Tässä ohjeessa käsitellään ainoastaan Ecolan Infra TR materiaalia, eikä sitä voida soveltaa tuhkarakentamiseen yleisesti.

Transkriptio

1 1

2 Voimalaitostuhkat raaka-aineena Valmistus Ympäristökelpoisuus ja laadunhallinta Tekniset ja mekaaniset ominaisuudet Yhteenvetotaulukko materiaalin ominaisuuksista Käyttökohteita Rakenteiden suunnittelu Kantavuusmitoitus Routamitoitus Materiaalin hyödyntäminen ja soveltuvuuden varmistaminen Kuljetus ja välivarastointi Materiaalin työstäminen ja tiivistys Työturvallisuus Materiaalin pitkäaikaiskestävyys, korjausrakentaminen ja rakenteesta poistaminen

3 Ecolan Infra TR on voimalaitosten sivuvirtana syntyvistä tuhkista teollisesti rakeistettua karkearakeista materiaalia, jonka rakeisuutta voidaan säätää seulomalla. Ecolan Oy:n valmistamaa ja tuotteistamaa Ecolan Infra TR tuhkaraetta voidaan käyttää korvaamaan täyttö- ja suodatinkerroksen luonnonkiviainesta erilaisissa tie- ja kenttärakenteissa sekä putkijohtokaivannoissa. Ecolan Infra TR on tasalaatuinen materiaali, joka ominaisuuksiltaan täyttää MARA-asetuksen vaatimukset (VNa 843/2017 eräiden jätteiden hyödyntämisestä maarakentamisessa). Materiaalia on menestyksekkäästi hyödynnetty eri kohteissa vuodesta 2011 alkaen. Tässä ohjeessa esitetään tietoa materiaalin hyödyntämisestä sekä tekniset suunnittelu- ja mitoitusohjeet Ecolan Infra TR tuhkarakeen käytölle päällystettyjen tie- ja kenttärakenteiden suodatinkerroksessa sekä putkikaivantojen lopputäyttöjen materiaalina. Ohjeessa on huomioitu MARA-asetuksen (VNa 843/2017) asettamat vaatimukset rakenteille. Vuosittain Suomessa käytetään noin 100 miljoona tonnia kiviaineksia, joista osa on mahdollista korvata tuhkalla ja siitä jalostetuilla materiaaleilla. Sekä kiviaineksen louhinta että soranotto harjuista ovat ympäristön kannalta ongelmallisia. Lisäksi kuljetusmatkojen piteneminen ja pohjaveden suojelutarve ovat lisänneet soraa ja hiekkaa korvaavien uusiomateriaalien käyttöönottotarvetta. Samanaikaisesti energiantuotannossa muodostuu suuria määriä ominaisuuksiltaan luonnonkiviaineksia vastaavia mineraalisia sivutuotteita, joita voidaan käyttää korvaavina materiaaleina maarakentamisessa. Tuhkan käytöllä rakentamisessa voidaan saavuttaa merkittäviä säästöjä. Ecolan Infra TR tuhkarakeen valmistuksessa käytetään raaka-aineena suomalaisessa energiateollisuudessa syntyvää lento- ja pohjatuhkaa. Raaka-aineena ei kuitenkaan hyödynnetä jätteenpoltosta syntyviä tuhkia. Ecolan jalostaa Infra TR materiaalia Nokian ja Viitasaaren tuotantolaitoksilla, ja laitosten vuotuinen tuotantokapasiteetti on yhteensä noin tonnia. Tuotetta voidaan käyttää sellaisissa infrarakentamisen kohteissa, joissa materiaalilta edellytetään hyvää lämmöneristyskykyä, routimattomuutta, keveyttä ja mekaanista kestävyyttä. Eristävänä ja kevyenä materiaalina Ecolan Infra TR tuo säästöjä materiaalin kuljetuksissa ja perinteistä ohuempina kerroksina rakentamisessa. Tuotteen käsiteltävyys on hyvä rakentamisen kaikissa vaiheissa; kuljetuksessa, varastoinnissa ja rakentamisessa. Tässä ohjeessa käsitellään ainoastaan Ecolan Infra TR materiaalia, eikä sitä voida soveltaa tuhkarakentamiseen yleisesti. 3

4 2.1 Voimalaitostuhkat raaka-aineena Suomessa voimalaitosten polttoprosessien sivutuotteena syntyy tuhkaa vuosittain yhteensä noin 1,5 miljoona tonnia. Energiantuotannon polttoaineina on voitu käyttää kuorta, turvetta, purua, kokopuuhaketta, hakkuutähdettä, kantohaketta, peltobiomassaa tai näiden seosta. Polttoaineena voi olla myös kivihiili. Myös polttomenetelmät ja tuhkien talteenoton menetelmät voivat vaihdella eri laitoksissa. Edellä mainituista syistä johtuen Ecolan Oy:n vastaanottamat tuhkat ovat ominaisuuksiltaan vaihtelevia. Ecolan Oy:n vastaanottopalvelussa tehtävien raaka-aineanalyysien pohjalta tuhkat ohjataan lannoiteominaisuuksien perusteella joko metsälannoitteiden tai inframateriaalien valmistukseen. Näin tuhkat saadaan kiertotalouden periaatteiden mukaisesti hyödynnettyä mahdollisimman optimaalisesti. Tuhka on väriltään yleensä harmaata tai ruskeaa. Lentotuhka on savukaasuista erotettava tuhkajae, joka on rakenteeltaan hienojakoista ja jauhemaista. Pohjatuhka on energiantuotannossa kattilan pohjalle kerääntyvä tai poistettavan leijupetimateriaalin mukana poistuva tuhkajae, ja vastaa rakeisuudeltaan hiekkaa. Tuhka on hydraulisesti sitoutuvaa, ja tuhkan lujittumista voidaan tarvittaessa lisätä ja nopeuttaa sideaineiden avulla. Ecolan Infra TR materiaalissa hyödynnettävien raakatuhkien teknisiä ja kemiallisia ominaisuuksia seurataan jatkuvasti, jotta lopputuotteen tasalaatuisuus pystytään varmistamaan. 4

5 2.2 Valmistus Ecolan Oy valmistaa Ecolan Infra TR materiaalia Nokian ja Viitasaaren tuotantolaitoksissaan. Tuotantoprosessissa pölymäinen tuhka saatetaan raemaiseen muotoon pyörivässä rakeistusrummussa. Rakeistamisessa hyödynnetään tuhkan omia lujittumisominaisuuksia. Tuhkan rakeistuksessa ei käytetä puristavaa voimaa, joten rakeet säilyttävät alhaisen ominaispainonsa ja toimivat hyvin eristeinä. Rakeistuksen jälkeen tuhkarakeet ovat huokoisia, keveitä ja mekaanista rasitusta kestäviä. Tuhkan rakeistusprosessilla pystytään merkittävästi vähentämään tuhkan pölyämistä ja tuhkan sisältämien raskasmetallien liukenemista. Ecolan Infra TR valmistetaan tuotannossa rakeisuusalueelle 0 40mm, ja seulomalla voidaan vaikuttaa rakeisuuskäyrään. Valmistusprosessin jälkeen lujittuminen jatkuu, ja materiaalia varastoidaan tuotantolaitoksella vähintään kolmen kuukauden ajan lujittumisen varmistamiseksi. Jalostusprosessissa tuhka ikääntyy, mikä vähentää edelleen haitta-aineiden liukenemista. Ecolan Oy:n Nokialle vuonna 2017 avattu tuotantolaitos, jossa jalostetaan tuhkasta Infra TR materiaalia 5

6 2.3 Ympäristökelpoisuus ja laadunhallinta Infra TR materiaali on tasalaatuista ja alittaa selvästi MARA-asetuksessa (VNa 843/2017 asetetut päällystetyn rakenteen raja-arvot tie- ja kenttärakenteissa. MARA-asetuksessa määriteltyjä haitta-ainepitoisuuksia seurataan Ecolan Oy:n toimesta säännöllisesti 5000 tonnin välein MARA-asetuksen mukaisesti. Analyysimenetelmänä käytetään standardoitua kaksivaiheista ravistelutestiä (SFS-EN ). Ecolan Oy:llä on toiminnalleen ympäristölupa, sekä oma laadunhallintajärjestelmä, jonka mukaisesti tuotanto ja laadunvarmistus toteutetaan. Laadunhallintajärjestelmää kuvaava laatukäsikirja liitetään osaksi MARA-ilmoitusta. Käsikirja on saatavissa Ecolanin edustajalta erikseen pyydettäessä. Materiaali on CE-merkitty standardin SFS-EN 13055:2016 (Lightweight aggregates) mukaisesti. Standardin EN :2016 soveltamisalaan kuuluvat energiantuotannon sivuvirroista jalostetut uusiokiviainekset, joilla on käyttöhistoria Suomessa, ja jotka täyttävät tekniset ja ympäristökelpoisuusvaatimukset kohteessa. 6 Ecolan Oy teettää liukoisuustestit akkreditoiduissa laboratorioissa ja toimittaa analyysitulokset materiaalin hyödyntäjälle ennen MARA-ilmoituksen jättämistä. Kuva 1 esittää materiaalin keskiarvoiset liukoisuudet* ja niiden suhteen asetuksen raja-arvoihin eri rakenteissa. Liukoisuus Kohde Teoll. ja var.rak. pohjarak. Rakenne Päällystetty Päällystetty n/a Infra TR Vertailu (mg/kg LS = 10 l/kg) Antimoni (Sb) 0,70 0,70 0,70 0,01 OK Arseeni (As) 2,00 1,50 2,00 0,01 OK Barium (Ba) 100,00 60,00 100,00 7,50 OK Kadmium (Cd) 0,06 0,06 0,06 0,01 OK Kromi (Cr) 10,00 5,00 10,00 0,45 OK Kupari (Cu) 10,00 10,00 10,00 0,05 OK Lyijy (Pb) 2,00 2,00 2,00 0,02 OK Molybdeeni (Mo) 6,00 6,00 6,00 1,80 OK Nikkeli (Ni) 2,00 1,20 2,00 0,01 OK Seleeni (Se) 1,00 1,00 1,00 0,06 OK Sinkki (Zn) 15,00 12,00 15,00 0,05 OK Vanadiini (V) 3,00 3,00 3,00 0,07 OK Elohopea (Hg) 0,03 0,03 0,03 0,00 OK Kloridi ,00 OK Sulfaatti ,00 OK Fluoridi 150,00 50,00 150,00 7,40 OK Liuennut orgaaninen hiili (DOC) Väylä Kenttä Käytettävyys 500,00 500,00 500,00 50,00 OK PAH-yhdisteet 30,00 30,00 30,00 3,07 OK Kuva 1. *Haitta-aineiden liukoisuuksien ja PAH-yhdisteiden pitoisuuksien raja-arvot (VNa 843/2017) ja vertailu Infra TR materiaalin keskiarvoisiin MARA-analyysituloksiin.

7 2.4 Tekniset ja mekaaniset ominaisuudet Rakeisuus Ecolan Infra TR valmistetaan rakeisuusalueille 0 40 mm. Geoteknisen maalajiluokituksen mukaisesti se vastaa maalajiltaan soraa (Sr) ja materiaali on routimatonta. Raemuodoltaan tuhkarakeet ovat pyöristyneitä. Infra TR:n tyypillinen rakeisuuskäyrä on kuvassa 2 esitetyn mukainen. Rakeisuuskäyrä on määritetty kuivaseulonnalla standardin SFS-EN mukaisesti. Hienoaineksen määrä (< 0,06 mm) on < 3 % ja keskimääräinen raekoko d50 on 8 12 mm. Materiaali on rakeisuudeltaan jonkin verran InfraRYL 2017:ssä (21110 Suodatinkerrokset) määriteltyä suodatinkerroksen materiaalin rakeisuutta karkeampaa. Kuva 2. Ecolan Infra TR:n rakeisuuskäyrä mm Tilavuuspaino ja vesipitoisuus Infra TR:n toimitusvesipitoisuus on 40 % (kuivasta massasta laskettuna). Irtomateriaalin tiheys on noin 1100 kg/m 3 ja kuivatilavuuspaino noin 11 kn/m 3 itd. Rakenteeseen tiivistetyn Infra TR:n tilavuuspaino vaihtelee tiivistämisen määrästä riippuen kn/m 3. Vedenläpäisevyys ja kapillaarinen nousukorkeus Infra TR materiaalin kapillaarinen nousukorkeus on noin 35 cm. Tuotetta ei ole suositeltavaa sijoittaa kohteisiin, jossa se joutuu pitkäaikaisesti pinta- tai pohjaveden pinnan alapuolelle. Tällöin materiaalin vesipitoisuus voi kasvaa 0,5 m paksuudelta lukuarvoon noin 50 %. Korkea vesipitoisuus pienentää yleensä hieman rakeiden lujuutta, joten rakenteen kuivatus on perusteltua myös pitkäaikaisen kuormituskestävyyden kannalta etenkin raskaan kuormituksen alaisissa kohteissa. Koerakenteissa ei kuitenkaan ole havaittu merkittävää materiaalin hajoamista jäätymisen ja sulamisen seurauksena. Infra TR:n vedenläpäisevyys on noin 2,5 x 10-4 m/s ja vastaa karkean hiekan tai soran vedenläpäisevyyttä. Kapillaarisen nousukorkeuden perusteella Infra TR on routimaton materiaali. 7

8 Lämmönjohtavuus ja vastaavuuskerroin Infra TR on huokoinen materiaali, jonka vuoksi sen lämmönjohtavuus on luonnon maamateriaaleja pienempi. Materiaalin lämmönjohtavuus riippuu vesipitoisuudesta siten, että normaalikäyttötilassa se on sulana 0,5 W/Km ja jäätyneenä 0,6 W/Km. Kuivissa olosuhteissa lämmönjohtavuus on pienempi ja märissä olosuhteissa vastaavasti suurempi (taulukko 1). Laboratoriomittauksin saatujen lämmönjohtavuusarvojen todenmukaisuus on varmennettu mittaamalla roudan syvyys myös koerakenteissa. Korkea vesipitoisuus on huomioitu routamitoituksissa. Näyte w *) Kuivatilavuuspaino Lämmönjohtavuus [%] V d [kn/m 3 ] - [W/Km] sula (+ 15 C) Kuivat olosuhteet ,4 0,5 Normaali olosuhteet ,5 0,6 Kosteat olosuhteet ,6 0,7 Taulukko 1. Materiaalin lämmönjohtavuus sulassa ja jäätyneessä tilassa - [W/Km] jäätynyt (-15 C) Liikenneviraston ohjeiden mukainen routamitoitus perustuu laskennalliseen routanousuun, jossa materiaalin lämpöteknisiä ominaisuuksia kuvataan vastaavuuskertoimella eristävyyden kannalta ja routivuutta routaturpoamalla. Hiekan vastaavuuskerroin eristävyyden kannalta on 1,0 ja muita materiaaleja verrataan hiekkaan. Laboratoriokokeissa mitattujen lämmönjohtavuuksien ja korkean lämpökapasiteetin perusteella Infra TR:n vastaavuuskertoimeksi määritettiin 2. Infra TR:n routimiskerroin eli segregaatiopotentiaali SP on 0 mm 2 /Kh. Materiaali luokitellaan routimattomaksi, kun routimiskerroin on pienempi kuin 0,5 mm 2 /Kh, eli Infra TR on routimaton materiaali. Korkea ph ja korroosio Tuhkan ph on noin 12, joten materiaali on vahvasti emäksinen. Lentotuhkista jalostettujen materiaalien teknistä käyttöä voi rajoittaa jossakin määrin sen aiheuttama korroosioriski, jonka voimakkuus vaihtelee eri materiaaleilla. Korroosio on merkityksetöntä haponkestävien terästen, betonin ja useimpien muovien yhteydessä. Sen sijaan valurauta, ruostumaton teräs ja alumiini syöpyvät ollessaan kontaktissa tuhkaan. 8

9 Tiivistettävyys ja kantavuus Infra TR tiivistetään rakenteeseen toimituskosteudessa, joka on yleensä noin 40 %. Vesipitoisuuden vaihteluväli on käytännössä rakennuskohteessa noin ± 3 % -yksikköä. Materiaalin tiivistymiskerroin on noin 0,8. Materiaalin tiivistettävyyttä määritettäessä ei suositella tehtäväksi Proctor koetta, koska tiivistämistapa voi aiheuttaa rakeiden hienontumista. Tiivistymistä kuvaa paremmin rakenteesta levykuormituskokeella tai pudotuspainolaitteella muodonmuutosmoduuli, joka mitataan tiivistämisen jälkeen. Infra TR:n kantavuusominaisuudet vastaavat hyvin suodatinkerrokselta vaadittavia kantavuuksia. Materiaali voidaan tiivistää tavanomaisilla työmenetelmillä ja työmäärillä. Kantavuuden (E2 moduuli) mitoitusarvona voidaan käyttää MPa:a tiivistettynä esim. 7 tn kaksivalssijyrällä. Ylityskertojen määräksi suositellaan ylityskertaa. Mikäli pohjamaan kantavuus on heikko eikä tiivistämistä voida suorittaa riittävästi tulee Infra TR kerroksen mitoituskantavuus arvioida tai määrittää erikseen. 2.5 Yhteenvetotaulukko materiaalin ominaisuuksista 9

10 3.1 Käyttökohteita Ecolan Infra TR tuhkaraetta on teknisesti mahdollista käyttää useissa infrarakentamisen kohteissa. Materiaalia voidaan hyödyntää esimerkiksi teissä, kaduissa, kevyenliikenteen väylissä, pysäköintialueilla, teollisuuskiinteistöjen sisätäytöissä ja piha-alueissa sekä putkikaivantojen alku- ja lopputäytöissä. Infra TR materiaalia voidaan hyödyntää rakenteen suodatinkerroksessa ja sitä voidaan käyttää myös osittain korvaamaan jakavan kerroksen materiaalia. Määrääväksi mitoitusperusteeksi muodostuu tällöin rakenteen kantavuus. Kantavuusmitoitus tulee suorittaa tapauskohtaisesti ottaen huomioon rakenteen tavoitekantavuus ja dynaamisen kuormituksen vaikutus jakavaan kerrokseen ja siitä aiheutuva deformoitumisriski. Hyvän lämmöneristyskyvyn ansiosta Infra TR toimii tehokkaana routaeristeenä. Keveytensä ansiosta se soveltuu kunnallistekniikan putki- ja johtokaivantojen rakennekerroksiin, joissa materiaalilta edellytetään riittävää kantavuutta ja vähäistä kokoonpuristuvuutta. Materiaali ei lujitu rakenteessa ja se on helposti auki kaivettavaa. Alku- ja lopputäyttömateriaaleilta edellytetään routimattomuutta, jäätymis-sulamiskestävyyttä ja riittävää vedenläpäisevyyttä. Infra TR soveltuu hyvin myös kaukolämpöputkikaivantojen täyttömateriaaliksi. Routiva siltti Kuva 3. Materiaalin hyödyntäminen tie- ja kenttärakenteissa sekä putkijohtokaivannoissa. 10

11 3.2 Rakenteiden suunnittelu Infra TR rakenteen suunnittelu ja mitoitus noudattaa tie- ja kenttärakenteiden yleisiä suunnittelu- ja mitoitusperusteita perustuen materiaalin mekaanisiin ja teknisiin ominaisuuksiin. Katurakenteiden päällysrakenteet mitoitetaan kantavuus- ja routamitoituksen avulla. Kantavuusmitoitus suoritetaan yleensä ensin ja mikäli pohjamaa on routimatonta, saadaan kantavuusmitoituksen avulla lopulliset rakennekerrospaksuudet. Pohjamaan ollessa routiva lasketaan rakenteen routanousu ja mikäli laskettu routanousu on suurempi kuin sallittu routanousu, lisätään Infra TR kerroksen paksuutta. Kantavuus- ja routamitoituksen ohella tulee mitoituksessa ottaa huomioon rakenteiden painuma ja stabiliteetti. Tierakenteiden kuormituskestävyys ja routamitoitus suoritetaan Liikenneviraston hallinnoimissa kohteissa ohjeen TIEH v-04 mukaisesti /3/. Kantavuusmitoitus EI KYLLÄ EI KYLLÄ Routamitoitus EI KYLLÄ Lopulliset kerrospaksuudet Kuva 4. Infra TR rakenteen kantavuus- ja routamitoituskaavio 11

12 3.3 Kantavuusmitoitus Kantavuusmitoitus perustuu rakenteista mitattuihin kantavuuksien arvoihin. Päällysrakenteen kantavuusmitoitus voidaan suorittaa Odemarkin mitoituskaavan (1) avulla tai kuormituskestävyyden avulla (ns. analyyttinen mitoitusmenetelmä), jossa käytetään jännitystilasta riippuvia moduuleja. Mitoituskriteereinä ovat tällöin päällysteen alapinnan venymä ja rakennekerrosten sallitut muodonmuutokset. Analyyttinen mitoitusmenetelmä edellyttää, että tunnetaan materiaalikohtaiset väsymisfunktiot. Infra TR:n kantavuusmitoitus suoritetaan tässä ohjeessa Odemarkin menetelmällä, joka edellyttää, että tunnetaan sekä pohjamaan että rakennekerrosten E-moduulit. Kantavuusmitoitus suoritetaan kantavuuskaavan (1) avulla. Kantavuuskaavan avulla voidaan laskea kerroksen päältä saavutettava kantavuus (EY-arvo), kun tunnetaan kerrospaksuus h, kerrosmateriaalin E -moduuli ja kerroksen alla olevan kerroksen kantavuus (EA-arvo). Vastaavasti voidaan laskea, kuinka paljon rakenteen kantavuus lisääntyy, kun rakenteen paksuutta lisätään. missä EY on mitoitettavan kerroksen päältä saavutettava kantavuus [MN/m2] E A mitoitettavan kerroksen alta saavutettava kantavuus [MN/m2 h mitoitettavan kerroksen paksuus E mitoitettavassa kerroksessa käytettävän materiaalin E-moduuli [MN/m2] Lisäehto 1: Sitomattoman kerroksen käyttökelpoinen E on enintään 6 x EA. Lisäehto 2: Yhteen liimaantuneet ehjät bitumilla sidotut (E 1500 MN/m2) kerrokset lasketaan yhtenä kerroksena. Alusrakenteen kantavuusluokituksena käytetään Liikenneviraston suunnitteluohjeiden mukaista alusrakenteen kantavuusluokitusta. Alusrakenteen kantavuusluokka arvioidaan normaalitapauksessa pohjamaan maalajin perusteella. (1) Kantavuusmitoituksessa Infra TR:n E-moduulina voidaan käyttää 70 [MN/m2] tiivistettynä 7 tn kaksivalssijyrällä 6 ylityskerralla materiaalin toimitusvesipitoisuudessa (40 %). 12

13 3.4 Routamitoitus Materiaalin ilmoitettu routimiskerroin SP 0 mm 2 /Kh sekä vastaavuuskerroin 2 perustuvat laboratoriossa ja rakennuskohteissa tehtyihin routanousumittauksiin. Infra TR:n lämmönjohtavuus on luonnonmateriaaleja pienempi, jolloin se toimii routaeristeenä rakenteissa. Infra TR rakenteella rajoitetaan roudan tunkeutumista routivaan pohjamaahan ja estetään routanousua aiheuttavien jäälinssien muodostuminen pohjamaassa. Routamitoituksen lähtökohtana on routanousun laskenta katurakenteen tyyppipoikkileikkaukselle mitoittavan pakkasmäärän avulla. Mitoituspakkasmääränä käytetään yleensä paikkakunnalla tilastollisesti kerran 10:ssä (F10) vuodessa tai kerran 20:ssä (F20) vuodessa toistuvaa pakkasmäärää. Rakenteen sallittu routanousu (RNsall) riippuu tien luokasta, rakenteen kestävyydestä ja pohjamaaolosuhteiden tasalaatuisuudesta. Routamitoitus voidaan tehdä empiirisen laskentayhtälön (2) avulla (Tierakenteen suunnittelu, TIEH ) /3/. Kaavassa mitoitusroudansyvyydestä vähennetään materiaalin vastaavuuskertoimella painotettu rakennekerroksen paksuus. Laskennallinen routanousu määräytyy routivien rakennekerrosten ja routivan pohjamaan routaturpoaman perusteella. Tätä menettelyä käytetään yleisesti Liikenneviraston hallinnoimissa suunnittelukohteissa. missä RNlask laskennallinen routanousu (mm) R1 routimattoman kerroksen paksuus (mm) Rrva routivan kerroksen paksuus (mm) S mitoitusroudan syvyys (mm) a1 materiaalin vastaavuus eristävyyden kannalta (-) arva routivan kerroksen vastaavuus eristävyyden kannalta (-) t alusrakenteen routaturpoama (%) trva routivan kerrosmateriaalin routaturpoama (%) Routaturpoama riippuu alusrakenneluokasta ja routaturpoama vaihtelee routivuudesta riippuen välillä % Routamitoitus voidaan tehdä myös segregaatiopotentiaaliteoriaan perustuvilla laskentaohjelmilla. 13

14 4.1 Materiaalin hyödyntäminen ja soveltuvuuden varmistaminen InfraRYL:n mukaisesti luonnonkiviainesta korvaavina materiaaleina voidaan käyttää käyttökohteeseen teknisiltä ominaisuuksiltaan soveltuvia uusiomateriaaleja, joilla on todennettu käyttöhistoria. Ecolan Infra TR materiaalia on menestyksekkäästi hyödynnetty vuodesta 2011 alkaen. Materiaalia on käytetty suodatinkerroksen materiaalina mm. vilkasliikenteisillä väylillä sekä teollisuuskiinteistöjen piha-alueilla. Materiaalin ja rakenteiden pitkäaikaiskestävyyttä on seurattu järjestelmällisesti. Materiaalin tilaus ja toimitus sovitaan Ecolan Infran edustajan kanssa. Asiakkaan yhteydenoton jälkeen Ecolan Infran edustaja varmistaa yhdessä asiakkaan kanssa kohteen soveltumisen MARA-ilmoituksen (tai ympäristöluvan) mukaiseksi hyödyntämiskohteeksi ja materiaalin soveltumisen suunniteltuun rakenteeseen. Seuraavalla aukeamalla on pääpiirteissään kuvattu, miten materiaalia voidaan hyödyntää MARA-ilmoituksella. Tuhkat ja niistä valmistetut jalosteet luokitellaan lähtökohtaisesti jätteeksi, joten niiden käyttö rakentamisessa vaatii joko MARA-ilmoitusmenettelyn tai ympäristöluvan./5/ MARAilmoituksen jättämisen jälkeen hyödyntäminen voidaan aloittaa viranomaisen antaman rekisteröintivahvistuksen jälkeen yleensä noin kahden viikon kuluessa ilmoituksen jättämisestä. Mikäli hyödyntämiskohde vaatii ympäristöluvan, toimenpiteistä tulee sopia erikseen. Ympäristölupa voi tulla kyseeseen, mikäli kohde ei kuulu MARA-asetuksen soveltamisalaan tai täytä MARA-aseteuksen vaatimuksia, tai rakenne halutaan toteuttaa ilman päällystettä. Jos hyödynnettävä määrä on alle tonnia vuodessa, ympäristölupa haetaan siltä kunnalta tai kaupungilta, jossa hyödyntämiskohde sijaitsee. Määrän ylittäessä tonnia ympäristölupa haetaan AVI:lta. Ympäristölupaprosessi voi kestää jopa vuoden, joten materiaalin käyttö on suositeltavaa kohteissa, joissa hyödyntäminen voidaan tehdä MARA-ilmoituksella. 14 Materiaalia ei saa käyttää I II -luokan pohjavesialueella - Rakenne tulee päällystää (esim. asfaltilla, jonka tyhjätila 5 %) - Jätettä sisältävän rakenteen kerrospaksuus enimmillään 1,50 m - Hyödyntämispaikan haltijan ja kiinteistön omistajan on hyväksyttävä materiaalin käyttö - Käyttö edellyttää suunnitelmallisuutta ja MARA-ilmoituksen tekemistä

15 4.2 Kuljetus ja välivarastointi Materiaalia voidaan kuljettaa kiviainesten kuljetukseen tarkoitetulla kalustolla. Materiaalin ollessa noin puolet kiviainesta kevyempää, kuljetuskaluston painorajojen sallima kuljetuskapasiteetti voidaan saada paremmin hyödynnetyksi korkealaitaisilla lavoilla. Materiaalia ei tarvitse peittää kuljetuksen ajaksi. Rakeita voidaan välivarastoida käyttökohteissa karkearakeisten perinteisten maamateriaalien tapaan MARA-asetus huomioiden. MARA-asetus säätelee välivarastointia, ja on suositeltavaa, että materiaali ajetaan suoraan rakenteeseen aina, kun se on mahdollista. Materiaali voi olla peittämättömänä välivarastossa yhden kuukauden ja suojattuna (kevytpeite tai suodatinkankaalla erotettu maakerros) korkeintaan yhden vuoden. Välivarastointi voidaan tehdä päällystämättömällä alueella, mutta hulevesien ohjaamiseen ja ympäristöhaittojen ehkäisemiseen tulee kiinnittää huomiota. /4/ Välivarastointi on tehtävä siten, ettei Infra TR pääse lajittumaan, vaan materiaali saadaan käyttökohteeseen mahdollisimman tasalaatuisena (Kuva A). 4.3 Materiaalin työstäminen ja tiivistys Työkohteessa vastaanotto voidaan tehdä samoin kuin perinteisessä maarakentamisessa. Materiaalia vastaanotettaessa on varmistettava, että Infra TR on laatuvaatimukset täyttävää. Materiaalin levitys ja työstäminen tehdään enintään 0,6 m paksuna kerroksena tavanomaisin työmenetelmin ja normaalilla maanrakennuskalustolla. Suodatinkerros tehdään joko yhtenä tai useampana kerroksena paksuudesta ja tiivistyskalustosta riippuen. Suodatinkerros rakennetaan voimassa olevan InfraRYL ohjeen mukaisesti /1/. Heikosti kantaville pohjamaille kuten savi- ja silttipehmeiköille rakennettaessa suositellaan käytettäväksi suodatinkerroksen ja pohjamaan välissä suodatinkangasta pohjamaan ja rakennekerrosten sekoittumisen estämiseksi (Kuva B). 15

16 Suodatinkerros tiivistetään erillisenä kerroksena, jolloin sen kelpoisuus voidaan osoittaa mittaamalla kantavuus tiivistetyn kerroksen päältä. Materiaali tiivistetään toimituskosteudessa. Tiivistäminen suoritetaan levityksen ja tasauksen jälkeen tavanomaisella maarakennuskalustolla. Jyrääminen tehdään enintään 60 cm kerroksissa 6-7 kertaa 7 tonnin täryjyrällä (Kuva C). Joissain tapauksissa tiivistys voidaan tehdä myös kantavan kerroksen päältä. Tiivistyksen jälkeen voidaan havaita vähäistä rakeiden rikkoutumista kerroksen pinnassa, mistä ei ole haittaa rakenteen toimivuudelle. Ohjeistuksen ylittävä tarpeeton jyrääminen voi aiheuttaa materiaalin hienontumista. Tiivistämistyötä ei suositella tehtäväksi talvella. Rakentamisen aikainen laadunvarmistus voidaan tehdä esimerkiksi raskaalla pudotuspainolaitteella tai levykuormituskokeella. Rakentamisvaiheessa on huolehdittava rakenteen kuivatuksesta ja varmistettava, että tien alusrakenteisiin ei jää vettä kerääviä painanteita eikä esteitä, jotka saattavat estää veden poistumisen rakennekerroksista ja heikentää rakenteen toimintaa. 16

17 Materiaalilla voidaan tehdä rakenteita myös talvella, mutta tällöin rakentamisessa tulee huomioida, että jäätyneen maan päälle rakennettaessa seurauksena voi olla epätasaista painumista ja kantavuuden heikkenemistä pohjamaan sulaessa. Alusrakenteet, kuten leikkaus- ja pengertyöt sekä alustan muotoilu tehdään noudattaen yleisiä laatuvaatimuksia ja työselityksiä. Siirtymäkiiloja tarvitaan alusrakenteen vaihtuessa tai pituussuunnassa muihin materiaaleihin liityttäessä routanousuerojen tasaamiseen poikittaisten siirtymäkiilojen rakentamisessa noudatetaan ohjetta InfraRYLin yleisiä laatuvaatimuksia (Kuva D). 4.4 Työturvallisuus Infra TR:n pölyäminen on normaaleissa olosuhteissa melko vähäistä. Pölyämistä voi kuitenkin esiintyä materiaalia käsiteltäessä tai tuulen vaikutuksesta. Pölyämistä voidaan estää materiaalin peittämisellä ja vähäisellä kastelulla, mikäli materiaalia joudutaan välivarastoimaan kohteessa. Hienojakoinen pöly voi ärsyttää silmiä ja hengitysteitä, ja materiaalia käsiteltäessä voidaan suojautua pölyltä normaalilla maanrakennustyömaan suojavaatetuksella sekä henkilönsuojaimilla. Infra TR:n käyttöturvallisuusselosteen saa materiaalitoimittajalta. Infra TR:n pitkäaikainen käsittely voi aiheuttaa ihoärsytystä korkeasta ph:sta johtuen. Suojaavien käsineiden käyttö on suositeltavaa. 4.5 Materiaalin pitkäaikaiskestävyys, korjausrakentaminen ja rakenteesta poistaminen Materiaalin sekoittuminen muihin maa- ja kiviaineslajeihin voidaan ehkäistä asentamalla suodatinkangas rakennekerrosten väliin. Rakenteesta kaivettu materiaali voidaan MARAasetuksen mukaisesti hyödyntää joko samassa tai toisessa rakennuskohteessa, johon se ominaisuuksiensa puolesta soveltuu käytettäväksi. Tarvittaessa kaivetun materiaalin tekniset ja ympäristökelpoisuusominaisuudet tutkitaan uudelleen kelpoisuuden varmistamiseksi. Puhdas materiaali voidaan myös palauttaa Ecolan Oy:n tuotantolaitokselle. Mikäli materiaali ei maalajien sekoittumisen tai muun pilaantumisen vuoksi ole enää jatkohyödyntämiseen kelpaavaa, sen tulee toimittaa asianmukaisesti jätteenkäsittelylaitokselle. 17

18 /1/ InfraRyl 2010, Infrarakentamisen yleiset laatuvaatimukset, Osa 1 Väylät ja alueet. Rakennustietosäätiö RTS. Rakennustieto Oy. 555s. Hämeenlinna /2/Kuivatus. Tielaitos, kehittämiskeskus, TVL:n ohjeet, Helsinki. Kansio B Teiden suunnittelu, osa IV. Tien rakenne 4. Tiehallinto Sivutuotteiden käyttö tierakenteissa. Tiehallinto. Helsinki. 67 s. /3/ Tierakenteen suunnittelu. Suunnitteluvaiheen ohjaus. TIEH Tiehallinto. 69 s. Helsinki 2002 /4/Valtioneuvoston asetus eräiden jätteiden hyödyntämisestä maarakentamisessa 843/ /5/Metsä- ja energiateollisuuden jätejakeiden ympäristökelpoisuus maarakentamisessa. LIITE 1 Tien kantavuus- ja routamitoitus LIITE 2 Kadun kantavuus- ja routamitoitus LIITE 3 Piha-alueen kantavuus -ja routamitoitus 18