Vaihtoehtoisten side- ja

runkoaineiden käyttö

stabiloinneissa

Leena Korkiala-Tanttu, Aalto-yliopisto

To 20.8.2020

Esityksen ajatus ja rakenne

• Esitys on koottu ajatuksella, mitä suunnittelija / urakoitsija

voi tehdä jo tänään

Sisältö:

• Miksi vaihtoehtoisten (uusiomateriaalien) käyttö on tärkeää

ja jopa välttämätöntä

• Vaihtoehtoiset sideaineet

• Vaihtoehtoiset runkoaineet

• Haaste

Koskenkylän kivituhkaa, Destia Oy

Foundry sand

Miksi uusiomateriaalit 1• EU direktiivin mukaan EU maissa 2020 70 % purkumateriaaleista

tulisi kierrättää,

• Tämä ei Suomessa todennäköisesti toteudu (ehkä n. 50-60%).

• Pääosa purkumateriaalista (lasketaan paino%) on erilaista

betonijätettä, sisältäen epäpuhtauksia

• Purkujätteiden massallisesti uudelleenkäyttö kohdistuu

betonimurskeiden käyttöön

• Lisää tietoa Antti Torkki 2020 “ The role of Demolition Process in

increasing the recovery of construction and demolition waste”

Miksi uusiomateriaalit 2• Suomella ja kaupungeilla tiukkoja hiilineutraalisuustavoitteita jo

vuodeksi 2030 (Espoo, Vantaa) ja 2035 (Suomi Helsinki).

• Näihin ei ole mahdollista päästä ilman merkittävää panotusta

uusiomateriaaleihin, joiden ilmastopäästöt ovat pienempiä.

• Myös kiertotalouden toteutus edellyttää uusiomateriaalien käyttöä.

• Uusiomateriaalien käyttö on usein myös kustannustehokasta.

• Aineistoa lisää mm. Green Building Council Finland Infra

figbc.fi/kiertotalous

Kustannustehokkuus ja

ilmastopäästöt yhteys

Lähde:

Urban Insight Sweco 2020

Syvästabiloinnin päästöt, esimerkki

Teittinen 2019

Laskennallisesti 90% tämän poikkileikkauksen päästöistä (skenaario1)

muodostui syvästabiloinnista!

Skenaario 1 KC30 ja skenaario 2 pilarointia harvennettu keventämällä

pengertä

Mitä materiaalia saatavilla?

• Massamäärät yleensä suuria, joten materiaalien saatavuus

ja kuljetusmatkat kannattaa tarkistaa etukäteen.

• Sideainetyyppisiä materiaaleja kannattaa kuljettaa

pidemmänkin matkan

• Sen sijaan runkoaineksen taloudellinen kuljetusmatka lienee

luokkaa kymmeniä kilometrejä, max. 60 – 80 km.

• Tarkista ympäristökelpoisuus esim. Marasta.

Syvästabiloinnit (in-situ) sideaineet

• Saven syvästabiloinnin sideaine Suomessa on perinteisesti (myös

ohjeiden mukaan) ollut kalkki-sementti 50/50 KC50.

• Kaupallisesti saatavilla myös

• Nordkalkin vaihtoehtoiset tuotteet, kuten Terra POZ

• Ecolanin tuhkapohjainen sideaine

• Finnsementti tutkii uusia mahdollisuuksia CEMIII nimikkeen alla

• Jo sementin vaihto CEMI -> CEMII, vähentää päästöjä

• Ei vielä kaupalliset / tuotteistetut:

• Erilaiset geopolymeerit mm. OY

• Energialaitosten tuhkat suoraan tuottajilta

• Kuonat (paitsi masuunikuona)

• Muut paikalliset materiaalit, mm. teollisuuden sivutuotteet

Eri sideaineiden vertailua massastabilointi,

VuosaariLähde: Tianlingzi Xiong 2019

Kerros- ja ex-situstabiloinnit, sideaineet

• Näitä ei ole merkittävästi käytetty toistaiseksi.

• Ohjeistus toistaiseksi erittäin varovaista edellyttäen ainakin Väylän

kohteissa tuotehyväksyntää

• Kerrosstabilointi soveltuu heikkolaatuisten materiaalien toiminnan

parantamiseen, esim. Kivituhkat, valimohiekat, kiviainesteollisuuden

sivutuotteet, huonolaatuiset betonimurskeet.

• Suurimpana riskinä pidetään routivuutta ja pitkäaikaiskestävyyttä

• Potentiaalia kuitenkin olisi, esim. kenttärakenteet

• Tutkimusta tehty ainakin seuraavilla sideaineilla:

• Sementtipohjaiset

• Lentotuhkat myös biopolton tuhkat

• Ecolan

Stabilointien runkoaineet• Massastabiloinnissa lopputulosta voi parantaa tai

sideainetarvetta ja päästöjä voi vähentää sekottamalla

turpeeseen tai liejuun kiviainesta, hiekkaa, kivituhkaa, jopa

savea.

• Pilaristabilointiin tämä ei todennäköisesti sovellu.

• Kerrosstabiloinnissa kannattaa harkita heikkolaatuisten

materiaalien, kuten routimisherkkä moreeni, kivituhka,

betonimurske, valimohiekat testaamista ja käyttöä

Stabiloitu kivituhka

Esim. Ecolan sideaineella stabiloitu kivituhka täyttää lujuus- muodonmuutos-

ja routanousuvaatimukset jopa kantavalle kerroksella. Myös muut ominaisuudet

Soveltuvat hyvin vaativaankin kohteeseen.

Vastaavasti olemme rakentaneet erilaisia runkoaineyhdistelmiä:

valimohiekka + kivituhka ja valimohiekka + betonimurske

Päästövertailu valimohiekka (Juuti 2020)

Valimohiekkarakenne

Laskennallisesti 46 %

Pienemmät CO2-päästöt

Online lähteitä• Melander, M. Suitability of by-product fines for stabilized base course. Master’s Thesis,

Aalto University, Helsinki, Finland, May 2018.

• Xiong, T. The use of recycled materials as binders to stabilize soft clay in laboratory.

Master’s Thesis, Aalto University, 00076 AALTO , Helsinki, Finland, February 2019.

• Kortelainen, L. The frost resistance of stabilized base course. Master’s Thesis, Aalto

University, 00076 AALTO , Helsinki, Finland, June 2019.

• Zhang, Y.; Korkiala-Tanttu, L.; Gustavsson, H.; Miksic, A. Assessment for sustainable use

of quarry fines as pavement construction materials: Part І description of basic quarry fine

properties. Mater. 2019, 12, 1209.

• Zhang, Y.; Korkiala-Tanttu, L.; Borén, M. Assessment for Sustainable Use of Quarry Fines

as Pavement Construction Materials: Part Ⅱ-Stabilization and Characterization of Quarry

Fine Materials. Mater. 2019.

• Mikko Vilenius 2019 Valimohiekan tekniset ominaisuudet ja uusiokäyttö

maarakentamisessa, Diplomityö, Aalto-yliopisto

• Eero Juuti 2020 Valimohiekan soveltuminen osaksi kerrosstabiloinnin runkoainetta ja

käytön edistäminen, Diplomityö, Aalto-yliopisto

• ++++

Uusiomateriaalitutkimushaaste• Tutkimuksiin ja opinnäytetöihin osallistuminen on tehokas tapa saada

yritykseen uutta tietoa aiheesta.

• Oleellista on muuttaa asenteita uusiomateriaaleihin

• Uusiomateriaalien soveltuvuutta tulee aina hankkeen eri vaiheissa,

kaavoitusvaiheesta rakentamiseen ja jopa kunnossapitoon!

• Uusiomateriaalien vaatimukset kasvavat, koska hankkeet ovat vaativia,

siksi jalostusasteen nosto on välttämätöntä

• Esimerkkinä betonimurskeen käyttö raitiotierakenteissa

• Kannattaa haastaa itsensä miettimään myös uudenlaisia ratkaisuja

perinteisten ”varmojen” ratkaisujen lisäksi

• Uudet ideat tervetulleita

• Tämä on tulevaisuutta, tätä ei kannata jäädä odottamaan!

Kiitos mielenkiinnosta!

Lisätiedot: leena.korkiala-tanttu@aalto.fi, 050 312 4775