Materiaalit ja niiden jalostaminen

Sisältö:

2.1 Materiaalit eri perustein luokiteltuna

Luokittelu raaka-ainelähteen perusteella

Luokittelu hyötykäyttökohteen mukaisesti

2.2 Uusiomateriaalien parametrit

Parametrien määrittäminen, periaatteita

Vaatimukset väylärakentamisen materiaaleille

2.3  Materiaalien jalostaminen

2.3.1  Tuotanto- ja jalostusmenetelmät

2.4  Materiaalien laadunhallinta ja -valvonta

2.4.1  Materiaalintuottajan laadunvalvonta

2.4.2  Materiaalien välivarastoinnin ja käsittelyn laadunvalvonta  

2.4.3  Laadunvarmistusjärjestelmän laatimisen muistilista

2.5  Materiaalien logistiikka

2.5.1  Materiaalin varastointi

Kirjallisuus

Liite 2 A - Joidenkin uusiomateriaalien kuvaus

Liite 2 B - Esimerkkejä uusiomateriaalien jalostamisesta

Liite 2 C - Kuvia eri uusiomateriaaleista

 

2.1    Materiaalit eri perustein luokiteltuna

Uusiomateriaalit ovat syntytavaltaan ja ominaisuuksiltaan hyvin erilaisia. Osa uusiomateriaaleista on teknisiltä ominaisuuksiltaan ja rakentamisominaisuuksiltaan lähellä luonnonmateriaaleja, eikä niiden käyttö poikkea oleellisesti luonnonmateriaalien käytöstä. Osa uusiomateriaaleista sen sijaan on rakentamisominaisuuksiltaan vaativia ja niiden hyödyntämisen eri vaiheissa vaaditaan osaamista ja huolellisuutta.

Suurin osa tässä luvussa mainituista materiaaleista on esitelty lyhyesti liitteessä 2A.

Uusiomateriaaleja voidaan luokitella erilaisilla perusteilla. Seuraavaksi on esitelty uusiomateriaaleja luokiteltuna raaka-ainelähteen ja hyötykäyttökohteen perusteella. 

 

Luokittelu raaka-ainelähteen perusteella:

Materiaalit voidaan luokitella esim. teollisuuden tai toiminnan, josta materiaali on peräisin, taulukon 2.1 mukaisesti. Taulukossa 2.1 on lähtökohtana standardin EN 13242 liitetaulukko A (versio vuodelta 2013, standardin tätä versiota ei ole toistaiseksi vahvistettu). Taulukon oikeanpuoleisimmassa sarakkeessa on arvioitu ko. materiaalin asemaa Suomessa.

Taulukossa 2.2 on pohjana taulukossa 2.1 esitetyt materiaalit. Lisäksi taulukossa on esitetty materiaaleille vakiintuneet lyhenteet tai UUMA2-hankkeessa ehdotetut lyhenteet materiaaleille.

 

Taulukko 2.1  EN 13242 standardin mukainen uusiomateriaalien listaus ja arvio ko. uusiomateriaalien hyödyntämisestä Suomessa. Taulukko on suomennettu ja täydennetty sarake ”UUMA-materiaalina Suomessa” UUMA2-hankkeessa. Huom! standardi EN 13242 (2013) ei ole tällä hetkellä voimassa (2015), vaan voimassa on aikaisempi standardi vuodelta 2008. (Klikkaa kuva suuremmaksi) 

 

Taulukko 2.2  Suomessa hyödynnettävät uusiomateriaalit, niistä käytetyt lyhenteet ja vuosittaiset tuotantomäärät. Osa lyhenteistä on UUMA2-hankkeen ehdottamia ja niillä ei ole ”virallista” asemaa. 

 

Jaottelu hyötykäyttökohteen mukaisesti:

Uusiomateriaaleja voidaan jaotella myös sen mukaan, mihin rakennusosiin ne soveltuvat. Taulukossa 2.3 on esitelty uusiomateriaalien soveltuvuutta päällysrakenteen ja penkereen rakennusosiin ja taulukossa 2.4 soveltuvuutta kaatopaikkarakenteisiin. Taulukot eivät ole minkään rakennuttajatahon hyväksymiä ja niiden perusteella uusiomateriaaleja ei ole mahdollista hyväksyttää käytettäväksi ko. rakennusosissa. Hyödyntäminen tapahtuu ko. rakennusosien ohjeistuksen ja tapauskohtaisen suunnittelun ja tarkastelun perusteella.

 

Taulukko 2.3    Esimerkkejä uusiomateriaalien teknisestä soveltuvuudesta väylärakenteen rakennusosiin. Osa jakavaan kerrokseen sopivaksi esitetyistä materiaaleista soveltuu ainoastaan kevyesti kuormitettuihin rakenteisiin (esim. tiilimurske). Osalle materiaaleista on tässä esitetty käyttökohde, jossa materiaali on teknisten ominaisuuksiensa kannalta ylilaatuista ko. rakennusosaan (esim. betonimurske vastapenkereessä tai meluvallissa). 

Taulukko 2.4     Esimerkkejä uusiomateriaalien soveltuvuudesta kaatopaikkarakenteisiin. 

2.2    Uusiomateriaalien parametrit  

Parametrien määrittäminen, periaatteita

Uusiomateriaalien käyttökohteiden vaatimukset ovat lähtökohtana uusiomateriaalien mitoitusparametreille. Joillakin uusiomateriaaleilla voidaan mitoitus tehdä käyttäen suoraan nykyisissä ohjeissa esitettyjä parametreja. Uusiomateriaalien materiaalikohtaisissa opasjulkaisuissa on esitetty myös vaatimuksia materiaaleille ja vaatimusten toteutuessa mitoituksessa käytettäviä parametreja.

Osalle uusiomateriaaleista perinteisille materiaaleille asetetut parametrit eivät lähtökohtaisesti sovellu ja ko. tapauksissa parametrivaatimukset ja parametrit on määritettävä erikseen laboratorio- ja kenttätutkimuksilla. Kohteesta ja materiaaleista riippuen ko. tutkimusvaiheen kesto saattaa olla vuosia. Jos uusiomateriaalien ennalta määritettyjä parametreja ja laatuvaatimuksia ei ole käytettävissä esimerkiksi koerakennuskohteessa, materiaalivaatimukset on määritettävä hankekohtaisessa suunnittelussa.

Uusiomateriaalien mitoitusparametrien tilanne vaihtelee suuresti materiaalikohtaisesti. Osalla materiaaleista on pitkäaikainen käyttökokemus korkealuokkaisissa käyttökohteissa ja niille on tehty merkittävä määrä tutkimustoimintaa ko. käyttöolosuhdetta ajatellen (esim. betonimurske ja masuunihiekka). Osalla materiaaleista käyttöhistoria on lyhyempi ja vaihtelevampi ja niille ei ole pystytty toistaiseksi määrittämään (”virallisia”) parametreja, joita voitaisiin käyttää ilman laajoja materiaali- ja kohdekohtaisia tutkimuksia (esim. osa metsäteollisuuden jätejakeista). Osa materiaaleista on runkoaineen ja sideaineen yhdistelmiä, jolloin niiden parametrit on (lähes) aina määritettävä materiaali- ja kohdekohtaisesti laboratoriossa ennakkokokeilla (esim. stabiloitu ylijäämämaa). Taulukossa 2.5 on esitetty esimerkinomaisesti joidenkin uusiomateriaalien tyypillisiä parametreja.

Joidenkin uusiomateriaalien parametrit on esitetty Liikenneviraston ohjeissa taulukon 2.5 mukaisesti (BeM, MaHk, MaKu, KapKu). Betonimurskeen osalta vastaavat parametrit on esitetty mm. Ruduksen Betoroc-esitteessä (Rudus Oy 2015). Ko. julkaisuissa on esitetty myös betonimurskeiden indeksiominaisuudet ja muita laatuvaatimuksia. Lisäksi ko. ohjeessa on esitetty parametreja alhaisemman laatuluokan betonimurskelajitteille. Betonimurske ja masuunikuonatuotteet ovat mukana InfraRYL 2017 päivityksessä ja siellä on esitetty ko. materiaaleille laatuvaatimuksia.

Energiantuotannon ja metsäteollisuuden tuhkien indeksiominaisuuksia ja mitoitusparametreja on esitetty tällä hetkellä kattavimmin RTS:n Infra-ohjeessa ”Tuhkien käyttö maarakentamisessa” (luonnos 2017). Ohje perustuu osin Tuhkakäsikirjaan (Kiviniemi et al. 2012).

Sivukivestä murskattujen materiaalien mitoitusparametrit voidaan arvioida kuten normaalin kiviaineksen parametrit Liikenneviraston ja InfraRYL:n ohjeiden mukaisesti. Arvioinnissa on luonnollisesti otettava huomioon sivukivien erityisominaisuudet (esim. rapautumisherkkyys).

Stabiloidun ylijäämämaan parametrien osalta toimivaan tällä hetkellä pitkälti samalla periaatteella kuin syvästabiloinnissa eli stabiloidun maan suunnitellun leikkauslujuuden saavuttamiseksi tarvittava sideainemäärä ja sideaineen laatu (sideaineresepti) määritetään ennakkoon tehtävillä laboratoriotutkimuksilla. Ko. menettelytavat on esitetty mm. Liikenneviraston ohjeessa ” Syvästabiloinnin suunnittelu” (Liikennevirasto, 2017) ja ”Massastabilointikäsikirjassa” (Forsman et al. 2014).

Taulukko 2.5     Uusiomateriaalien tyypillisiä parametreja (HUOM! tarkistettava uusimmista ohjeista mitoittaessa). TAULUKKO TÄYDENTYY

Vaatimukset väylärakentamisen materiaaleille

Infrarakentamisen yleiset laatuvaatimukset (InfraRYL) sisältää infrarakentamisessa sovellettavan hyvän rakennustavan. Siinä esitetään mm. pohja-, päällys- ja pintarakenteiden sekä rata-rakenteiden tekniset laatuvaatimukset, jotka koskevat sekä rakennustarvikkeita että valmiita työsuorituksia. Teknisiä vaatimuksia sovelletaan rakennusosien ja työvaiheiden laatua määritettäessä ja todettaessa; ne kuvaavat valmistumisajankohdan laatutasoa.

Hankekohtaisessa suunnitelmassa esitetyt vaatimukset ohittavat InfraRYL:ssä esitetyt, mutta mikäli hankekohtaisessa suunnitelmassa ei ole esitetty vaatimuksia, katsotaan ko. kohta InfraRYL:stä.

InfraRYL:n osa Päällys- ja pintarakenteet uusi versio julkaistiin keväällä 2017 (20000-sarjan litterat). Siinä on esitetty periaatteita uusiomateriaalien käytölle päällysrakenteissa. Sen liitteissä on esitetty vaatimukset ja suositukset testaustiheydelle masuunikuonille, BOS-teräskuonaseokselle, ferrokromikuonalle ja betonimurskeelle.

InfraRYL:n maa- ja pohjarakenteita käsittelevä osan (10000-sarjan litterat) päivitetty versio julkaistaan talvella 2017-18. Kevennyksissä käytettävinä uusiomateriaaleina siinä on esitetty rengasrouhe ja vaahtolasimurske. Maapenkereissä voidaan lisäksi käyttää uusiomateriaaleja alla olevien vaatimusten täyttyessä. Samat vaatimukset on esitetty myös päällysrakenteiden materiaaleille.

Luonnon kiviainesta korvaavina materiaaleina voidaan käyttää käyttökohteeseen soveltuvia uusiomateriaaleja. Standardin EN 13242 soveltamisalaan kuuluvat materiaalit, joilla on käyttö-historia Suomessa, voidaan CE-merkitä ja niitä voidaan käyttää rakenteessa luonnon kiviainesten tavoin, mikäli ne täyttävät tekniset- ja ympäristökelpoisuusvaatimukset kohteessa. Uusiomateriaalien, joiden käyttöhistorialla ei ole osoitettu riittävää teknistä kelpoisuutta, käyttö edellyttää yleensä materiaali- tai rakennekohtaisia ennakkokokeita. Uusiomateriaalien laatu-vaatimuksina käytetään soveltuvin osin luonnon kiviaineksille asetettuja laatuvaatimuksia. (InfraRYL 2017)

Uusiomateriaalien tulee täyttää lainsäädännössä tai ympäristöluvassa asetetut ympäristökelpoisuusehdot. Valtioneuvoston asetuksilla (esim. VNa 591/2006 ja sen päivitykset) voidaan tietyt materiaalit vapauttaa ympäristölupavelvollisuudesta ja antaa määräyksiä mm. ilmoitusvelvollisuudesta. Tietyt terästeollisuuden kuonat eivät KHO:n päätöksen mukaan tarvitse ympäristölupaa tai VNa 591/2006 mukaista ilmoitusmenettelyä. (InfraRYL 2017)

Maarakenteissa käytettävien uusiomateriaalien on teknisiltä ominaisuuksiltaan ja maarakennuskelpoisuudeltaan sovelluttava käyttökohteeseen ja oltava riittävän tasalaatuisia. Kun uusiomateriaaleja käytetään kuormitettuihin maarakenteisiin, niiden pitkäaikaiskestävyys osoitetaan käyttöhistorialla (esim. toteutetut kohteet) tai pitkäaikaiskestävyyteen liittyviä riskejä pienennetään ennakolta tehtävillä laboratorio- ja kenttäkokeilla sekä hankkimalla kokemusta käytöstä aluksi pienemmillä kokeilukohteilla. (InfraRYL 2017)

Uusiomateriaalit eivät saa aiheuttaa kanssaan kosketuksiin tuleville rakenteille korroosiota eikä muita vaurioita. Mahdolliset erityisominaisuudet tai -vaatimukset otetaan huomioon tarvittaessa koko rakenteen suunnittelussa. (InfraRYL 2017)

 

2.3  Materiaalien jalostaminen

Materiaalien jalostamisella tarkoitetaan niiden teknisten tai ympäristöominaisuuksien parantamista ja sitä myöten niiden hyötykäyttöarvon lisäämistä erilaisten käsittelymenetelmien avulla. Eri uusiomateriaaleille soveltuvia jalostusmenetelmiä on useita ja tyypillisesti jalostus saattaa sisältää useiden eri jalostustekniikoiden yhdistelmiä. 

2.3.1  Tuotanto- ja jalostusmenetelmät

Uusiomateriaalien muodostumistavat vaihtelevat. Uusiomateriaalit voivat olla peräisin mm.:

  • rakennusteollisuudesta tai -työmailta (esim. betoni- ja tiilimurske)
  • jätteenpoltosta (esim. pohjakuona),
  • energiantuotannosta (esim. lento- ja pohjatuhka),
  • metalliteollisuudesta (esim. kuonat, valimohiekka),
  • kaivosteollisuudesta (esim. sivukivi, rikastushiekka, fosfokipsi),
  • metsäteollisuudesta (esim. kuituliete, siistausjäte, soodasakka, meesa) tai
  • rakennustyömailta (esim. kaivumaat)   

Taulukossa 2.6 on esitetty tyypillisiä uusiomateriaaleille käytettäviä jalostusmenetelmiä sekä jalostetun materiaalin käyttökohteita. Esimerkkejä muutamien uusiomateriaalien jalostusprosesseista on esitetty liitteessä 2B.

Taulukko 2.6     Esimerkkejä uusiomateriaaleille tyypillisesti käytettyistä jalostusmenetelmistä ja jalostetun materiaalin hyödyntämiskohteista.

Jätemateriaalien jalostamisessa on huomioitava:

  • Jätteiden ammattimainen käsittely vaatii ympäristöluvan
  • Jätteiden poltto ja rinnakkaispoltto vaativat ympäristöluvan 
  • Jätteiden sekoittaminen keskenään voi vaikuttaa jätteen luokitukseen ja luvitukseen

 

2.4  Materiaalien laadunhallinta ja -valvonta

Tässä luvussa esitetään materiaalien laadunhallinta. Rakentamisen aikainen laadunhallinta ja valvonta on esitetty luvussa 6.

Uusiomateriaalien tuottajalla/valmistajalla tulee olla laadunvarmistusjärjestelmä. CE -merkittyjen materiaalien osalta sen tulee täyttää eurooppalaisten tuotestandardien vaatimukset. Mara-asetuksen nojalla hyödynnettäville jätteille on asetuksessa esitetty vaatimukset tuottajan / valmistajan laadunhallintajärjestelmälle. Tuotteen tekninen laatu ja ympäristökelpoisuus sekä laadunvaihtelu tulee tuntea, jotta tuotteen turvallinen käyttö ja hyväksyntä markkinoilla voidaan varmistaa. Tuotteen laatuvaatimusten täyttymistä seurataan laadunvalvonnalla, joka suoritetaan laadunvarmistusjärjestelmän mukaisesti.

Uusiomateriaalin laatuvaihteluun vaikuttaa mm. raakamateriaalin laatuvaihtelu, vaihtelu materiaalin tuotantoprosessissa sekä uusiomateriaalin käsittely- ja varastoimistapa. Tasalaatuisuus luo edellytykset tuotteen ominaisuuksien täysimittaiselle hyödyntämiselle. (Liikennevirasto, 2014)

Laadunvalvontaohjelma laaditaan materiaalikohtaisesti ja tiettyyn käyttökohteeseen. Laadunhallintajärjestelmässä määritetään vaatimukset ja menettelytavat, joita käyttämällä varmistetaan, että uusiomateriaali täyttää ympäristökelpoisuuden vaatimukset sekä maarakennuskäytön asettamat tekniset vaatimukset.

Uusiomateriaalin jalostus- ja hyödyntämisprosessin vaiheet ovat yleensä: materiaalin talteenotto ja laadunvarmistus -> välivarastointi -> jalostaminen ja laadunvarmistus -> kuljetus käyttäjille -> vastaanotto ja laadunvarmistus -> välivarastointi -> rakentaminen ja laadunvalvonta -> toiminnan dokumentointi. Onnistuneen rakentamisen kannalta on oleellista, että laadunvarmistus toteutuu ja toimii koko ketjussa lähtien tuottajan tekemästä laadunvalvonnasta, välivarastoinnin ja käsittelyn aikaiseen laadunvalvontaan ja päättyen työmaalla tapahtuvaan laadunvalvontaan (kuva 2.1, Kiviniemi et al. 2012).

Kuva 2.1            Laadunvarmistusketju (Kiviniemi et al. 2012).

 

2.4.1  Materiaalintuottajan laadunvalvonta

Materiaalintuottajan laadunvarmistus sisältää olennaisten prosessitietojen seurannan, materiaalin teknisten ominaisuuksien määrittämisen ja seurannan sekä materiaalin ympäristöllisten ominaisuuksien seurannan.

Laadunvarmistus on suositeltavaa aloittaa selvittämällä materiaalien tekniset perusominaisuudet, jotka määräytyvät materiaalikohtaisesti. Mitä suurempi on materiaalin mitoittavien ominaisuuksien vaihtelu, sitä alhaisemmaksi on materiaalin mitoitusparametrit asetettava, jotta voidaan olla varmoja, että materiaalin parametrit saavuttavat vaaditulla varmuudella mitoitusarvonsa (esim. jäykkyys, puristuslujuus, vedenläpäisevyys jne.). Vastaavasti mitä pienempi on vaihtelu, sitä suuremmaksi voidaan materiaalin mitoitusparametrit asettaa. Käytännössä tämä tarkoittaa materiaalin kilpailukyvyn paranemista sen mukaan, kuinka tasalaatuisena tuote pystytään pitämään.

Kuvassa 2.2 on esitetty kahden eri kuvitteellisen materiaalin laadunvalvontatuloksien hajontaa. Materiaaleilla mitatun parametrin keskiarvo on molemmilla materiaaleilla sama, mutta toisella materiaalilla tulosten hajonta on merkittävästi suurempi, jolloin ko. materiaalilla ko. parametrin mitoitusarvo on myös asetettava merkittävästi alhaisemmaksi.

Kuva 2.2              Materiaalin laatuvaihtelun vaikutus mitoittavien parametrien valintaan. Punaisella katkoviivalla on esitetty tasalaatuisempi ja sinisellä viivalla suuremman hajonnan omaava materiaali. Arvot P1 ja P2 kuvaavat ko. materiaalien mitoitusarvoja, jotka on määritetty tietyllä varmuustasolla koetulosten perusteella.

 

Tuotteen laatua seurataan ottamalla säännöllisin väliajoin näytteitä laadun määrittämistä varten. Teknisen laadun osalta testaustiheys määräytyy mm. tuotestandardien, kansallisten kiviainesstandardien, InfraRYL:in tai suunnitelma-asiakirjojen mukaisesti.

Teknisten ominaisuuksien lisäksi ympäristölainsäädännön edellyttämät kokonaispitoisuus- ja liukoisuusarvot on selvitettävä määrätyin väliajoin tai prosessin muuttuessa merkittävästi. Laadunvalvontatutkimuksilla varmistetaan uusiomateriaalin laadun säilyminen hyväksyttävänä ja osoitetaan, että materiaalin tärkeimmät ominaisuudet ovat tavoitearvojen mukaiset. Laadunvalvontatutkimusten tiheys ja laajuus riippuvat laatuvaihtelusta, haitta-aineiden kriittisistä pitoisuustasoista verrattuna käytettäviin kelpoisuus- tai tavoitearvoihin sekä käyttömääristä (Liikennevirasto, 2014). Lisäksi tuottajan on huolehdittava, että laadunseurannassa käytettävät mittaus- ja testausvälineet kalibroidaan ja huolletaan säännöllisesti, ja että toimenpiteistä pidetään laitekohtaista kalibrointipäiväkirjaa.

2.4.2  Materiaalien välivarastoinnin ja käsittelyn laadunvalvonta  

Jätteen haltija esim. tuotantolaitos tai muu materiaalin jalostamisesta ja varastoinnista vastaava toimija vastaa maarakennuskäyttöön tarkoitetun välivarastoidun uusiomateriaalin teknisestä ja ympäristöllisestä laadusta. Välivarastoinnin laadunvarmistukseen kuuluu materiaalin rakentamiseen vaikuttavien ominaisuuksien seuranta (esim. vesipitoisuus). Myös materiaalin tiivistymistä ja paakkuuntumista tulee seurata. Mahdollinen varastoinnin vaikutus materiaalin laatuun on selvitettävä.

Materiaalin jatkokäsittely voi tapahtua tuotantopaikalla, välivarastointialueella tai työmaalla, mutta oleellista on, että materiaalin ominaisuuksia valvotaan ja kontrolloidaan käsittelyn aikana. Käsittelyn aikaisesta laadunvarmistuksesta vastaa materiaalien käsittelijä.

Välivarastoinnilla (ikäännyttämisellä) on joillakin materiaaleilla vaikutusta haitta-aineiden liukoisuuteen. Haitta-ainepitoisuudet ja niiden liukoisuus vaikuttavat suojaustarpeeseen, ylläpitoon ja loppusijoitukseen. Myös näiden osalta on tehtävä riittävä ja luotettava laadunvalvonta ja seuranta.

 

2.4.3  Laadunvarmistusjärjestelmän laatimisen muistilista

Materiaalikohtaista laadunvarmistusjärjestelmää luotaessa on otettava huomioon ainakin seuraavat kohdat (Liikennevirasto, 2014):

  1. Uusiomateriaalin perus- ja laadunvalvontatutkimukset:
    • Näytteenottosuunnitelma
    • Tutkimus- ja määritysmenetelmät, seurattavat haitta-aineet ja muut seurattavat ominaisuudet sekä -seurantatiheydet
    • Tutkittavien ominaisuuksien raja-arvot
    • Laatupoikkeamien käsittely ja hyväksyttävät poikkeamat
    • Näytteenoton ja tutkimusten laadunvarmistus
    • Laadunvalvonnan seuranta-asiakirjat ja raportointiohje.
  2. Vastuuhenkilöt ja heidän pätevyytensä
  3. Ohjeet uusiomateriaalin vastaanotosta (erityisesti, jos kyseessä on useista kohteista toimitettava materiaali), varastoinnista ja käsittelystä
  4. Laadunvarmistusjärjestelmän arviointi- tai auditointisuunnitelma
  5. Tarvittaessa erityiset puhtausvaatimukset (materiaaliin kuulumattoman aineksen osuus)
  6. Seuranta ja raportointi:
    • laadunvalvontapöytäkirja, joka sisältää kultakin näytteenotto- ja tutkimuskerralta vähintään seuraavat tiedot:
      • tunnistetiedot: näytteenoton tavoite, näytteenottaja, näytteenottoaika,
      • näytteenottopaikka ja näytteenottomenetelmä,
      • näytteen määrä ja laatu,
      • näytteenotossa havaitut poikkeamat,
      • näytteiden esikäsittely,
      • tutkimuksen tekijä ja tutkimusmenetelmä,
      • tutkimuksen tulokset ja tulosten epävarmuus, ja
      • tutkimusten ja näytteenoton laadunvarmistus.
    • havaitut laatupoikkeamat ja niiden johdosta tehdyt toimenpiteet
    • hyödynnetyn jätteen tai jäännöstuotteen määrät, laatu ja käyttökohteet.

Esimerkkinä uusiomateriaalin laadunhallinta- ja logistiikkaketjusta on taulukossa 2.7 esitetty betonimurskeen valmistus ja laadunhallintaprosessi.

 

Taulukko 2.7 Betonimurskeen valmistus- ja laadunhallintaprosessi vastaanottoalueilla ja rakennustyömailla (SFS 5884). (Klikkaa kuva suuremmaksi)

2.5  Materiaalien logistiikka

Rakentamisen materiaalilogistiikka tulee suunnitella tuotantolaitokselta rakentamispaikalle asti siten, että rakentaminen ei keskeydy riittävän materiaalimäärän saatavuudesta johtuen. Rakentamisessa tarvittava materiaalimäärä voi vaihdella kohteen suuruudesta, rakennettavan kerroksen paksuudesta ja käytettävästä materiaalista riippuen. Materiaalilogistiikan suunnittelussa tulee hyödyntää rakentajan laatimaa rakentamisaikataulua sekä arvioitua päiväkohtaista työsaavutusta. Näiden parametrien avulla voidaan määrittää varastointipaikalla tarvittavan lastaus- ja kuljetuskaluston kapasiteetti.

Lujittuvien uusiomateriaalien purku-, lastaus- ja käsittelyvaiheessa tulee välttää materiaalien ennenaikainen tiivistäminen. Jätteeksi luokiteltavien uusiomateriaalien pölyäminen tai muu kulkeutuminen käsittelyvaiheessa varastointi- tai rakennuskohteen ulkopuolelle tulee estää.

Kuljetuskalustolta voidaan vaatia riittävän kapasiteetin lisäksi myös esimerkiksi kuormanpeittojärjestelmää silloin, kun rakentamisessa käytettävä materiaali on ominaisuuksiltaan pölyävää. Taulukossa 2.8 on esitetty eri uusiomateriaaleille soveltuvia kuljetustapoja.

 

Taulukko 2.8     Erilaisille uusiomateriaaleille soveltuvia kuljetustapoja.

2.5.1  Materiaalin varastointi

Varastoitaessa materiaalia rakennuskohteen tarpeita varten, on huomioitava varastoitavan materiaalin riittävyys kohteella. Tämä edellyttää riittävän tarkkojen määrätarpeiden ilmoittamista materiaalitoimittajalle mahdollisimman aikaisessa vaiheessa, jotta syntyviä materiaaleja ehditään hankkia tai varastoida rakennuskohteella tarvittava määrä. Energiantuotannon polttoprosessissa syntyvien uusiomateriaalien osalta on tiedostettava materiaalien synnyn mahdolliset kausivaihtelut. Kesäaikana polttoprosessissa syntyvien materiaalien saatavuus voi heikentyä huomattavasti, mikä vaikuttaa erityisesti sitoutuvien ja sideainekäyttöön soveltuvien materiaalien saatavuuteen. Teollisuuden sivutuotteita syntyy pääsääntöisesti ympäri vuoden, poisluettuna tuotantolaitosten huoltoseisokit. Joitain teollisuuden jätejakeita syntyy pieniä määriä, jolloin niiden rajallinen saatavuus on hyvä ottaa huomioon valmistauduttaessa niiden hyödyntämiseen. Purkujätteitä syntyy jatkuvasti, mutta niiden volyymi vaihtelee alueittain suhdanteiden ja purkukohteiden määrän mukaan.

Materiaalien varastointia varten tehtävässä suunnittelussa tulee esittää tarvittavat periaatteet tuotantolaitoksella tehtävälle laadunvalvonnalle. Tuotantolaitoksen laadunvalvonta voi koskea esimerkiksi ennen varastointia tehtävää materiaalin vesipitoisuuden korottamista (kostutus), minkä tulee olla mahdollisimman tasalaatuista, jotta varastoitava materiaali olisi homogeenista.

Rakennuskäyttöä varten suunniteltavien uusiomateriaalien varastoinnissa on huomioitava sitoutuvien ja hienorakeisten materiaalien varastointia koskevat erityispiirteet. Sitoutuvat uusiomateriaalit, kuten esimerkiksi lujittuvat tuhkat, on suositeltavaa varastoida säältä suojattuna. Mikäli materiaali suunnitellaan varastoitavaksi sideainekäyttöä varten, jossa materiaalin käsittely ja syöttö tapahtuu pneumaattisesti, materiaaliin ei saa lujittua kokkareita tms. ja varastointi tulee tehdä täysin kuivissa olosuhteissa. Silloin, kun sideainetta käsitellään esim. hihnakuljettimelle tai kauhakuormaajalla, on materiaalin käsittelyn kannalta vaatimukset säilytykselle alhaisemmat. Usein hienorakeisten massiivirakenteessakin hyödynnettävien materiaalien varastointi säältä suojattuna on perusteltua materiaalin liettymisriskin johdosta.

Taulukossa 2.9 on esitetty eri uusiomateriaaleille tyypillisiä varastointitapoja ja varastoinnin vaikutuksia materiaalin teknisiin ominaisuuksiin. Joillakin materiaaleilla tietty varastointiaika on välttämätön materiaalin ikäännyttämiseksi ja ympäristöominaisuuksienedistämiseksi.

 

Taulukko 2.9    Uusiomateriaalien tyypillisiä varastointitapoja ja teknistä laatua rajoittava varastointiaika.

Säältä suojattuna tehtävä varastointi toteutetaan usein aumavarastointina. Aumavarastoinnissa on syytä varmistaa auman pohjan kuivatus sekä estää pinta- ja sadevesien kulkeutuminen aumarakenteeseen. Kuvassa 2.3 on esitetty aumavarastoinnin periaatteita.

Kuva 2.3             Aumavarastoinnin periaatekuva.

 

Lujittuvien materiaalien varastoinnissa sekä varaston rakentamisen yhteydessä tulee välttää varastoitavan materiaalin päällä liikkumista tai muita tekijöitä, jotka voivat aiheuttaa materiaalin ennenaikaista tiivistymistä. Kosteana varastoitu lujittuvan materiaalin lujittuminen voimistuu, kun materiaali tiivistetään. Tällaisia materiaaleja ovat mm. betonimurske ja lentotuhka.

Varastoinnissa on yleensä vältettävä eri materiaalierien sekoittumista keskenään, mutta joissakin tapauksissa erien sekoittaminen on eduksi materiaalin homogenisoimiseksi, kuten on tilanne esimerkiksi betonimurskeen osalta. Teollisuuden prosessista tulevat uusiomateriaaleina hyödynnettävät jätteet tulisi tuotteistaa siten, että maarakentamisessa hyödynnettävän materiaalin ominaisuudet ovat tasalaatuiset. Mikäli näin ei ole, on mahdollista, että eri muodostumiseristä peräisin olevat materiaalierät on säilytettävä erillään toisistaan niiden teknisten ominaisuuksien vaihtelun takia - esim. tiivistämisen kannalta oleellinen optimivesipitoisuus voi vaihdella. Tällaisten erien varastointi on dokumentoitava siten, että materiaalierät ovat paikannettavissa varastointialueella.

Jätteeksi luokiteltavien uusiomateriaalien varastointitapaa ja -aikaa ohjeistaa varastoinnin ympäristösuojelulaki (kappale 3). Ympäristösuojelulain (527/2014) 10 §:n, 32 §:n 2 momentin ja 117 §:n sekä jätelain (646/2011) 14 ja 15 §:n nojalla, varastointi tulee suorittaa siten, että jätteen joutuminen ympäristöön on estetty eikä varastointitoiminnasta aiheudu varaa tai haittaa terveydelle ja ympäristölle. Jätteen varastointi hyödyntämispaikan läheisyydessä voidaan aloittaa aikaisintaan neljä viikkoa ennen hyödyntämistä. Varastointiaika voi olla 10 kuukautta, mikäli materiaali varastoidaan suojattuna. Jätteeksi luokiteltavien materiaalien varastoinnin ympäristöluvanvaraisuus on selvitettävä tapauskohtaisesti. Jätteen varastoinnin mahdollinen ympäristöluvanvaraisuus koskee koko materiaalilogistiikkaketjun eri vaiheita, joissa mahdollisia varastointipaikkoja ovat mm.: teollisuuslaitosten omat alueet, purkutyömaat, materiaalin jalostajan käsittely- / terminaalialueet, muut välivarastoalueet ja työmaat.  

Jätteeksi luokiteltavien materiaalien kuljettaminen varastointia varten tai siirtäminen pois varastointialueelta voi edellyttää jätteen siirtoasiakirjoja, joista on kirjattu Jätelaissa seuraavasti: ”Jätelaki §121 Jätteen haltijan on laadittava siirtoasiakirja vaarallisesta jätteestä, sako- ja umpikaivolietteestä, hiekan- ja rasvanerotuskaivojen lietteestä, rakennus- ja purkujätteestä ja pilaantuneesta maa-aineksesta, joka siirretään ja luovutetaan 29 §:ssä tarkoitetulle vastaanottajalle. Siirtoasiakirjassa on oltava valvonnan ja seurannan kannalta tarpeelliset tiedot jätteen lajista, laadusta, määrästä, alkuperästä, toimituspaikasta ja -päivämäärästä sekä kuljettajasta. Valtioneuvoston asetuksella voidaan antaa tarkempia säännöksiä siirtoasiakirjaan merkittävistä tiedoista”. Esimerkiksi tuore tai kasavarastoitu biopolton lentotuhka luokitellaan tyypillisesti tavanomaiseksi jätteeksi, eikä se jätelain mukaan vaadi siirtoasiakirjaa. Jätteenkäsittelylaitokset ja kaatopaikat voivat kuitenkin vaatia siirtoasiakirjan myös muilta kuin jätelain §121 määritetyiltä jätteiltä. Siirtoasiakirjan laatiminen kuuluu jätteen haltijalle (Ympäristöministeriö, 2014).

 

Kirjallisuus:

Aluehallintovirasto 2010. Kipsijätteen jäteluokituksen poistaminen ympäristöluvasta (ISY-2004-Y-272) siltä osin, kun kipsiä hyödynnetään tuotteena tai tuotteen osana vanhentamisprosessin jälkeen, Siilinjärvi. Itä-Suomen Aluehallintovirasto, päätös nro 105/10/1, dnro ISAVI/198/04.08/2010. 11.11.2010.

Apila Group Oy Ab, 2015. Rengasrouheen käyttö maarakennuskohteissa. Sovelluskohteet ja tutkimustulokset.

Arjunnan, P., et al., 2001, Chemical activation of low calcium fly ash part 1: Identification of suitable activators and their dosage, International Ash Utilization Sympossium.

Arm, M., Eighmy, T. T. & Christensen, T., 2011, Incineration: Utilization of Residue in Construction, Solid Waste Technology & Management, Vol 1&2, Chapter 8.5, pp. 463-475.

Dvorák, K. & Hájková, I., 2016, The effect of high-speed grinding technology on the properties of fly ash, Materials and technology vol. 50, pp.683–687.

EN 13242, 2013.

Euroopan komissio, 2017, Best Available Techniques (BAT) Reference Document on Waste Incineration Draft 1

Foamit vaahtolasimurskeen suunnittelu- ja rakennusohje, 2012, saatavissa: http://www.foamit.fi/wp-content/uploads/2016/10/Suunnittelu-ja_Rakennusohje.pdf

Forsman J., Jyrävä H., Lahtinen P., Niemelin T. & Hyvönen I. 2014. Massastabilointikäsikirja. 63 s.

Illikainen, M. ym., 2014, Reactivity and self-hardening of fly ash from the fluidized bed combustion of wood and peat, Fuel, vol 135, pp.69–75.

InfraRYL, 2017.

Kaartinen T., Laine-Ylijoki J., Koivuhuhta A., Korhonen T., Luukkanen S., Mörsky P., Neitola R., Punkkinen H. & Wahlström M. 2010. Pohjakuonan jalostus uusiomateriaaliksi. VTT tiedotteita 2567.

Kiviniemi O., Sikiö J., Jyrävä H., Ollila S., Autiola M., Ronkainen M., Lindroos N., Lahtinen P. & Forsman J. 2012. Tuhkarakentamisen käsikirja, Energiantuotannon tuhkat väylä-, kenttä- ja maarakenteissa. 88 s.

Lehtovaara, O. 2015. Metsäteollisuuden sivuvirtojen hyödyntäminen ja ympäristölupaprosessi. Powerpoint-esitys. Resurssiviisautta ja kiertotaloutta –seminaari, Lappeenrannan ammattikorkeakoulu 12.11.2015.

Liikennevirasto, 2017, Syvästabiloinnin suunnitteluohje.

Liikennevirasto 2014. Uusiomateriaaliopas (luonnos 28.2.2014).

Liikennevirasto, 2011, Kevennysrakenteiden suunnittelu, tien pohjarakenteiden suunnitteluohjeet.

MORENIA OKTO-Murske esite, saatavissa: https://morenia.fi/wp-content/uploads/sites/7/2014/11/okto-murskeet.pdf

MORENIA OKTO-eriste esite, saatavissa: https://morenia.fi/wp-content/uploads/sites/7/2014/11/okto-eriste.pdf

Mäkelä, H. & Höynälä, H. (ed.) 2000 Sivutuotteet ja uusiomateriaalit maarakenteissa, Materiaalit ja käyttökohteet. TEKES, Teknologiakatsaus 91/2000, Helsinki 2000. ISSN 1239-758x, ISBN 952-9621-97-3.

Nordqvist, J. 2016. Betonin kierrätys ja betonimurskeen tuotteistaminen. AMK-opinnäytetyö, Savonia-ammattikoulu. 42 s.

Owens, K. J., Bai, Y., Cleland D., Basheer, P. A. M., Kwasny, J., Sonebi, M., Taylor, S., Gupta, A., 2010, Activation of High Volume Fly Ash Pastes Using Chemical Activators, Second International Conference on  Sustainable Construction Materials and Technologies, Italy.

Rakennustietosäätiö 2017. Infra-ohje ”Tuhkien käyttö maarakentamisessa” (luonnos 11/2017).

RT 38464, 2013. Masuunihiekka, LD-Masuunihiekka, Ruukki Metals Oy 

Rudus Oy, 2015, Betoroc-murskeohje – Käyttöohje rakentamiseen ja suunnitteluun, Helsinki.

SFS 5884, 2017. Betonimurskeen maarakennuskäytön laadunvalvonta. (Luonnos 6.11.2017, korvaa aiemman 2011 version 2018). 

Sjöberg, M., Kolisoja, P., Kuula, P., Leppänen, P., Ketola, T., 2016, UUMA2 selvitys joidenkin UUMA-materiaalien teknisen kelpoisuuden arviointiin liittyvistä testausstandardeista ja- menetelmistä, loppuraportti.

Suomen Erityisjäte, 2017, Jätteenpolton pohjakuona: Ohje materiaalin hyödyntämiseen maanrakentamisessa.

Suomen Rengaskierrätys Oy. 2015. www-sivut. https://www.rengaskierratys.com/

Tiehallinto 2005. Tietoa tiensuunnitteluun nro 71D. 13 s.

Tiehallinto 2005. Fosfokipsistabilointi – Kohde: KT87, tieosa 14, plv 9500-10500, Rautavaara, Savo-Karjalan tiepiiri. Loppuraportti 1.12.2005.

Tielaitos, 1997, masuunihiekan käyttö päällysrakennekerroksissa, Tieliikennelaitoksen selvityksiä 23/1997.

Vargas, A. S., Molin, D. C. C., Masuero, A. B., Vilela, A. C. F., Castro-Gomes, J., de Gutierrez, R. M., 2014, Strength development of alkali-activated fly ash produced with combined NaOH and Ca(OH)2 activators, In Cement and Concrete Composites, Volume 53, 2014, Pp 341-349.

VTT Tiedotteita 2499, 2009, Energiantuotannon tuhkien jalostaminen maarakennuskäyttöön.

Ympäristöministeriö 2014, Siirtoasiakirjavelvollisuuden tulkintamuistio.

Österbacka, J., 2001, Esikäsittelyn vaikutuksesta puu- ja turvetuhkien ominaisuuksiin ja ravinteiden liukenemiseen, Metsätehon raportti 109.

 

Liite 2A - Joidenkin uusiomateriaalien kuvaus.pdf

Liite 2B - Esimerkkejä uusiomateriaalien jalostamisesta.pdf

Liite 2C - Kuvia eri uusiomateriaaleista

 

Sivua viimeksi muokattu 23.5.2019