmäispituus 13000
Ulkoseinän kantava osa, paksuus 150
Kantava sisäseinä, paksuus 180
Toimisto- ja liikerakennukset
Toimisto- ja liikerakentamisessa käytetyt pilari-palkki ja pilari-laat- tajärjestelmät antavat asuinrakentamisessa käytettyjä järjestel- miä vapaammat mahdollisuudet elementtien ehjänä purkamiseen ja mahdollistavat elementtien uudisrakentamisessa vapaampaa suunnittelua. Näiden rakennusten pääasiallisena runkomateriaali- na ovat olleet betonielementit ja teräsrakenteet. Paikallavaletut rakenteet edustavat alle viidesosaa rungoista (kuvio 10). Asuinra- kennuksissa vakiintuneesta BES-järjestelmästä poiketen
1960–1970-lukujen toimistorakennuksilla ei kuitenkaan ole yhtä vakiintunutta mittajärjestelmää (Hytönen & Seppänen 2009, 155–156). Aikakauden toimistorakennusten kerroskorkeudet vaihte- levat välillä 2800–3900 mm. Korkeus mahdollistaa elementtien suren osan uudelleenkäytön nykyisen kerroskorkeuden täyttävässä asuinrakentamisessa.
Toimistorakentamisessa yleistyivät 1970-luvusta lähtien yrityskohtaiset runkojärjestelmät, kuten TT- ja HTT-laatat. BES-jär- jestelmän pitkälaattoja ryhdyttiin käyttämään elementtipilari-palk- kijärjestelmissä ja kantavien julkisivujen kanssa. Tällöin yleistyivät mm Lohjan HTT-laatat, Paktenon TTk-laata, Partekin Variax-versiot ja Tempo-järjestelmä. Toimitilarakentaminen oli rakenteidensa ja mittojensa puolesta asuintuotantoon verrattuna monipuolista.
Talotekniikan vetojen takia toimitilojen kerroskorkeudet olivat paikallavalua korkeampia. (Hytönen & Seppänen 2009, 233–234.)
Vuonna 1983 valmistunut Runko-BES-tutkimus vakiinnutti nopeasti moninaiset järjestelmät yhteen muottiin. Yleiset mitat (taulukko 3) vakioituivat nopeasti ja jo vuonna 1987 teollisuusra- kennuksista 90 % ja liikerakennuksista 66 % seurasi ohjeistusta.
(Hytönen & Seppänen 2009, 155–158.) Huomioitavaa on, että toimis- to- ja liikerakennusten pilariliitokset suositeltiin tekemään pultti- liitoksilla (SBK 1983, 1:10). Tämä helpottaa rakenteiden irrottamista ja uudelleenkäyttöä merkittävästi verrattuna asuinkerrostalojen sementtivaluilla saumattuihin, raudoitettuihin liitoksiin. Betonira- kenteiden liitosten standardeja ja vaikutuksia uudelleenkäyttöön tarkastellaan tarkemmin alaluvussa 1.3.3.
Kuvio 10 Pääasiallinen runkomateriaali toimitila- ja tuotantoraken- nuksissa (Hytönen & Seppänen 2009, 325).
Teollisuusrakennukset
Teollisuusrakennusten materiaalien uudelleenkäytön haasteina ovat mahdollisuudet niiden tuotantokäyttötarkoituksen aikana rakenteisiin kertyneistä haitta-aineista. Rakenteet alkoivat 1980-lu- vulla toimitilarakentamisen tavoin seurata Runko-BES-ohjeistusta.
Järjestelmä koostui pilariholkeista, teräsbetonipilareista, jännite- tyistä ja jännittämättömistä suorakaide & leukapalkeista, jännite- tyistä I- ja HI-palkeista sekä ontelo-, kuori- TT-, HTT-, Nilcon- ja Peku- laatoista. (Hytönen & Seppänen 2009, 155–158.) Rakenteiltaan teol- lisuusrakenteet ovat toimisto- ja liikerakennusten tavoin asuinker- rostaloja helpompia uudelleenkäyttää. Yleiset liitostavat ja
rakenneratkaisut (alaluku 1.3.3) on laadittu rakennusten mahdollis- ta siirtämistä varten.
Liimapuupilareita- ja palkkeja on käytetty eritoten teolli- suusrakennuksissa niiden teräsrakenteita paremman palonkestä- vyyden takia (RIL 1984, 16–17). Rakenteina on ollut lukuisia pilari- palkkivariaatioita.
Taulukko 3 Toimistorakennusten yleisimmin käytetyt rakenteet ja mitat (Rakennustietosäätiö RTS 1979, 1; Hytönen & Seppänen 2009, 157).
Rakenneosa Yleiset mitat (mm)
Laattaelementit, leveys 1200, 2400, 4000 Laattaelementti, pituus 6000, 7200, 8400
Pystymitat 300, 600, 1200
Pilarit, keskeltä keskelle 6000, 7200, 8400
Kerroskorkeus 3000, 3300, 3600, 4200, 4800, 5400
Rakenneosa Yleiset mitat (mm)
Laattaelementit, leveys 1200, 2400, 4000 Laattaelementti, pituus 6000, 7200, 8400
Pystymitat 300, 600, 1200
Pilarit, keskeltä keskelle 6000, 7200, 8400
Kerroskorkeus 3000, 3300, 3600, 4200, 4800, 5400
Julkiset rakennukset
Julkiset rakennukset ovat lähtökohtaisesti muita rakennustyyppejä monipuolisempia ja monimuotoisempia. Käsite kattaa sisäänsä useita typologioita ja niitä varten suunniteltuja erilaisia rakenne- ratkaisuja. 1950-90-lukujen julkisessa rakennuskannassa on kui- tenkin huomattava määrä betonielementeistä koottuja julkisia rakennuksia, kuten virastotalot (Manninen 2018, 54), koulut (Suon- keto & Annila 2016) ja sairaalarakennukset (Lehtimäki 2014, 86).
Julkisten rakennusten keskimääräinen 41 vuoden purkuikä (Huuh- ka & Lahdensivu 2016, 87) on huomattavasti asuinrakennuksia lyhyempi. Kooltaan julkiset rakennukset ovat usein asuinkerrosta- loja suurempia.
Julkisten rakennusten puu- ja liimapuurakenteet sekä betonielementit ovat uudelleenkäytettävissä muiden rakennus- tyyppien tapaan. Julkiset rakennukset vaativat asuinkerrostaloja ja toimisto- sekä liikerakennuksia enemmän tapauskohtaista tutki- mista. Mahdolliset paikallavalurakenteet ja poikkeusratkaisut vähentävät julkisten rakennusten ehjänä purkamisen potentiaalia.
Tässä tutkimuksessa keskitytään elementti- sekä pilarirunkora- kenteisiin. Näillä järjestelmillä rakennetut julkiset rakennukset ovat mahdollista uudelleenkäyttää tilojen lisäksi myös rakennus- tuotetasolla.
1.2.3 Purettujen rakennusten sijainti ja osien kuljettamisen hiilijalanjälki
Puretut kerrosneliömetrit keskittyvät tiivistyville kaupunkiseuduil- le. Mitä tiiviimpää alue on, sitä enemmän kerrosneliömetrejä siellä keskimäärin puretaan (Huuhka 2016, 46–47). Puretun rakennuksen keskeinen sijainti ja sen aiheuttama uudistamis- ja tiivistämispai- ne vaikuttaa olevan suuri yksittäinen motivaatio rakennuksen purkamiseen (kuvio 11). Purettujen rakennusten sijalle rakennetaan keskimäärin 10 % purettua enemmän kerrosalaa (Huuhka & Lah- densivu 2016, 87) ja tehokkuuden vuoksi valtaosa uudistuotannon asunnoista rakennetaan juuri kerrostaloihin (Rakennusteollisuus 2020).
Purkaminen keskittyy Suomessa samoihin sijainteihin kuin uudisrakentaminenkin: muuttovoittoisiin kuntiin (Huuhka 2013, 69–70). Kaupungin asukkaiden määrä, väestönkasvu ja purkamis- sekä rakentamistoiminta vaikuttavat korreloivan keskenään (Hra- dil ym. 2014, 15–16). Ehjänä purettujen rakennusosien kuljetuksen tarve on oletettavasti lyhyt, sillä ehjänä purettu osa todennäköisim- min puretaan ja käytetään samoilla kasvavilla kaupunkiseuduilla.
Uudelleenkäytetyillä osilla on siten potentiaalia jopa lyhyempiin kuljetusmatkoihin kuin uudistuotetuilla osilla.
Kuvio 11 Suomessa 2000–2012 purettujen rakennusten sijainti (Huuhka & Lahdensivu 2016, 80).
Vaikka rakennusosia jouduttaisiin kuljettamaan pitkiäkin matkoja, ei kuljetuksella ole merkittävää vaikutusta rakennustuot- teen hiilijalanjälkeen. Laskennallisesti tuhannen kilon painoista ontelolaattaa voisi kuljettaa osittain täytetyllä rekalla kaupunkiolo- suhteissa 3 430 kilometriä ennen kuin uudelleenkäytetyn ontelo- laatan kuljettamisen hiilijalanjälki ylittää vastaavan uudistuotteen valmistamisen hiilijalanjäljen (VTT 2017; Rakennustietosäätiö RTS 2019). Matka vastaa sitä, että ontelolaattaa kuljettaisiin yli kolme kertaa Suomen päästä päähän. On turvallista olettaa, ettei kuljetta- mista rajoita matkan aiheuttama hiilijalanjälki, vaan sen aiheutta- mat kustannukset ja niiden heikentämä kilpailukyky. Purettavien rakennusten sijainnillisen tiedon mukaan (kuvio 11) ei ole syytä olettaa, että elementtien uudelleenkäyttö edellyttäisi niiden uudis- tuotantoa merkittävästi pidempiä kuljetusmatkoja.
1.3 Purettavien rakennusosien haasteet
Ehjänä purkamisen edellytys on, että rakennusosat ovat ehjiä en- nen purkamista, ehjiä purkamisen jälkeen ja muiden ominaisuuk- siensa puolesta käyttökelpoisia uudisrakentamisen materiaaleiksi.
Ennen purku- tai korjaustöiden aloittamista on perusteltua tehdä purkukartoitus, jonka tavoitteina on toteuttaa ja dokumentoida materiaalivirtojen määrällinen sekä laadullinen arviointi (Hradil ym. 2019, 13). Rakennuttajalla on suuri rooli purkuhankkeiden val- mistelussa, sillä esimerkiksi purkukartoituksen toteuttaminen on vapaaehtoista. Uudelleenkäytettävillä rakennusosilla tulee olla fyysisten ominaisuuksiensa ohella myös teoreettisempia ominai- suuksia, kuten merkintöjä. Tällaisten dokumenttien puute voi estää ehjän ja puhtaan rakennustuotteen, kuten ikkunan, uudel-
leenkäytön samalla tavoin kuin sen fyysiset vauriot. Tässä alaluvus- sa tarkastellaan yleisimpiä ehjänä purkamista ja uudelleenkäyttöä estäviä tekijöitä: purettujen rakennusosien kelpoisuuden osoitta- mista, säärasitusta, liitoksia sekä kosteus- ja mikrobivaurioita.
