Niko Kärkkäinen
BETONIELEMENTTIRAKENTEIDEN UUDELLEENKÄYTTÖ ARVONSA
SÄILYTTÄEN
Kandidaatintyö
Rakennetun ympäristön tiedekunta
Kesäkuu 2021
Niko Kärkkäinen: Betonielementtirakenteiden uudelleenkäyttö arvonsa säilyttäen.
(Reuse of the concreate element structures by retaining its value) Kandidaatintyö
Tampereen yliopisto
Rakennustekniikan tutkinto-ohjelma Kesäkuu 2021
Rakennusteollisuus tuottaa toiminnassaan vuosittain merkittäviä määriä jätettä, jonka hyödyntäminen on kuitenkin vielä vajavaista. Jätteiden kierrättämistä ja hyödyntämistä toisessa elinkaaressa on kuitenkin viime vuosina pyritty kasvattamaan Suomessa, erilaisten rakennusjätteitä ja sen kierrättämistä koskevin säädöksien sekä vapaaehtoisten sopimusten avulla. Työssä käsiteltävillä betonielementeillä on suuri potentiaali niiden uudelleenhyödynnettävyydessä, sillä purettavilla rakenteilla on usein vielä jäljellä niille suunniteltua käyttöikää. Betonielementtien kohdalla huomio tulisi kiinnittää rakenneosaan käytetyn työn sekä materiaalien luoman arvon säilyttämiseen, hyödyntämällä se mahdollisimman lähellä alkuperäistä käyttötarkoitustaan. Elementtirakenteiden purkamisessa syntyy usein työmaalla purkurakentamisen tai jatkokäsittelyn yhteydessä betonimursketta, joka on sisällytetty tutkimukseen sivuvirtana.
Betonielementtien ehjänä purkamista on tutkittu jo vuosikymmeniä muun muassa Saksassa. Suomessakin kokeellisia purkuja on toteutettu muutamia vuosituhannen vaihteesta lähtien. Molemmissa maissa sekä ehjänä purkamisesta että uudelleenkäytöstä on saatu positiivisia kokemuksia ja näiden tuotteistamiselle nähdään potentiaalia. Betonimurskeen kohdalla on saatu jo hyvin korkea kierrätysaste, laki säädösten sekä niiden hyödyntämiseen liittyvän markkinan avulla. Betonielementeille toimivaa vaihdantaa ja näin ollen markkinoita ei kuitenkaan ole saatu aikaan eikä tämän uudelleenkäyttöä vakiinnutettua rakentamisessa, yksittäisiä uudelleenkäyttö kokeiluja lukuun ottamatta.
Tutkimus on toteutettu kirjallisuuskatsauksena, jossa hyödynnetään betonimateriaalin ja rakennusjärjestelmien kohdalla rakennusalan kirjallisuutta sekä alalla vaikuttavien tahojen tietopankkeja. Euroopassa toteutettuja tutkimuksia hyödynnetään betonirakenteiden murskauksessa, betonielementtien purkamisessa sekä näiden uudelleenhyödynnettävyyttä määrittäessä. Aihepiiriin liittyviä rakennusalan julkaisuja sekä artikkeleita käytetään tutkimuksessa päätelmiä tukevana aineistona.
Kandidaatintyö pyrkii selvittämään purkubetonin uudelleenkäyttöön liittyviä mahdollisuuksia, keräämällä Euroopassa toteutetuista betonielementtien purkamiseen ja uudelleenhyödyntämiseen keskittyneiden tutkimusten sekä käytännön toteutuksien tuloksia, jotka soveltuvat Suomessa käytettäviin betonielementtijärjestelmiin. Tutkimuksen alussa käsitellään purkubetonin uudelleenkäyttöön kannustavia sopimuksia, joiden avulla pyritään vapaaehtoisesti sitomaan yrityksiä muun muassa ympäristön suojeluun ja kiertotalouteen. Tutkimuksen taustatietona hyödynnetään myös Suomessa täytäntöön pantuja lakeja ja asetuksia, jotka velvoittavat tai pyrkivät ohjaamaan purkubetonin haltijan hyödyntämään materiaalin uudessa elinkaaressa. Betonia materiaalina ja sen hyödyntämisen historialla Suomessa, halutaan tutkia hyödyntämismahdollisuuksia eri aikakausien betonirakentamis -järjestelmien välillä.
Tutkimuksessa huomio kiinnitetään myös itse materiaalin vaihdantaan, jolle on Suomessa tarjolla erilaisia alustoja, joita hyödynnetään nykyään pääasiassa betonimurskeen vaihdannassa, mutta soveltuisivat hyvin myös betonielementtien vaihdantaan. Elementtien uudelleenhyödyntämisen mahdollistaminen jo suunnitteluvaiheessa, muun muassa mekaanisin liitoksin, sekä purkuelementtien standardoiminen, mahdollistaisivat rakenteiden vaihdannan ja hyödyntämisen, ensisijaisen suunnittelukohteen jälkeenkin.
Avainsanat: Uudelleenhyödyntäminen, Uudelleenkäyttö, Betonielementti, Betonimurske, Jätteenvaihdanta, Materiaalitori, Uusiobetoni, Uusiokiviaines, Elementti.
Tämän julkaisun alkuperäisyys on tarkastettu Turnitin OriginalityCheck –ohjelmalla.
1.JOHDANTO ... 1
1.1 Tutkimuskysymyksen taustatiedot ... 1
1.2 Tutkimuksen suoritus ja tavoite ... 3
2.BETONI SUOMESSA JA BES-JÄRJESTELMÄ ... 5
2.1 Betoni materiaalina ... 5
2.2 Elementtirakentaminen Suomessa ... 6
2.2.1Ontelolaatta ... 7
2.2.2Nilcon-laatta ... 7
2.2.3Kuorilaatta... 7
2.2.4Massiivilaatta ... 8
2.2.5Parveke-elementit ... 8
2.2.6Seinärakenteet ... 10
2.3 Elementtien uudelleenkäyttöpotentiaali ... 11
3.BETONIN KIERRÄTYKSEN ONGELMAT ... 14
3.1 Työmaalla aiheutuvat ongelmat ... 14
3.2 Materiaalin vaihdannan ja kierrätysprosessien ongelmat ... 15
4.JÄTEBETONIN KÄYTÖN SÄÄNTELY ... 17
4.1 Euroopan unionin jätedirektiivi ... 17
4.2 Maankäyttö- ja rakennuslaki ... 17
4.3 Jätelaki ... 18
4.4 Valtioneuvoston asetus jätteistä ... 19
4.5 MARA-asetus ... 19
5.JÄTTEIDEN JA SIVUVIRTOJEN VAIHDANTA ... 21
5.1 Jätteiden ja sivuvirtojen tietoalusta, Materiaalitori ... 21
5.2 Yksityisten toimijoiden betonijätteen vaihdanta ... 22
6.BETONIMURSKEEN HYÖDYNTÄMINEN ... 24
6.1 Betonimurskeen uudelleenhyödynnettävyys ... 24
6.2 Betonimurske tie- ja kenttärakenteessa ... 25
6.3 Betonimurske uusiobetonin runkoaineena ... 27
7.BETONIELEMENTTIEN UUDELLEENHYÖDYNTÄMINEN... 30
7.1 Elementtien purettavuus ja hyödyntäminen ... 30
7.1.1Purkumadallus ja uudelleenkäyttö Saksassa ... 31
7.1.2Purkumadallus ja uudelleenkäyttö Suomessa ... 35
7.2 Uudelleenkäytön mahdollistava elementtirakentaminen ... 36
8.YHTEENVETO JA TULOSTEN TARKASTELU ... 39
LÄHTEET ... 42
LIITE 1: ... 48
1. JOHDANTO
1.1 Tutkimuskysymyksen taustatiedot
Globaalisti ajankohtaiset ongelmat, ympäristöön kohdistuvista kuormituksista sekä niiden haittavaikutuksista aiheuttavat rakentamiselle tiettyjä vaatimuksia, kuten hiilijalanjäljen pienentämistä sekä kiertotalouden tehostamista. EU:n komissio on sitoutunut pienentämään jäsenvaltioidensa alueella 80–95 % -kasvihuonepäästöjä vuoden 2018 tasosta vuoteen 2050 mennessä (Tilastokeskus 2018, s. 47).
Vuodesta 2008 lähtien Suomen rakennusteollisuuden vuotuiset kasvihuonepäästöt ovat pysyneet lähes muuttumattomina tilastokeskuksen mukaan vuosien 2009 ja 2017 välillä, vuoden 2008 vertailuarvoon verrattuna. Lukuun ottamatta vuosien 2013 ja 2016 aikana tapahtuneita voimakkaita kasvuja, milloin päästöt kasvoivat noin 250 000 tonnia 1 231 000 tonnin vertailuarvoon nähden. (Suomen virallinen tilasto 2016, 2017 & 2018) Rakentamisteollisuuden jätteistä suurin osa on betonijätteen sisältämää
mineraalijätettä, johon suoraan ja välillisesti kytkeytyvät päästöt kattavat valtaosan koko rakennusteollisuuden päästöistä.
Suomessa rakentamiseen soveltuvaa kiviainesta käytetään vuosittain keskimäärin 100 miljoonaa tonnia, josta suurin osa hyödynnetään maanrakentamisessa.
Talonrakentamisessa käytettävistä materiaaleista noin 75 % on kiviainesta, joten rakennustuotanto on merkittävällä tavalla riippuvainen kiviainesten saatavuudesta.
(Rakennusteollisuus RT ry 2012, s. 1–2) Kiviaineksen kysynnät ovat alueellisesti vaihtelevia ja suurin kulutus keskittyy Etelä-Suomeen, erityisesti kaupunkien taajama alueille. Näitä alueellisia tarve-eroja kasvattaa osaltaan myös edelleen tapahtuva yhteiskunnallinen rakennemuutos, joka osaltaan kasvattaa kaupunkien lähialueille keskittyvää kiviainesten kaivuun tarvetta (Tilastokeskus 2019). Rakentamiseen soveltuvan kiviaineksen ollessa uusiutumaton luonnonvara, tulee kiviainesten siirtomatkat kasvamaan, ellei tätä tarvetta kyetä hillitsemään vaihtoehtoisilla materiaaleilla.
Seuraavassa kuvassa 1, nähdään keltaisella merkittynä rakennusteollisuuden tuottama jätemäärä, suhteessa muihin toimialasektoreihin vuonna 2018. (Suomen virallinen tilasto 2018a) Kuvassa esitetystä rakennusteollisuuden tuottamasta jätemäärästä
15 101 000 tonnia on betonijätettä sekä muita mineraalijätteitä. (Suomen virallinen tilasto 2018b).
Kuva 1. Kertyneet jätteet toimialasektoreittain (Suomen virallinen tilasto 2018a).
Rakentamisteollisuudessa käytettävän betonin, ensisijaisen käyttötarkoituksen jälkeiseen hyödyntämiseen kohdistuu lain asettamia ehtoja, joiden mukaan
betonijätteen haltijan on ensisijaisesti valmisteltava jäte uudelleenkäyttöä varten tai toissijaisesti kierrätettävä tämä. Mikäli betonin kierrätys ei ole mahdollista, tulee jätteen haltijan hoitaa ympäristölle haitallisen jätteen asianmukainen käsittely, jätelaissa määritellyllä tavalla. (Jätelaki 2011, Jäteverolaki 2010)
Joulukuussa 2019 Euroopan komission julkaisema Euroopan vihreän kehityksen ohjelma, ilmoitti yhdeksi tärkeimmistä energiankulutuksen pienentämiskohteista
rakennukset, jotka EU:n alueella kattavat 40 % koko maanosan energian kulutuksesta.
Tavoite vuoden 2050 ilmastoneutraaliudesta tarkoittaa, että rakennuskantaa tullaan uusimaan ja kunnostamaan energiankulutuksen pienentämiseksi. (Euroopan komissio 2019) Tämä tarkoittaa, että purettavan betonin määrä tulee kasvamaan ja tälle tulee löytää tulevaisuudessa uusia hyödyntämiskohteita ja -tapoja. Purku- sekä
korjausrakentamisessa syntyvää jätettä koskien on Suomessa syntynyt
sopimusrintamalla uusi, vapaaehtoinen kestävän purkamisen green deal -sopimus, jolla pyritään edesauttamaan purkumateriaalien uusiokäyttöä ja kierrättämistä laatimalla purkukartoitus. Sopimuksella on myös tarkoitus motivoida
kiinteistönomistaja/rakennuttaja tahoja käyttämään tehostetummin verkkopohjaisia maanlaajuisia vaihdanta-alustoja, joista materiaalit ovat hyödynnettävissä muiden toimijoiden toimesta (Sitoumus2050 2020).
1.2 Tutkimuksen suoritus ja tavoite
Tutkimuksessa käsitellään purkubetonin, elementtien ja murskeen, tämänhetkistä hyödyntämistä sekä näiden kohdalla uusia hyödyntämismahdollisuuksia, jotka ovat tutkittuja Pohjoismaissa sekä Keski-Euroopassa. Tutkimuksessa nostetaan esiin betonijätteen hyödyntämiseen liittyviä ongelmia sekä näiden hyödyntämiseen tarjolla olevia materiaalin vaihdannan muotoja. Tutkimuksessa pyrittiin kartoittamaan
suomalaiseen elementtirakentamiseen soveltuvia, elementtien uudelleenkäyttöä edesauttavia ratkaisuja ja määrittämään betonijätteen vaihdannan verkostoja sekä niiden toimivuutta.
Tutkimuksessa keskitytään BES-järjestelmän lanseerauksen jälkeen vakioituihin betonielementtien rakenneratkaisuihin. Tutkimuksessa ei käsitellä esimerkkikohteita lukuun ottamatta uudelleenkäytön ja vaihdannan taloudellista puolta eikä
elementtienpurun yhteydessä käytettäviä purkutekniikoita. Tutkimuksessa ei myöskään käsitellä betonin uudelleenkäytön jälkeistä hyödyntämistä tai kierrättämistä.
Tutkimuksessa tullaan perehtymään purettavan asuinrakennuksen
elementtirunkorakenteen toiseen elinkaareen, elementtien purkuhetkestä niiden uudelleenhyödyntämiseen. Betonielementtien kohdalla uudelleenkäyttökelpoisuutta pyritään määrittämään niin, että elementit säilyttäisivät niihin uudisrakennusvaiheessa sitoutuneen materiaalin sekä työn ja suunnittelutyön aikaan saaman arvon, niin että ne hyödynnettäisiin mahdollisimman lähellä niiden alkuperäistä suunnittelukohdetta.
Puretuilla betonielementeillä sekä purkutoiminnasta sivuvirtana syntyvällä murskeella voi niiden toisen elinkaaren aikana olla useita eri materiaalin haltijoita. Näitä
jätemateriaalin tuottaja, jalostaja sekä tämän uudelleenhyödyntäjä, minkä takia tutkimuksessa perehdytään kyseisen jätemateriaalin vaihdantaan liittyviin mahdollisuuksiin sekä niiden eri muotoihin.
Tutkimuksen toteutuksessa hyödynnetään kirjallisuustutkimukselle ominaisia
tiedonhaun ja -hyödyntämisen tapoja. Näillä pyrittiin keräämään pääasiassa Suomeen sekä mahdollisesti myös pohjoismaihin, soveltuvia betonijätteen
uudelleenhyödyntämistapoja sekä selvittämään betonielementteihin liittyvää uudelleenkäyttöpotentiaalia ja niiden vaihdantaan liittyviä menetelmiä.
Tutkimusaineisto koostuu pääasiassa Euroopassa toteutetuista tutkimuksista betonielementtien ehjänä purkamisesta sekä näiden hyödyntämisestä
elementtirakentamisessa. Betonimurskeen hyödyntämisellä on Suomessa jo 80 %:n hyödyntämisaste, joten näiden kohdalla tutkimuksessa käytetään aineistona tilastoja ja alantoimijoiden sekä asiantuntijoiden tutkimuksia, että julkaisuja. Päätöksiä tukevien asianhaarojen, sääntelyn sekä rakennustapojen kohdalla hyödynnetään laissa säädettyjä normeja sekä rakentamisessa vakiintuneita käytäntöjä. Rakennusalan asiantuntijoiden julkaisuja tutkimuksen aihepiiristä käytetään tutkimuksessa
toissijaisena, päätöksiä tukevana tietona sekä mahdollisten uusien toimintatapojen ja hyödyntämismuotojen arvioimisessa.
Tutkimus pyrkii vastaamaan seuraaviin tutkimuskysymyksiin:
Miten betonielementtien uudelleenhyödyntämistä pystyttäisiin parantamaan?
o Pystytäänkö purettuja elementtejä uudelleenhyödyntämään samassa käyttötarkoituksessa?
o Mitkä ovat betonijätteen vaihdannan reitit ja miten näitä pystyttäisiin parantamaan?
o Mitkä ovat betonimurskeen hyödyntämismahdollisuudet?
Tutkimuksen on tarkoitus kerätä kohdeyleisölleen: kiinteistökehitykseen, purkamisen ja rakentamisen suunnittelutyöhön sekä purkubetonin haltijalle hyödynnettävissä olevaa tietoa betonijätteen uudelleenkäytöstä. Tutkimuksen avulla kohdeyleisö pystyy
tunnistamaan vanhan rakennuskannan betonielementtien hyödyntämiseen liittyviä erityispiirteitä, betonimurskeen uusikäyttökohteita, tunnistamaan betonielementtien uudelleenkäyttöä palvelevia ratkaisuja. Tämän lisäksi tutkimus auttaa kohdeyleisöään tunnistamaan purkubetonin toisen elinkaaren aikaisen vaihdannan väylät ja niiden mahdollisuudet uudelleenkäytön kehittämisessä.
2. BETONI SUOMESSA JA BES-JÄRJESTELMÄ
2.1 Betoni materiaalina
Betonin valmistukseen käytetään pääasiallisesti kolmea raaka-ainetta: sementti, kiviaines sekä vesi, jotka sekoitetaan keskenään betonimyllyssä. Betonimyllyssä pääraaka-aineena toimivan sementin mineraalit reagoivat veden kanssa. Näin
muodostuu hydrataation vaikutuksesta luja sementtikivi-rakenne, joka toimii betonissa sidosaineena kivirakeiden sekä raudoituksen välillä. Betonin ominaisuuksia voidaan myös säädellä muuttamalla sen osa-ainemäärien suhteita, lisäaineilla tai korvaamalla vaihtoehtoisilla raaka-aineilla. (Betoniteollisuus Ry 2020b) Lisäaineiden avulla voidaan muun muassa valmistaa pakkasenkestävää betonia sekä korkealujuusbetonia. (BY 201 2018, s. 60)
Betonissa runkoaineena toimii eri kokoisista luonnonkivirakeista koostuva kiviaines, missä hyvän työstettävyyden ja lujuuden takaamiseksi tulee käyttää hienompaa 0–4 mm:n sekä karkeampaa 4–16 mm:n raekoon kiviainesta. Kiviaineksen osuus koko betonin tilavuudesta on tavoite ominaisuuksista riippuen tavallisesti noin 70 %.
(Finsementti Oy 2020; Betoniteollisuus Ry 2020b)
Betonin käytön yleistymiseen on johtanut sen monipuoliset ominaisuudet, joita ovat muun muassa sen työstettävyys, muovailtavuus, puristuslujuus, pitkäikäisyys ja kestävyys. Muovailtavuus ja työstettävyys mahdollistavat betonille monipuoliset käyttökohteet, niin rakenteellisesti kuin visuaalisesti. Betonin puristuslujuus ja
kestävyys ominaisuuksia voidaan hyödyntää suuria pystykuormia sekä palo-, sää- ja kosteusrasituksia vastaan. Betonin pitkäikäisyydellä saavutetaan vuosikymmeniä kestäviä rakenteellisia toteutuksia. (Betoni 2019)
Betoni on itsessään luja ja kestävä rakenteeseen kohdistuvia puristus voimia vastaan, mutta esimerkiksi pitkillä jänneväleillä ja aukkojen ylityksissä rakenteelta vaaditaan myös muita ominaisuuksia. Näihin vetorasituksiin kyetään vastaamaan vahvistamalla betonia raudoituksella. (BY 201 2018, s. 17) Raudoitteella on betoniin verraten huonot ominaisuudet palo-, sää- ja kosteusrasituksia vastaan, mutta suojabetonin paksuuden avulla voidaan mahdollistaa raudoitteelle riittävä suoja rasituksia vastaan.
2.2 Elementtirakentaminen Suomessa
Suomessa betonielementtien hyödyntäminen alkoi vuonna 1940–1950 lukujen vaihteessa. Tuolloin rakentaminen oli hyvin kokeellisella tasolla ja laatupoikkeamat elementtien välillä olivat paikoin hyvinkin suuria. Näiden tuotteiden laadussa havaittuihin ongelmiin sekä suunnittelun ja rakentamisen kehittämiseksi
Betoniteollisuus ry kehitti vuonna 1965 rakennusalalle yhtenäisen 3M-moduuliin (3M = 300 mm) perustuvan mittajärjestelmän, jolla pyrittiin vakioimaan elementtien dimensiot.
3M-järjestelmä mahdollisti vuosina 1968–1970 toteutetun avoimen
elementtijärjestelmän kehittämisen, joka tunnetaan BES-järjestelmänä. (BY.201 Betonitekniikan oppikirja, 2018, s.427–429)
Suomalaisessa vuonna 1979 käyttöön otetulla BES-järjestelmä standardoitiin
elementtirakentamisessa käytettävät betonielementit sekä niiden liitosdetaljit. Näiden avulla mahdollistettiin elementtitoimittajien kilpailuttaminen ja valmisosien hankkiminen samaan rakennukseen eri toimijoilta. (Laukkanen 2012) BES- järjestelmän
standardoimisella pyrittiin Laukkasen viittaaman Finnish Wood Research Oy:n
toimitusjohtajan Kimmo Järvisen arvion mukaan vastaamaan 1970-luvun yhteiskunnan rakennemuutoksen aiheuttamaan ennätysmäiseen asuntotuotantoon (Laukkanen 2012). BES-järjestelmässä asuinrakennuksen perusrakenteessa pystykuormat välittyvät kantaviin päätyseiniin sekä huoneistojen välisiin kantaviin väliseiniin.
Ulkoseinät toteutetaan jo käytössä olleena ei-kantavana sandwich-
ulkoseinäelementteinä, jonka mittamoduulit, liitokset sekä toleranssit standardoitiin BES-järjestelmän mukaisiksi. Välipohjat toteutetiin pitkälaattoina, eli esijännitettyinä kotelo- ja ontelolaattoina, joilla voitiin saavuttaa jopa 12 metrin jännemitat.
Pitkälaattojen perustyypissä leveys oli 1200 millimetriä ja korkeus 265 millimetriä.
(Hytönen, Y. & Seppänen, M. 2020)
BES-järjestelmä on säilynyt suomalaisessa elementtirakentamisessa vielä nykypäivänäkin, mutta järjestelmä on kuitenkin uusien materiaalien käyttöönoton seurauksena kehittyneet. Nykyaikaisilla materiaaleilla, dimensioilla ja rakenteilla voidaan saavuttaa jopa 20 metrin jännevälit ontelolaatoissa. Materiaalien ja rakenneratkaisujen kehittyminen on mahdollistanut muun muassa
asuinrakentamisessa huoneistojen pohjaratkaisujen monipuolistumisen.
Seuraavissa alaluvuissa on esitelty Suomessa asuinrakentamisessa yleisimmin hyödynnettyjä betonielementtejä sekä parvekeratkaisuja. Esiteltävät elementit ja parvekeratkaisut ovat joko kokonaisia elementtejä tai niihin sisältyy paikallavalettuja osia.
2.2.1 Ontelolaatta
Ontelolaatoista valmistettuja ala-, väli- ja yläpohjarakenteita on hyödynnetty kattavasti niin asuin-, toimisto-, liike- kuin teollisuusrakennuksissa. Ontelolaatoille on ominaista niiden kevennetty rakenne, laatan sisällä pituussuuntaan kulkevien onteloiden avulla sekä korkealla lujuusluokalla, C40–C70. Laattojen korkeudet vaihtelevat 150–500 millimetrin välillä, mutta asuinrakennuksissa yleisin laatan korkeus, vuosilukujen 1960–
1980 välillä, on ollut 265 millimetriä. (Hytönen & Seppänen 2009, s.98–102) Sittemmin korkeuksina on käytetty 320 millimetriä ja 370 millimetriä, muun muassa
askeläänieristysvaatimuksien takia. Laatan leveys on aina 1200 millimetriä ja pituus voi olla ontelolaattojen tuotestandardin (SFS-EN 1168) mukaan maksimissaan 20 metriä.
(Elementti suunnittelu 2020)
Vanhoja 265 millimetrin korkuisia ontelolaattoja pystytään kuitenkin hyödyntämään välipohjarakenteessa, askelääni- ja ilmaäänieristysvaatimusten tiukentumisenkin myötä, kasvattamalla rakenteen eristävyyttä asentamalla siihen vaatimukset täyttävät rakennekerrokset (RT 83-10902 2007)
2.2.2 Nilcon-laatta
Suomessa valmistettiin vuosina 1971–1983 myös Nilcon-laattoja (U-laatta), joka oli elementtirakentamisen kehitystyön aikana ontelolaatan kanssa kilpaileva
välipohjaelementti. Laatan leveys on 1200 millimetriä ja se koostui laatan reunoissa kulkevista esijännitetyistä reunapalkeista, sekä niidenpäälle asetetusta kansilaatasta.
(Mäkiö 1994) Korkeus laatalla on 300–601 millimetriä ja enimmäispituus 18 metriä (Ratu M2-178 1978).
Nilcon-laattojen valmistuksen päättymiseen vaikuttivat sen rakennusaikaiset kosteusongelmat, erilaiset lämpöliikkeet sekä ontelolaattaan verrattuna työläämpi asennus ja liitostapa (Mäkiö 1994). Vuoden 1983 jälkeen elementtivälipohjat ovat olleet lähes yksinomaan ontelolaattoja.
2.2.3 Kuorilaatta
Teollisuus-, asuinrakennusten sekä pysäköintitalojen välipohjissa käytetään myös kuorilaattoja. Kuorilaatta rakenne muodostuu, esijännitetystä betoni
umpilaattaelementistä (kuorilaatta) sekä sen päälle paikalla valettavasta betonilaatasta, joka on esitetty kuvassa 2. (Elementtisuunnittelu 2021b)
Kuva 2. Kuorilaatta ilman päälle valettavaa laattaa (Elementtisuunnittelu 2021b).
Valmiissa rakenteessa kuorilaatta toimii pääraudoituksen sisältävänä liittorakenteena, joka kiinnittyy betonilaattaan kuorilaatan pinnassa olevien teräsansaiden avulla.
Ansaita voidaan hyödyntää myös kuorilaatan nostoissa. (Elementtisuunnittelu 2021b) Ansaat esitetty kuvassa 2, elementin yläpinnassa.
2.2.4 Massiivilaatta
Massiivilaattaelementti voidaan valmistaa joko jännitettynä tai tavanomaisena teräsbetonilaattana. Tätä elementtiä käytetään tyypillisesti asuinkerrostalojen porrashuoneen kerrostaso- ja välitasolaattoina.
Massiivilaattoja voidaan myös hyödyntää välipohjalaattana, mutta laatan paino rajoittaa sen kokoa. Asuinkerrostalon massiivilaatan suositeltava pituus on 8 metriä, leveys 3 metriä ja paksuus vähintään 280 millimetriä. (Elementtisuunnittelu 2021c)
2.2.5 Parveke-elementit
Betoniset parvekejärjestelmät voidaan jakaa rakennuksen runkoon upotettuihin ja rungon ulkopuolisiin parvekkeisiin, joiden tyypillisimmät rakennemallit ovat
parveketornit, ripustettavat, uloke- ja sisäänvedetyt parvekkeet, ks. kuva 3.
Rakennemalleista parveketornit ovat olleet yleisin parvekerakenne 1960-luvun lopulta lähtien. Parveketorni on tyypillisesti elementeistä koottu rakenne, joka tukeutuu pieliseinän, pilarien tai ulkoseinän kantavan ulkokuoren välityksellä perustuksilleen.
Kaatumisen estämiseksi rakenne on sidottu kerroksittain seinistään rakennuksen poikittaisiin väliseiniin tai parvekelaatoista välipohjaan. (Pentti et al. 1998)
Ripustettavat parvekkeet ovat yleensä elementeistä valmistettuja ja ne voivat olla joko pieliseinästä kannatettuja, ks. kuva 3, tai konttiparvekkein. Konttiparvekkeessa laatan, kaiteen ja seinien muodostama elementti ripustetaan elementin pieliseinien ylä- ja alareunoista väli- tai ulkoseinän tai välipohjan reunan varaan. Pieliseinistä kannatettu
parveke ripustetaan pielielementtien tartunta teräksillä pysty- ja vaakavoimille, rakennuksen runkoon. (Pentti et al. 1998)
Ulokeparvekkeet ovat tyypillisesti paikallavalettuja laattoja, jotka kiinnittyvät rakennuksen välipohjaan tämän valunaikana asennettujen ratakiskojen tai
muototerästen avulla, ks. kuva 3. Paikallavaletut ulokeparvekkeet ovat yleensä samaa betonia kuin rakennuksen rungon valu. (Pentti et al. 1998) Tämä parveketyyppi oli yleinen 1900-luvun alkupuolen rakennuksissa, ja sitä on havaittu käytettävän jonkin verran vielä 1970-luvulla (RT 86-10618 1996, s. 2).
Kuva 3. Parvekkeiden yleisimmät rakennetyypit (Betoniteollisuus Ry 2010).
Sisäänvedetyt parvekkeet ovat yleensä elementtiparvekkeita, mutta 1960-luvulla niitä valmistettiin myös ulokeparvekkeen tavoin paikallavalettuina (Pentti et al. 1998).
Kiinnittäminen parvekelaattaelementtien kohdalla on voitu toteuttaa elementin päissä
olevien ratakiskojen tai muototerästen avulla rakennuksen kantavaan runkoon seinän eristetilan läpi (RT 86-10618 1996, s. 2).
2.2.6 Seinärakenteet
Seinärakenteet voidaan jakaa julkisivuihin sekä väliseiniin, näistä väliseinät suunnitellaan yleensä rakennuksen kantaviksi sekä jäykistäviksi rakenteiksi.
Julkisivuissa käytettävät seinäelementit toisaalta suojaavat rakennusta sään vaikutuksilta. Elementtijulkisivu vaihtoehdot voidaan jakaa kahteen pääryhmään, sandwich-, yhdistelmä- sekä eriytettyyn julkisivuelementtiin. Nämä rakenteet koostuvat lämmöneristeen sisällyttämisen takia, kuormia välittävästä sisäkuoresta, eriste- ja tuuletuskerroksesta sekä säältä suojaavasta ulkokuoresta. (Lahdensivu et al. 2015) Sandwich-elementit voidaan jakaa tyypillisesti rakennuksen päätyseinän kantaviin ja umpinaisiin elementteihin, julkisivun ikkunallisiin ruutuelementteihin sekä nauhajulkisivu elementteihin. Näiden elementtien sisäkuoren paksuus vaihtelee tyypillisesti kantavissa rakenteissa 150–160 millimetrin ja ruutuelementeissä 70–100 millimetrin välillä.
Elementin ulkokuoren on havaittu vaihtelevan välillä 40–85 millimetriä ja
mineraalivillakerroksen 70–150 millimetrin välillä, silloisten rakennusmääräysten edellyttämien U-arvojen mukaisesti. (Lahdensivu et al. 2015)
Lahdensivu et al. toteaa tutkimuksessaan (Betonielementtien
uudelleenkäyttömahdollisuudet 2015), että sandwich-elementtien rakennepaksuuksiin ovat vaikuttaneet erityisesti valmistusajankohta sekä ulkokuoren pintavalinta.
Ulkokuoren pinnassa on myös havaittu tuotantoerän sisäisiä vaihteluita, jotka ovat johtuneet niin työvirheistä, lämmöneristeiden kokoonpuristumisesta kuin betonin notkeuden vaihteluista. (Lahdensivu et al. 2015, s. 14)
Sandwich-elementtien uudelleenkäyttöä arvioitaessa tulee huomioida, että elementtien ulkokuoren raudoituksessa on käytetty vasta 1990-luvulta lähtien, nostolenkkejä lukuun ottamatta, ruostumatonta terästä. Tähän Lahdensivu et al. (2015) tarkentaa vielä, että sandwich-elementtien ulkokuoren raudoituksessa käytettiin 1960-luvun lopulle saakka pelkästään ruostuvaa harjaterästä, minkä jälkeen sideansaiden diagonaalit korvattiin ruostumattomalla teräksellä. (Lahdensivu et al. 2015, s. 14) Elementit kiinnitetään toisiinsa terässiteiden ja saumavalun sekä ulkokuoren kohdalla lämpöliikkeen mahdollistavan saumamassan avulla.
Eriytetyn/yhdistelmäjulkisivuelementtien hyödyntämisellä voidaan mahdollistaa vaihtoehtoisten julkisivupintamateriaalien käyttöä, sillä rakennekerrokset asennetaan tyypillisesti sisäkuoren ja eristeen kokonaisuutena, johon asennetaan erikseen ripustettu tai itsekantava rappaus, verhous tai kuorielementti. Tämän rakennustavan
etuihin kuuluu tuuletusraon jättämisen mahdollisuus, sekä ulkokuoren kutistuman ja lämpöliikkeen vapaus. Rakenteen purkamisessa on otettava myös huomioon, että ulko- ja sisäkuoren mitat eivät ole sidoksissa toisiinsa. (Elementtisuunnittelu 2021a) Tällöin on tutkittava, onko ulkokuori mahdollista pilkkoa sisäkuoren mittoja vastaavaksi, vai onko rakenne purettava rakennekerroksittain.
Eriytetyn/yhdistelmäelementin kuorirakennetta hyödynnetään tyypillisesti rakennusten kantavissa päätyseinissä sekä sandwich-elementtien kanssa ullakkokerroksen
seinäelementtinä. Kuorielementtien paksuus on tyypillisesti 80 millimetriä, ja ne
kiinnitetään eristekerroksen läpi kantavaan teräsbetonirakenteeseen. (Lahdensivu et al.
2015, s. 14)
Kantavat väliseinät ovat tyypillisesti asuinrakennuksissa raudoittamattomia massiivibetonielementtejä, joiden reunoja kiertävät reunateräkset. Väliseinät ovat tyypillisesti 180 millimetriä paksuja, mutta asuinrakennuksissa huoneistojen välisten seinien paksuudeksi suositellaan 200 millimetriä. Väliseinät ovat mitoitettu tyypillisesti kerroksittain nivelellisesti toimivana levynä ja asuinkerrostaloissa ne toimivat
runkojärjestelmässä kantavina ja jäykistävinä rakenneosina. (Elementtisuunnittelu 2021a)
2.3 Elementtien uudelleenkäyttöpotentiaali
Lahdensivu et al. toteuttamassa tutkimuksessa (Betonielementtien
uudelleenkäyttömahdollisuudet 2015) arvioidaan suomalaisessa rakennuskannassa esiintyvien betonielementtirakenteiden teknisiä lähtökohtia uudelleenkäytölle ja mitä seikkoja uudelleenkäytön suunnittelussa tulee huomioida käytettyjen betonielementtien uudelleenkäyttömahdollisuuksia (Lahdensivu et al. 2015).
Tutkimuksen yhteydessä Lahdensivu et al. laativat betonielementtirakenteille taulukon, jossa esitetään rakennekohtaisesti niiden kosteus-, mikrobi- ja betonin vaurio
herkkyyttä sekä rakenteiden irrotettavuutta ja uudelleenkäyttöpotentiaalia, ks. Liite 1.
Tutkimuksessa rakennus kanttaa tarkasteltiin yhtenä kokonaisuutena, minkä takia määritetty uudelleenkäyttöpotentiaali saattaa vaihdella yksittäisten rakenteiden
kohdalla varsinkin irrotustavasta riippuen. (Lahdensivu et al. 2015) Elementit tulee siis täten arvioida aina tapauskohtaisesti.
Tämän tutkimuksen kannalta liitteessä 1 esitetyistä betonirakenteista olennaisimmat ovat asuinrakennuksissa käytettävät välipohja-, yläpohja-, seinä-, porras- sekä parveke-elementtirakenteet. Taulukon merkintöjä tulkittaessa voidaan huomata, että uudelleenkäyttöpotentiaali säilyy, kuorilaattaa ja -elementtiä lukuun ottamatta, kaikissa
rakenteissa sekä säältä suojassa olevilla rakenteet ulkokuorirakenteita paremmin.
Myös rakenteiden ehjänä irrotettavuus on mahdollista ilman rakenteen vaurioittamista, lähes kaikilla tämän tutkimuksen rakennetyypeillä. Rakenteista ainoastaan
ulokeparvekkeet ja kuorilaatat eivät ole irrotettavissa ehjänä, sillä ne sisältävät paikallavalettuja betoniosia.
Liitosrakenteiden purettavuus on tärkeässä roolissa rakenteiden ehjänä purkamista ja uudelleenkäyttöä arvioitaessa. Suomalaisessa elementtirakentamisessa liitoksissa hyödynnetään betoni–teräs-liittorakenteita, joiden kohdalla purkaminen saattaa vaatia teräksen ja betonin irrottamista toisistaan (Huuhka 2010). Huuhkan tutkimuksessa haastateltu Mattila toteaa, että tällaisessa tilanteessa teräsrakenteet eivät
todennäköisesti säilytä muotoaan ja näin ollen rakennetta ei voi sellaisenaan hyödyntää. (Huuhka 2010: Mattila) Rakenteiden uudelleenkäyttöä voidaan myös parantaa, säilyttämällä uudisrakennusvaiheessa elementtien alkuperäiset nostolenkit sekä varmistamalla niiden asianmukainen suojaus, muun muassa korroosiolta. Näin voidaan vähentää rakenteen irrottamisen ja noston aikaisia vaurioita. (Satu Huuhka 2010: Ludzkendrf 2009)
Suurin potentiaali uudelleenkäytön kannalta sisältyy, säältä suojassa olevissa ontelo-, nilcon- ja massiivilaatta sekä väliseinä rakenteissa. Kyseisiä elementtejä pystytään myös käyttää alkuperäisestä poikkeavassa käyttötarkoituksessa, esimerkiksi väliseinäelementtejä voidaan käyttää säältä suojattuna ja lisäeristettynä ulkoseinärakenteessa. (Lahdensivu et al. 2015) Lahdensivu et al. painottaa tutkimuksessaan, että rakennusosien uudelleenkäyttöön vaikuttaa merkittävästi rakennuksen vanha ja uusi käyttötarkoitus sekä rakenteiden ikä ja rasitusolosuhteet.
Näiden lisäksi sisäympäristöön alun perin suunnitellut betonirakenteet, eivät saa uudessa käyttötarkoituksessa altistua alkuperäistä ankarimmille rasitusolosuhteille.
(Lahdensivu et al. 2015, s. 73)
Purettujen rakenteiden uudelleenkäyttöpotentiaalin arvioinnissa tulee myös kiinnittää huomiota tulevaan uudelleenkäyttötarkoitukseen. Sillä vaikka rakenne
hyödynnettäisiinkin samassa käyttötarkoituksessa, niin rakennusmääräysten asettamat vaatimukset rakenteelle ovat todennäköisesti tiukentuneet ajansaatossa. Esimerkiksi 1960-luvun ulkoseinärakenteiden U-arvot eivät todennäköisesti täytä enää sille asetettuja minimiarvoja (Lahdensivu et al. 2015). Tällöin rakennetta tulee muokata vastaamaan vaatimuksia, esimerkiksi kuorielementtien kohdalla eristekerrosta paksuntamalla tai etsimällä rakenteelle uusi käyttökohde. Ulkoseinäelementtien käytöstä uudesta käyttötarkoituksesta on ratkaisuja esimerkiksi Raahen Kummatissa,
missä purettuja elementtejä hyödynnettiin osana huoltokonehallin ja autokatosten rakennetta (Huuhka, s. 2010).
Betonielementtien uudelleenhyödyntämiseen voidaan vaikuttaa jo
uudisrakennusvaiheessa liitoksien avulla. Esimerkiksi Saksassa on tutkittu elementtien liitoksia niin että ne ottavat huomioon yksittäisten elementtien irrotusmahdollisuuden ilman että rakenne vaurioituu toimenpiteessä. Uudelleenkäyttöä palvelevia
liitostyyppejä ovat muun muassa hitsi ja pultti liitokset. (Huuhka 2010, s. 48:
Elinkaaritekniikka 2001) Nämä liitostyypit eivät ole kuitenkaan vielä suomalaisessa asuinrakennusten betonielementtirakentamisessa vakiintuneet.
3. BETONIN KIERRÄTYKSEN ONGELMAT
3.1 Työmaalla aiheutuvat ongelmat
Ympäristöministeriön toteuttaman edistämisohjelman (2013) loppuraportin mukaan materiaalien hyödyntämistehokkuuden esteet koettiin sidosryhmäkyselyn perusteella kohdistuvan työmaalla pääosin varastointitilan puutteeseen sekä materiaalin
käsittelystä johtuvaan ylimääräiseen työhön. Loppuraportissa todettiin, että edellä mainittuja esteitä esiintyy erityisesti pienissä korjaushankkeissa, minkä takia rakennusjäte päätyy usein sekajätteeseen. (Ympäristöministeriö 2013)
Häkämies et al. loppuraportista selviää, että jätteiden sekoittuminen on ongelmana myös tiiviisti rakennetuilla alueilla, jossa tilan ahtaus ajaa urakoitsijan käsittelemään ja läjittämään materiaalin erillisessä lajittelukeskuksessa. Myös kaupunki alueella on loppuraportin mukaan huomattu tapahtuvan jätejakeiden sekoittumista ulkopuolisten osapuolten toiminnan johdosta. Tämän johdosta Häkämies et al. ehdottaakin yhdeksi ratkaisuksi kannellisten lavojen hyödyntämistä kaupunkikohteissa. (Häkämies et al.
2018, s. 16)
Purettavien betonirakenteiden sekä murskeiden käsittelyä hankaloittaa myös näiden jäteleima, joka velvoittaa hankkimaan materiaalin varastoinnille ympäristöluvan (Häkämies, S. et al. 2018, s. 16). Ongelmat aiheutuvat todennäköisesti tilanteissa, joissa purettavissa materiaaleissa esiintyy asiakirjoista ja testinäytteistä poikkeavia lisäainepitoisuuksia, jotka vaativat uuden ympäristöluvan hakemisen. Tällaisia lisäaineita voivat olla muun muassa MARA-asetuksessa kielletyt asbesti ja lyijy- yhdisteet.
Purkutyöhön sekä purkumateriaalin vaihdantaan liittyy myös haasteita materiaalin haitta-aineiden osalta. Eritoten vanhan rakennuskannan asiakirjoissa on huomattu puutteita eri haitta-aineiden taltioinnissa. (Häkämies et al. 2018, s. 17)
Betonirakenteiden kohdalla rakenteesta saattaa löytyä muun muassa MARA- asetuksessa kiellettyä asbestia, joka estää materiaalin uudelleenhyödyntämisen.
Ympäristöministeriön loppuraportissa (2013) todetaan työmaalla aiheutuvien jätehuollon ongelmien johtuvan eritoten tiedollisista, asenteellisista sekä
vastaanottopalvelujen puutteista. Tällöin käyttökelpoisia ja toimivia rakennusosia puretaan trendeihin, uuden ihannointiin tai puutteellisiin tietoihin perustuen.
(Ympäristöministeriö 2013) Tällaisia rakennusosia voisivat olla muun muassa
rakennuselementit, joilla on vielä useita vuosikymmeniä suunniteltua käyttöikää jäljelle
eikä rakenne ole vaurioitunut. Tilanteissa, joissa elementtien dimensiot eivät ole enää samassa käyttötarkoituksessaan hyväksyttävät on mahdollista hyödyntää
rakennusosat myös vaatimustasoltaan alemmissa käyttötarkoituksissa (Lahdensivu et al. 2015, s. 68).
Ehjänä purkamisen onnistumista voidaan arvioida ennen varsinaisen purkutyön alkamista, esimerkiksi elementtirakenteiden kohdalla niissä käytettyjen liitosten suhteen rakennepiirustuksista. Liitoksien on kuitenkin havaittu poikkeavan
piirustuksista varsinkin vanhan rakennuskannan kohdalla, mitkä ovat havaittavissa vasta koepurun tai varsinaisen purkutyön aikana. (Lahdensivu et al. 2015) Liitoksien poikkeavuus saattaa aiheuttaa rakenteiden purkamistavan uudelleen suunnittelua, jolla rakenteen uudelleenkäyttöpotentiaali pystytään säilyttämään. Näiden mahdollisten suunnitelmamuutoksien vaikutukset ovat tapauskohtaisia, mutta niiden voidaan nähdä aiheuttavat aikataulun venymistä sekä kasvattavan purkutyöhön suunniteltujen
kustannusten kasvua.
3.2 Materiaalin vaihdannan ja kierrätysprosessien ongelmat
Ympäristöministeriön (Edistämisohjelman loppuraportin 2013) mukaan rakennusjätteen tilastoinnissa ilmenee puutteita, muun muassa ohjaukseen päätyvän rakennusjätteen määrän, laadun ja syntypaikan osalta. Suomessa rakennusjätteen tilastoinnista vastaa Tilastokeskus sekä Väestörekisterikeskus, joka ylläpitää ilmoitusvastuun alaisista uudis- ja korjaushankkeista sekä purettavista rakennuksista rekisteriä. Epätarkkuudet näiden kohdalla johtuvat uudis- ja korjaushankkeissa ilmoituslomakkeen vajavaisesta täytöstä. Lomakkeen täytössä ilmenevät puutteet johtuvat jätteiden synnyn
seuraamisen laiminlyönneistä sekä purkuhankkeissa ilmoitetun jätteitä koskevan rekisteritiedon epätäydellisyydestä. (Rakentamisen materiaalitehokkuuden
edistämisohjelma 2013, s.7) Jätteiden hyödyntämisen kannalta on tärkeää tunnistaa jätteiden alkuperä sekä materiaalitiedot, jotta niiden hyödyntämiskelpoisuus on määritettävissä kokonaisuutena yksittäisen kohteen jätejakeille, eikä
materiaaliominaisuuksiltaan erilaisten jätteiden sekoittumista tällöin tapahdu.
Ehjänä purkaminen ei ole Suomessa betonielementtien kohdalla yksittäisiä kokeellisia purkuja lukuun ottamatta laajemmin käytössä. Tästä johtuen purkutyöstä vastaavilla taholla ei ole juurikaan kokemusta elementtien purkamisesta tavalla, jolla niihin sitoutunut arvo säilytetään. (Lahdensivu 2015; Huuhka 2010) Näin ollen
uudelleenhyödynnettävien betonielementtien vaihdantaakaan ei Suomessa tapahdu, vaan elementtien vaihdanta rajoittuu kokeellisesti suoritettuihin projektien sisäiseen vaihdantaan. Betonielementtien kaupallisen vaihdannan syntymiseen tarvittaisiin
materiaalin tarjoaja ja vastaanottaja sekä materiaalille käyttökohde, joka jätteeksi luokiteltavalle materiaalille vaatii tapauskohtaisen hyödyntämiskelpoisuuden toteamisen. Betonielementtien kohdalla hyödyntämistä alkuperäisessä
käyttötarkoituksessaan on harjoitettu Suomessa hyvin vähän, vaikka materiaalin uudelleenkäyttöpotentiaalin tutkimisesta onkin saatu hyödyntämistä palvelevaa näyttöä (Lahdensivu et al. 2015). Tämän, arvonsa säilyttävän elementtien
uudelleenhyödyntämisen puuttuminen suomalaisesta rakennustavassa voidaan nähdä osasyynä elementtien vähäiseen hyödyntämiseen, jolloin hyödyntämiskelpoiset
elementit ohjataan mieluummin betonimurskeen raaka-aineeksi.
Markkinoilla jo hyödynnettävien purkumateriaalien kohdalla kaupallisen vaihdannan ongelmat kohdistuvat kysyntään ja tarjontaan, jotka eivät purkuhetkellä kohtaa.
Tällaisessa tilanteessa purkumateriaali päätyy väistämättä väliaikaiseen varastointiin, jossa materiaali tulee suojata pilaantumiselta ja näin kasvattaa purkumateriaalin haltijan kustannuksia. Uudelleen käytettäväksi kelpaavan materiaalin vaihdantaa hankaloittaa myös markkinoiden tilanne, sillä purkumateriaalit kilpailevat neitseellisten materiaalien kanssa samoista markkinoista. Neitseellisiset ja kohteeseen suunnitellut valmisrakenteet ovat usein kokonaiskustannuksiltaan purkumateriaaleja halvempia, mikä aiheuttaa markkinoilla epätasa-arvoa. (Häkämies, S. et al. 2018, s. 16,23) Betonimursketta on hyödynnetty laajasti Suomessa, muun muassa teiden sekä kenttien jakavassa ja kantavassa rakenteessa. Murskeen uudelleenhyödyntämisen parantaminen johtuu osaltaan standardin SFS 5884:n laatimisen, betonimurskeen EC- merkinnän saamisen sekä MARA-asetuksen johdosta. Murskeen kohdalla vaihdantaa kuitenkin hankaloittaa syntyvien betonimurske massojen suuret määrät tilanteissa, jossa murskeelle ei heti löydy käyttökohteita eikä materiaalin vastaanottajaa (Häkämies, S. et al. 2018, s. 17).
4. JÄTEBETONIN KÄYTÖN SÄÄNTELY
4.1 Euroopan unionin jätedirektiivi
Jätedirektiivin tavoitteiden saavuttamiseksi direktiiville asetettiin määräaika, vuodelle 2020, mistä lähtien 70 paino-% vaarattomaksi luokiteltavasta rakennus- ja
purkujätteestä tulee löytää materiaalin hyödyntämis- tai kierrätystapa (Euroopan komissio 2008, I LUKU, artikla 11). EU:n Jätedirektiivillä pyritään, 5-portaisella jätehierarkia asteikolla luomaan jäsenmaihin yhtenevät menettelytavat jätteiden ehkäisyssä ja käsittelyssä. Jätteiden käsittely tavaksi tulee valita toimenpide, joka on ympäristön kuormittamisen kannalta edullisin vaihtoehto. Jätehierarkian
ensisijaisuusjärjestys direktiivin mukaan (Euroopan komissio 2008, I LUKU, artikla 2):
a) ehkäiseminen,
b) valmistelu uudelleenkäyttöön, c) kierrätys,
d) muu hyödyntäminen, esimerkiksi energiana, ja e) loppukäsittely.
Betonijätteen kohdalla, jätedirektiivin arvoja noudattaen, toimintatapa mahdollisuuksiksi voidaan lukea: valmistelu uudelleenkäyttöön, kierrätys, hyödyntäminen sekä jätteen loppukäsittely. Toisaalta jätteiden synnyn ehkäiseminen voidaan myös lukea betonin kohdalla vaihtoehdoksi, mikäli ensisijaiseen käyttötarkoitukseen valmistettavan betonin ympäristölle haitallisten lisäaineiden määrää pystyttäisiin vähentämään, käyttämällä esimerkiksi vaihtoehtoista rakennustapaa.
4.2 Maankäyttö- ja rakennuslaki
Maankäyttö- ja rakennuslaissa (132/1999) on säädetty purkuluvan edellytykset, joiden mukaan lupahakemuksen tulee sisältää selvitys purkamistyön järjestämisestä ja syntyvän jätteen määrästä, laadusta ja niiden lajittelusta (139§). Pykälien 139 ja 154 mukaan lupahakemuksessa tulee käydä ilmi myös purkujätteelle järjestetty
käsittelysuunnitelma sekä hyödynnettävissä olevalle purkujätteelle asianmukainen talteenotto, jolla mahdollistetaan käyttökelpoisten rakennusosan uudelleenkäyttö (154§). (Maankäyttö- ja rakennuslaki 1999)
Rakennuslain kantaa käyttökelpoisia rakennusosia kohtaan, voitaisiin hyödyntää betonielementtien uudelleenkäytön kohdalla markkinoiden kasvattamisessa.
Elementtien ehjänä purku, uudelleenkäyttöön ohjaaminen ja markkinoiden kasvattaminen voidaan mahdollistaa tunnistamalla elementteihin liittyvä uudelleenkäyttöpotentiaali sekä niiden käyttökohteet.
4.3 Jätelaki
Jätelain (646/2011) viidennen pykälän mukaan jätteeksi luokitellaan aine tai esine, jonka on poistettu tai tullaan poistamaan käytöstä kyseisen jätteen haltijan toimesta taikka materia, joka on velvoitettu poistamaan käytöstä. Viidennessä pykälässä esitellään myös jätelain määritelmä, milloin aine tai esine ei ole jäte vaan se voidaan luokitella sivutuotteeksi. (Jätelaki 2011) Pykälän tarkoittama sivutuote kuitenkin tulee syntyä tuotantoprosessin aikana, mihin tässä työssä käsitelty purkuprosessi ei kuitenkaan lukeudu. Tällöin purkumateriaalia ei jätelain mukaan voida pitää tuotantoprosessin sivutuotteena.
Jätelain viidennessä pykälässä esitellään, miten valtioneuvoston asetuksella voidaan antaa tarkempia säädöksiä jätelajeittain siitä, milloin aine tai esine ei ole enää jätettä, jos:
1) se on käynyt läpi hyödyntämistoimen;
2) sillä on käyttötarkoitus, johon sitä yleisesti käytetään;
3) sillä on markkinat tai kysyntää;
4) se täyttää käyttötarkoituksensa mukaiset tekniset vaatimukset ja on vastaaviin tuotteisiin soveltuvien säännösten mukainen; ja
5) sen käyttö ei kokonaisuutena arvioiden aiheuta vaaraa tai haittaa terveydelle tai ympäristölle. (Jätelaki 2011)
Valtioneuvoston asetuksella voidaan antaa tarkempia säännöksiä 4) –kohdassa mainittujen seikkojen kohdalla. (Jätelaki 2011) Betonimurskeen kohdalla jätteeksi luokittelun päättyminen on otettu käsittelyyn, jonka mahdollisen läpimenon
seurauksena siitä tulee EoW –materiaalia (End-of-Waste) ja helpottaa näin murskeen hyödyntämistä rakennusmateriaalina. (Ympäristöministeriö 2020)
Huomion arvoista on, että jätelakiin on tulossa muutoksia ja niiden on tarkoitus astua voimaan vuoden 2021 aikana (Ympäristöministeriö 2021). Voimaan astuttuaan, jätelaki tulee todennäköisesti muuttamaan koko rakennuslainsäädäntöä, vastaamaan
tiukentuviin jätteiden kierrätystä ja uudelleenkäyttöä koskeviin vaatimuksiin.
4.4 Valtioneuvoston asetus jätteistä
Valtioneuvoston asetus jätteistä (179/2012) velvoittaa rakentamisesta syntyneen betonijätteen haltijan järjestämään jätteelle erilliskierrätyksen niin että mahdollisimman suuri osa betonijätteestä voidaan jätelain 8 §:n mukaisesti hyödyntää uudelleen tai muutoin kierrättää. (Valtioneuvoston asetus jätteistä 2012)
Asetuksessa pyritään ohjaamaan betonijätteen haltijaa ensisijaisesti tunnistamaan uudelleen hyödynnettävissä oleva jäte ja suorittaa sen asianmukainen lajittelu.
(Valtioneuvoston asetus jätteistä 2012) Tällä pyritään kasvattamaan rakentamisessa käytettävän betonin elinkaarta ja muuttamaan vanhollista suhtautumista betonijätettä kohtaan, missä betonin hyödynnettävissä olevat ominaisuudet katoavat sen
ensisijaisen käyttötarkoituksen tullessa päätökseen.
4.5 MARA-asetus
Valtioneuvoston asetus eräiden jätteiden hyödyntämisestä maanrakentamisessa (843/2017) osaltaan pyrkii edistämään uusiomateriaaleiksi luokiteltavien
rakennusjätteiden hyötykäyttöä ja kierrätystä maanrakentamisessa, jolloin tiettyjen kriteerien täyttyessä, asetuksessa mainittujen jätteiden hyödyntämisessä, ei tarvita ympäristönsuojelulain (527/2014) mukaista ympäristölupaa. (Valtioneuvoston asetus eräiden jätteiden hyödyntämisestä maarakentamisessa 2017) Tätä asetusta kutsuaan myös, niin sanotuksi MARA-asetukseksi.
Asetusta (843/2017) voidaan soveltaa betonimurskeen sekä kevytbetonijätteiden kohdalla ammattimaisessa tai laitosmaisessa hyödyntämisessä, kun
maksimihalkaisijaltaan 90 mm:n betoni- tai kevytbetonimurske on tuotettu betonirakenteesta tai uudisrakentamisen tai betoniteollisuuden betonijätteistä murskaamalla. Näiden kyseisten jätteiden hyödyntäminen rajoittuu väylien, kenttärakenteiden rakennekerroksiin sekä teollisuus- että varastorakennusten pohjarakenteisiin. Maanrakennuksen lisäksi asetusta 843/2017 voidaan soveltaa hankkeeseen liittyvään välivarastointiin silloin, kun rakentaminen ja välivarastointi perustuvat lakisääteiseen suunnitelmaan, lupaan, ilmoitusmenettelyyn tai kunnan rakennusjärjestykseen (Valtioneuvoston asetus eräiden jätteiden hyödyntämisestä maarakentamisessa 2017)
Rakennusten purkukohteissa esiintyy yleisesti myös tiilirakenteita, jolloin purkuhetkellä betoni- ja tiilijätteiden sekoittuminen on todennäköistä. Asetus 527/2014 huomioi liitteessä 2 pääasiallisen jätteen, betonin, ja tiilen sekoittumisen antamalla
maanrakennuskäyttöön tarkoitetulle betonimurskeelle 30 paino-%:n enimmäis-, tiili- ja
kaakelijäte määrän (Valtioneuvoston asetus eräiden jätteiden hyödyntämisestä maarakentamisessa 2017, liite 2.).
Asetus vaatii käyttäjältä säännöllistä laadunvarmistusta, jolla todetaan rakennus- ja purkutoiminnasta peräisin olevan purkubetonijätteen ympäristökelpoisuus EN-
standardin (EN 933-11) mukaisesti. EN-standardin avulla kokoomanäytteestä (20–10 000 tn) selvitetään jätteen materiaalijakauma: betonin, tiilen, laastin ja luonnonkiven osuudet, epäpuhtaudet sekä kelluvat epäpuhtaudet. (Valtioneuvoston asetus eräiden jätteiden hyödyntämisestä maarakentamisessa 2017, liite 3.)
5. JÄTTEIDEN JA SIVUVIRTOJEN VAIHDANTA
5.1 Jätteiden ja sivuvirtojen tietoalusta, Materiaalitori
Valtakunnallisella tasolla Suomessa jätteiden sekä materiaalisivuvirtojen vaihdantaa ylläpidetään verkossa toimivan Materiaalitorin avulla. Materiaalitori -tietoalustan tavoitteena on kerätä materiaalivirrat yhteen paikkaan, jätteiden sivuvirtojen hyötykäyttöä ja kiertotaloutta edistääkseen. Tietoalustalla pyritään tämän lisäksi parantamaan jätteen haltian ja palveluntarjoajan kohtaamista. Kierrätysmateriaalin keräämisellä yhteen paikkaan, Materiaalitorin ylläpidosta vastaava, Motiva haluaa kasvattaa kierrätysmateriaalien arvostusta kierrätysmateriaalien kanssa
työskentelevien organisaatioiden keskuudessa, jolloin materiaalit pysyisivät kierrossa mahdollisimman pitkään ja näin saataisiin vähennettyä luonnonvarojen kulutusta.
Motiva painottaa myös, miten materiaalitorilla pyritään luomaan läpinäkyvyyttä jätelaissa säädetyn kunnan toissijaisen jätehuoltopalvelun käyttöön ja edellytyksenä olevan muun palveluntarjonnan puuttumisen osoittamiseen. Materiaalitoripalvelun tuottaa ympäristöministeriö ja palvelun ylläpidosta vastaa valtion omistama Motiva Oy.
(Motiva 2020)
Materiaalitori –tietoalusta aukesi yritysten sekä julkisten organisaatioiden käyttöön 8.4.2019, mutta järjestelmä on osittain vielä kehitysvaiheessa. Materiaalitori toimii jätteiden ja sivuvirtojen ohjaamisen sekä niihin liittyvän tiedonkeruun kohdalla pilotointi hankkeena, joten palvelua pyritään jatkuvasti kehittämään palautteiden perusteella sekä tuomalla lisäpalveluita. Vuoden 2020 alussa Materiaalitorissa täsmennettiin kunnan toissijaisen jätehuoltopalvelun (TSV) sopimusta jätelain muutoksen (438/2020) myötä. (Materiaalitori 2020)
Materiaalitorissa vaihdannan kohteena olevan betonijätteen hinnat ovat tarjoajan ja vastaanottajan välisen sopimuksen mukaisia. Tällä tavalla materiaalitori pyrkii mahdollistamaan palveluntarjoajien kilpailuttamisen. Jätteen haltija ei ole myöskään velvoitettu rekisteröitymään palveluun, mikäli vastaanottajan tarjoama palvelu löytyy vapailta markkinoilta. (Materiaalitori 2020)
Materiaalitorin käyttöön velvoitetut jätteen haltijat ovat 1.1.2020 voimaan astuneen jätelain uudistuksen mukaan, jätteen haltijat, jotka tarvitsevat kunnan toissijaista jätehuoltopalvelua yli 2 000e arvosta vuodessa. Näiden lisäksi julkisia jätteen haltijoita eli hankintayksiköitä velvollisuus astuu voimaan vuonna 2021 uudistuvan jätelain mukaan (Ympäristöministeriö 2021). Palvelussa asiointi on tarkoitettu y-tunnuksen
omaaville organisaatioille, jotka tuottavat tai hyödyntävät jätettä tai sivuvirtoja tai tarjoavat näihin liittyviä palveluja. (Motiva 2020)
Seuraavassa taulukossa esitetty Materiaalitorin tarjottujen betonimateriaalien tilastoja vuosilta 2019 ja 2020 pääkaupunkiseudulla (Helsinki, Espoo Vantaa), esitetyt määrät tonneja (Materiaalitori 2020):
Kaupunki Kertaerä (2019), t
Jatkuvasti syntyvä (2019), t
Kertaerä (2020), t
Jatkuvasti syntyvä (2020), t Helsinki 0 80 000 (1 kpl) 43 000 (2 kpl) 100 050 (2) Espoo 0 50 000 (1 kpl) 5 000 (1 kpl) 100 000 (1 kpl) Vantaa 0 50 000 (1 kpl) 5 000 (1 kpl) 100 000 (1 kpl)
Materiaalitorissa tarjottujen palveluiden kohdalla tilastoinnista ei selviä palvelun kohdemateriaalia, mutta maa- ja infrarakentamiseen keskittyvällä palveluntarjonnalla voidaan todennäköisesti odottaa kiinnostuksen kohdistuvan osittain myös
betonimurskeeseen.
5.2 Yksityisten toimijoiden betonijätteen vaihdanta
Materiaalitori-tietoalustan lisäksi betonijäte ja sivuvirta -materiaalien vaihdantaa tapahtuu myös vapailla markkinoilla, missä yksityiset yritykset sekä isompien
konsernien yksiköt toimivat joko materiaalin vastaanottajana, materiaalin luovuttajana tai molempina. Tämän yksityisten toimijoiden välillä tapahtuvan kierrätysmateriaalin vaihdannan etuina ovat kierrätysmateriaalin lyhyet siirtomatkat ja niiden alkuperän tunteminen sekä pitkät asiakassuhteet, joka takaa materiaalin saatavuuden ja kaupallisen toiminnan.
Yksityisten toimijoiden ylläpitämässä betonijätteen vaihdannassa on yleistä antaa materiaalin laatua sekä määrää koskevia, toimijasta riippuvaisia, teknisiä vaatimuksia esimerkiksi haitta-ainepitoisuuksia, tiilen enimmäismäärää, raekokoa sekä määrää koskien (Rudus 2020). Betonijätteen vastaanottopalvelua tarjoavat yritykset pääsääntöisesti jatkokäsittelevät materiaalin pienentämällä tämän raekokoa murskaamalla (Mevaset 2020). Murskaamalla käsitelty materiaali voi toimijan tavoitteiden mukaan olla lopputuotteena teiden, pihojen, parkkipaikkojen tai hallien pohjien kantavissa rakenteissa hyödynnettävänä murskeena. (Rudus 2020)
Betonijäte on myös hyödynnettävissä tämän syntymä paikalla, mikä lyhentää materiaalin käsittelyyn ja hyödyntämiseen kuluvaa aikaa sekä parantaa materiaalin laadunhallintaan, kun jätteen syntypaikka on tarkasti tiedossa. Esimerkiksi Helsingin kaupunki on julkisissa hankkeissaan pyrkinyt ohjamaan käyttökelpoisen betonijätteen uudelleenhyödynnettäväksi sekä toteuttamaan materiaalin jalostamisen kohteessa, mikäli mahdollista. (Forsman 2019) Betonijätteen hyödyntämiseen ja vaihdantaan pystytäänkin vaikuttamaan hankekohtaisilla vaatimuksilla kierrätettävän materiaalin sisällyttämisestä hankkeeseen. Kyseiseen asiaan onkin Berliinissä kaupungin toimesta pyritty vaikuttamaan, vaatimalla betonijätteestä valmistetun uusiobetonin sisällyttämistä kaikkiin kaupungin uusiin julkisiin kerrostalohankkeisiin (Euroopan komissio 2017, s. 3).
Betonijätteen vastaanottajana ja jalostajana voivat toimia myös kaatopaikka toimijat, jotka jätteen hyödyntämismahdollisuudesta riippuen, joko huolehtivat materiaalin jalostamisesta, hyödyntämisestä tai tämän loppusijoituksesta. Muun muassa Lassila &
Tikanoja ohjaa käyttökelpoisen betonijätteen uusiokäyttöön maanrakentamisessa.
(Lindroos 2020) Kaatopaikka toimijoista poiketen, rakennusyritykset sekä
rakennusmateriaalien valmistajat eivät lähtökohtaisesti vastaanota pilaantunutta ja jatkohyödyntämis kelvotonta materiaalia.
6. BETONIMURSKEEN HYÖDYNTÄMINEN
6.1 Betonimurskeen uudelleenhyödynnettävyys
Mika Fjäderin mukaan (Betonilehti 3/2018) Suomessa valmistetaan arviolta 15
miljoonaa tonnia betonia vuodessa. Ylijäämäbetonia syntyy muun muassa rakennusten purkamisesta sekä tuotannosta ja sen vuotuinen määrä Suomessa on noin 1 miljoonaa tonnia, josta kierrätetään noin 80 % (Fjäder 2018, s. 15). Betonimurskeen
kierrättäminen onkin hyvällä tasolla sillä jätevirtana tulkittuna se ylittää Euroopan unionin jätedirektiivin asettamat vaatimukset, ympäristölle vaarattoman jätteen 70- paino-%:n kierrätysasteesta.
Fjäder kyseenalaistaa artikkelissaan betonin kierrätyksen nykytilan Suomessa, joka on täysin markkinaehtoista ja jota ei tueta yhteiskunnan varoin. Betonimurskeen
hyödyntämiseen uusiokiviaineena on tehty helpotuksia sen luvanvaraisuutta
keventämällä, mutta Fjäder kokee kierrätysmurskeen jätteeksi luokittelun vaikeuttavan edelleen betonimurskeen hyödyntämistä kiertotalousajattelun mukaisesti. (Fjäder 2018) Tähän, murskeen jätteeksi luokitteluun on kuitenkin pyydetty sittemmin lausuntopyyntö, jolla pyritään parantamaan murskeen hyödynnettävyyttä poistamalla tältä jäteleima, muuttamalla se End of Waste –materiaaliksi. (Nissinen 2021) Jäteleiman poistaminen asetuksen avulla tulisi parantamaan murskeen käyttöastetta ja sen kilpailukykyä markkinoilla.
Betonimurskeen kohdalla sen hyötykäyttö ja kaatopaikka kelpoisuus on hyvä tutkia ennen purkamista MARA-asetuksen määrittämien raja-arvojen ja haitta-
ainepitoisuuksien kohdalla, jotta materiaalin hyödyntämisprosessia voidaan nopeuttaa.
(Ympäristöministeriö 2019, s. 24) Laatuvaatimusten täyttymiseen vaaditaan myös laaduntarkkailua purkutyömaa peräisen betonimurskeen kohdalla, jotta uudelleen käytettävän materiaalin vaatimukset täyttyvät, jotka ovat määritettävissä
(Ympäristöministeriö 2019, s. 24) niin maan rakennuksen kuin uusiobetonin kohdalla.
Betonimursketta käsiteltäessä ja varastoitaessa on otettava huomioon materiaalin mahdolliset vaikutukset ympäröivään luontoon erityisesti vesikosketuksen yhteydessä.
Tämä johtuu siitä, että betonimurske saattaa emäksisyytensä ja sulfaattipitoisuutensa takia aiheuttaa emäksisten hulevesien kulkeutumisen ympäristöön (Pajukallio et al.
2011, s. 73). Tämä on otettava huomioon murskeen käsittelyn ja varastoinnin suunnittelussa, varmistamalla rakenteen suojaus vesikosketukselta.
Betonimurskeen hyödyntäminen maarakentamisessa ja uusiokiviaineksena vaatii murskeelle annetun CE- merkinnän, jolla osoitetaan, että kyseinen materiaali täyttää sille direktiivissä asetetut vaatimukset (SFS 2021). Suomessa toimivista betonin valmistajista muun muassa Rudus Oy:ltä löytyy valikoimastaan CE-merkinnällä varustettuja betonimurskelaatuja, jotka on annettu tuotteelle SFS-132422 –standardin mukaan (Nieminen 2016, s. 78). Betonimurskeen käyttäminen uusiobetonin
runkomateriaalina vaatii CE-merkinnän saavuttaakseen standardissa (SFS EN 12620+A1) määritellyt vaatimukset (SFS 2008).
Betonimurskeen hyödyntämistä arvioitaessa materiaalin tulee täyttää seuraavat vaatimukset:
Ympäristökelpoisuusvaatimukset, jotka määritetty MARA-asetuksessa sekä ympäristöluvassa.
Murskeen käyttökohteen tekniset vaatimukset
Standardin SFS 5884 mukainen laatuluokitus ja laadunhallinta vaatimukset
Murskeen on oltava myös CE-merkittyä.
CE-merkinnästä voidaan kuitenkin poiketa tilanteessa, jossa betonijäte ei vaihda omistajaa ja se käytetään kaupungin omassa rakennuskohteessa. CE-merkintä vaatimuksesta poikkeaminen on aina hankekohtainen. (Forsman, J. et al. 2019, s. 3)
6.2 Betonimurske tie- ja kenttärakenteessa
Betonimurskeen hyödyntäminen maanrakentamisessa aloitettiin Suomessa vuonna 1992. Tämän hyödyntämistä koskevat suunnitteluohjeet ja mitoitusparametrit julkaistiin vuosina 1996 sekä 1999. (Matinlauri 2016, s. 18) Betonimurske -jätteen käyttöä
rakentamisessa on sittemmin edistetty, muun muassa poistamalla vuonna 2006 valtioneuvoston asetuksesta (Vna 591/2006) ympäristönsuojelulain (86/2000)
mukaisen ympäristölupa –vaatimuksen murskeen käytölle, mikäli murske sekä tämän tuotanto täyttävät sille määritellyt edellytykset. Vuonna 2017 päivitetyn MARA-
asetuksen (Valtioneuvoston asetus eräiden jätteiden hyödyntämisestä) avulla
murskeen käyttökohteita on laajennettu koskemaan väylä- ja kenttärakenteiden lisäksi myös teollisuus- ja varastorakennusten pohjarakenteita (VNA 7.12.2017/843).
Asetuksen avulla pyritään helpottamaan käyttökelpoisen jätteen hyödyntämistä maarakentamisessa ilman erikseen haettavaa ympäristönsuojelulain (527/2014) mukaista lupaa tiettyjen ehtojen täyttyessä. Jätteen hyödyntämisestä tulee kuitenkin tehdä ilmoitus valvontaviranomaiselle (Ympäristöhallinto 2020).
Betonijätettä syntyy niin purkutyömaalta kuin betoniteollisuuden sivuvirtana, jotka vaikuttavat betonimurske –lopputuotteen jaotteluun sen raaka-aine ja
materiaaliominaisuuksien lisäksi. Maanrakennuskäyttöön soveltuvan betonimurskeen jalostus tapahtuu mekaanisesti käsittelemällä ja seulomalla raaka-aine haluttuun raekokoon, sekä poistamalla materiaalista epäpuhtaudet, esimerkiksi raudat.
Betonimurskeelle on asetettu neliportainen luokitus Bem I – BeM VI, jossa eri luokille on asetettu vaatimuksia muun muassa lujuuden, rakeisuuden, syntyperän sekä mitoituksessa käytettävän E-moduulin kohdalla. (Matinlauri 2016, s. 18)
Matinlauri käsittelee tutkimuksessaan betonimurskerakenteita, jotka oletetaan työssä joustavina päällysrakenteina. Matinlauri kuitenkin muistuttaa, että sitomattomatkin betonimurskerakenteet saattavat lujittua ajansaatossa. (Matinlauri 2016, s. 60) Työssään Matinlauri esittelee pohjoismaisia (Ruotsi, Suomi, Norja ja Tanska)
koerakennuskohteita, joiden lujuus- ja jäykkyysominaisuuksia on seurattu useamman vuoden ajan. Koekohteiden betonimurskeen käyttökohteita yhdistää murskeen käyttäminen tyypillisesti kantavassa tai jakavassa kerroksessa. Valtioiden välillä huomattiin kuitenkin eroja, sillä Ruotsissa betonimursketta suosittiin käytettävän jakavassa kerroksessa, Suomen suosiman kantavan kerroksen sijaan. Yhtenä syynä tähän on betonimurskeen pienempi riski suolauksen tunkeutumiselle
betonimurskekerrokseen. (Matinlauri 2016, s. 72–73) Suolan kulkeutuminen betonimurskekerrokseen saattaa aiheuttaa kerroksen jäätymisen yhteydessä
suolapakkasrapautumisen, joka vaurioittaa betonimurskerakennetta. Vaurioitumisen riskiä voidaan kuitenkin vähentää tien tiiviillä päällysrakenteella. (Tiehallinto 2000, s.
18)
Matinlaurin tutkimuksesta selviää, että betonimurskeen käyttöä teiden ja kenttien rakenteissa palvelee murskeen korkea lujittuminen, joka saavuttaa neitseellisiin
luonnonkivimateriaaleihin verrattuna suuremmat puristuslujuusominaisuudet jo kahden ensimmäisen vuoden aikana. Myös raekoko jakaumalla on huomattu olevan vaikutusta lujittumiseen, sillä hienoainesta sisältävät murskeet ovat lujittuneet karkeampia
murskeita paremmin. (Matinlauri 2016, s. 73)
Suomessa Keravan karhuntassuntiellä sijaitsevalla, vuonna 1999 valmistuneessa, kaatopaikan tiellä toteutettiin aukikauvu-kokeilu, jonka avulla haluttiin määrittää tierakenteen kantavassa ja jakavassa kerroksessa käytetyn betonimurskeen kaivettavuutta. Kaivuu kyettiin toteuttamaan ongelmitta kynsikauhalla sekä
hydraulisesti kallistuvalla luiskakauhalla. Kaivetussa betonimurskeessa ei havaittu tutkimuksen aikana suuria lujittuneita betonimurskekokkareita, vaan kaivettu murske oli täysin rakeista. Materiaalin palauttamisessa takaisin kuoppaan ja sen tiivistämisessä ei
myöskään havaittu ongelmia. Laboratorio-oloissa testatuista näytteistä sekä
kenttätutkimusten perusteella voitiin havaita murskeen saavuttavan vähintään 70 %:a sen alkuperäisestä lujuudesta (1,2 MPa) ennen kaivuuta. (Dettenborn 2013, s. 90) Suomalaisilla rakennusmateriaalimarkkinoilla on tarjolla useampia betonimurskeen kaupallisia toimijoita, joiden tuotteille on hyväksytty CE-merkintä, joka takaa tuotteen käyttökelpoisuuden rakentamisessa. (Green Building Council Finland 2021) CE- merkittyjen betonimurskeiden hyödyntäminen väylä- ja kenttärakenteissa on kuitenkin edelleen luvanvaraista toimintaa, joten murskeen käyttö vaatii ympäristöilmoituksen alueella toimivalle elinkeino-, liikenne- ja ympäristökeskukselle. (Delete group Oyj 2019)
6.3 Betonimurske uusiobetonin runkoaineena
Uusiokiviaines voidaan jakaa kahteen tyyppiin sen alkuperän avulla. Koostumukseltaan hyvin tunnettu tyyppi on peräisin kierrätykseen päätyneestä ylijäämäbetonista tai testiolosuhteissa valmistetusta uusiobetonista. Toisen uusiokiviaines-tyypin kohdalla se on peräisin purkutyömaalta, johon on todennäköisesti päätynyt epäpuhtauksia, kuten tiiltä, puuta ja muovia sekä mahdollisesti muita materiaaleja purkujätteen lähteestä riippuen. Uusiokiviaineksen raekoolla on huomattu olevan myös merkitystä, sillä karkealla uusiokiviaineksella on havaittu suhteellisesti vähemmän epäpuhtauksia kuin pienempirakeisissa näytteissä. (Nieminen 2015, s. 17: De Britto & Saikia 2013) Murskatulla betonilla voidaan saavuttaa lähes samat ominaisuudet kuin
luonnonkiviaineksesta valmistetulla betonilla, kun murskatun betonin määrä uusiobetonissa on 25 % tai vähemmän. Murskatun betonin lisäämisellä betoniin voidaan vähentää betonin valmistamisessa käytettävän sementin ja kaatopaikalle päätyvän betonijätteen määrää sekä edesauttaa luonnonkiviaineksen säästymistä.
(Asp 2020, s. i)
Betonimurskeesta valmistettu uusiokiviainesrae eroaa luonnon kiviainesrakeesta, sen rakeen sisältämän sementtipastan johdosta (Nagataki et al. 2004). Uusiokivirakeen sementtikiven rakenne ja muoto poikkeavat luonnonkivirakeesta, jotka vaikuttavat uusibetonin ominaisuuksiin. Uusiokiven koko ja huokoisuus, muun muassa kasvattavat uusiokiviaineksen vedenimukykyä, mutta vedenimukykyä on huomattu pystyttävän vähentämään käyttämällä uusiobetonissa korkealujuusbetonia.
Uusiokiviaineksena hyödynnetty betonimurske on tyypillisesti raemuodoltaan kulmikas ja rakenteeltaan karkeampi, minkä takia uusiobetonin työstettävyys saattaa
todennäköisesti heikentyä (Nieminen 2015, s. 18). Myös uusiokiviainesrakeen
pienempi tiheyden sekä korkeamman huokoisuuden ja vedenimukyvyn, luonnonkiviainesrakeeseen verrattuna, on mahdollista vaikuttaa heikentävästi uusiobetonin työstettävyyteen, sillä työstettävyyden parantaminen saattaa vaatia suuremman vesi ja sementtimäärän lisää mistä uusiobetoniin. (Nieminen 2015, s. 18:
Ferreira et al. 2011, De Britto & Saikia 2013)
Uusiobetonin ja luonnonkivi -vertailubetonin välillä kokeellista tutkimusta tehnyt
Nieminen, vertaili eri uusiokiviaines osuuksien, 5,1–13,8 % ja raekokojen 16–32, 8–16, sekä 0,125–8 mm:n vaikutuksia betonin ominaisuuksiin. Vertailu toteutettiin
anturabetoniksi luokiteltuun, lujuusluokan C25/30 betoniin nähden. Tutkimuksessa uusiobetoni palkeille toteutettiin taivutus- ja puristuslujuus mittaukset, joiden perusteella voitiin todetta, että uusiokiviaineksen käyttö kannattaa painottaa karkeimpien
luonnonkiviainesten korvaamiseen. Nieminen toteaakin puristuslujuuksia tarkastellessa, että karkeaa kiviainesta voidaan käyttää suurinakin osuuksina uusiobetonissa, ilman että se heikentäisi merkittävästi betonin ominaisuuksia.
Tutkimustuloksista voidaan myös nähdä, että uusiobetonin valmistuksessa on
kannattavaa yhdistellä eri raekokoja eri prosentti osuuksin, pääpainon kuitenkin ollessa karkeimmissa lajitteissa. (Nieminen 2015, s. 46–69)
Kuva X. Raudoitettuja ja raudoittamattomia uusiobetoniputkia (Özalp et al. 2016, s.
20)
Myös Özalp et al. ovat saaneet tutkimuksessaan hyviä tuloksia uusiobetonin
hyödyntämisestä erilaisissa infrastruktuuri –rakenteissa. He kokevatkin betonijätteen
toimivan hyvin toissijaisena materiaalin lähteenä uusiobetonista valmistetuissa betoniputkissa sekä reuna- ja katukivissä. (Özalp et al. 2016)
7. BETONIELEMENTTIEN
UUDELLEENHYÖDYNTÄMINEN
7.1 Elementtien purettavuus ja hyödyntäminen
Betonirakenteiden uudelleen hyödyntämisen arvioimisesta Lahdensivu J. etc. (2015) painottaa, että huomio tulee kiinnittää rakennuksen ja sen materiaalien ikään,
rakennuksen käyttötarkoitukseen ja rasitukseen, jolle rakenne on ensisijaisessa käyttötarkoituksessaan altistunut sekä rakenteen uusi käyttötarkoitus. (Lahdensivu J.
etc. 2015.) Näiden rakenne kohtaisten tarkastelujen pohjalta voidaan todeta jo
tietomallia tai rakennepiirustusta tarkastellessa kunkin rakennuksen osan potentiaalia uudelleen hyödyntämisessä. Lopullista hyödyntämispäätöstä määritettäessä tulee kuitenkin toteuttaa rakenteelle yksilöllinen tarkastelu, millä voidaan todentaa sen toiminnallinen eheys sekä toiminnallisuutta häiritsemätön purkumenetelmä, jotta rakenne ei vaurioituisi tämän irrotustilanteessa eikä sen välivarastoinnin aikana.
Kiertotalouteen ja sen kehittämiseen keskittyneen CircHubs:n julkaisussa korostetaan, miten rakennusosan uudelleenkäytöllä mahdollisimman lähellä alkuperäistä
käyttötarkoitusta mahdollistetaan siihen sitoutuneen arvon säilyvyys materiaalin, energian ja työn osalta (CircHubs 2020). Tätä tukee myös Huuhkan maininta tutkimuksessaan, uudelleen käytettävän rakenteen koon merkityksestä sen aikaan saamiin ympäristöhyötyihin: ”mitä energiaintensiivisempi, massiivisempi ja raskaampi materiaali, sitä suuremmaksi muodostuvat uudelleenkäytöllä saavutettavat
ympäristöhyödyt” (Huuhka 2010, s. 20). Kyseiset asiat tukevat erityisesti betonielementtien purkamista ja uudelleenkäyttöä ehjinä kokonaisuuksina.
Seuraavissa alaluvuissa tarkastellaan saksalaisella ja suomalaisella
elementtirakennustekniikalla valmistettujen rakennusten purkumadallusta, ehjänä purkua sekä näiden rakennusosien uudelleenkäyttöä tutkien. Näissä
esimerkkikohteissa hyödynnetyt elementit käytettiin pääasiassa ehjinä, mutta hyödyntäminen tapahtuu alkuperäisiä lujuusominaisuus vaatimuksia alemmassa käyttötarkoituksessa.
