Uusiomateriaaliselvitys Savo-Karjalan alueella (UUMA2 hanke)

Transkriptio

1 Uusiomateriaaliselvitys Savo-Karjalan alueella (UUMA2 hanke) Selvitys 1/18

2 Sisällysluettelo 1. Yleistä Yleistä uusiomateriaaleista Uusiomateriaalien syntyminen ja tyypilliset käyttökohteet Ylijäämämaat Pilaantuneet maamassat Teollisuuden sivutuotteet Lento- ja pohjatuhkat Kipsit Rikastushiekka Kaavaushiekka Sivukivet Vanhat ratapenkereet Esimerkkejä UUMA materiaalien menekeistä eri käyttökohteissa Materaalintoimittajat Yara Kuopion Energia Fortum Savon Voima Jätekukko Oy Componenta Oy Itä-Suomen murskauskeskus Oy Kuopion Kaupunki Joensuun Kaupunki Aiempia UUMA hankkeita Yleistä Kipsit Lento ja pohjatuhkat Mahdollisuuksia demonstraatiohankkeiksi Pohjois Savon ELY keskus Kuopion Kaupunki Joensuun Kaupunki Siilinjärven kunta Varkauden vuokratalot, Wartalo Oy Liikennevirasto Muut /18

3 1. Yleistä Selvityksen tarkoituksena on koota yhteen Savo-Karjalan alueen merkittävät UUMA materiaalien tuottajat ja suurimmat tilaajatahot ja urakoitsijat, sekä esittää demonstraatiohankkeita toteutettavaksi lähivuosien aikana. Lisäksi selvityksessä kuvataan mukana olevien materiaalien ominaisuuksia ja tyypillisiä käyttökohteita. 2. Yleistä uusiomateriaaleista Uuma materiaaleiksi kutsutaan ylijäämämaista, teollisuuden sivutuotteista ja jätteistä, lievästi pilaantuneista maista, sekä vanhojen maarakenteiden materiaaleista saatuja materiaaleja, voita voidaan käyttää hyödyksi rakentamisessa perinteisten kiviainesten sijaan. Rakentamiseen soveltuvia uusiomateriaaleja tuotetaan vuodessa lähes yhtä paljon, kuin tällä hetkellä käytettyjä kiviaineksia. Uusiomateriaalien käytön edistäminen on erittäin tehokas keino materiaalitehokkuuden edistämiseen ja sillä voidaan vähentää merkittävästi neitseellisten luonnonvarojen käyttöä, sekä niiden kuljetusten tarvitseman energian kulutusta. Maarakentamisessa hyödynnettävien uusiomateriaalien käyttöä voidaan lisätä merkittävästi materiaaleja tuotteistamalla ja kaupallistamalla sekä rakentamistekniikkaa, suunnittelua ja hankintamenettelyjä kehittämällä. Uusiomateriaalien ominaisuuksien ja niiden eri käyttömahdollisuuksien tunteminen rakentamisessa on tärkeää. Vaikka uusiomateriaalien käyttö on nykyisellään hyvin hallinnassa, yhtenäinen käytön ohjeistus puuttuu edelleen. Muita Uuma-rakentamisen yhteydessä erityisesti huomioitavia asioita ovat mm. materiaalien saatavuuden ja käyttökohteeseen mahdollisimman hyvin sopivan laadun varmistaminen, sekä oikean rakennustekniikan käyttäminen. Uusiomateriaalirakentamisella on todettu olevan selkeitä etuja sekä rakentamisen laadun, kustannusten (koko elinkaari huomioiden), sekä ympäristönäkökohtien kannalta. Tärkeää kaikessa Uuma rakentamisessa on kuitenkin teollisuuden jätteisiin ja sivutuotteisiin liittyvä lupatarve- tai ilmoitusvelvollisuus. Savo-Karjalan alueella hyödynnettävistä Uuma-materiaaleista tyypillisimmät ryhmät muodostavat erilaiset tuhkat ja kipsit sekä erityyppiset heikkolaatuiset/ongelmalliset maamassat. Teollisuuden sivutuotteista saatavilla on mm. valimohiekkaa, rikastushiekkaa sekä sivukiviä. Hyötykäyttösovellutuksista tavallisimmat ovat massiivirakennekäyttö, kerrosstabilointisovellutukset sekä reaktiivisten materiaalien sideainemainen käyttö. 3/18

4 Massiivirakennesovellutuksissa hyödynnettävästä materiaalista rakennetaan yhtenäinen kerros, joka on kokonaisuudessaan kyseistä materiaalia. Hyödynnettävä Uuma-materiaali toimii siis rakennekerroksen runkomateriaalina. Kerros voi materiaalista ja/tai käyttökohteesta riippuen olla joko stabiloimaton tai stabiloitu. Tuhkat muodostavat tyypillisen massiivirakentamisessa hyödynnettävän materiaaliryhmän. Massiivikerroksina käytetään myös erilaisia hiekkamaisia materiaaleja, pima-massoja sekä heikkolaatuisia maa-aineksia, kahta viimeksi mainittua tosin käytännössä aina jalostettuna. Hyödynnettäessä tuhkia massiivirakenteissa on huomioitava rakennuskohteen ja materiaalin käyttöpaikan asettamat vaatimukset materiaalille. Pohjahiekkoja- ja tuhkia käytetään pääosin rakenteen alemmissa osissa, sellaisenaan suodatinkerroksessa, sekä erilaisissa pengerrakenteissa, täytöissä ja ympäristörakenteissa. Materiaaliominaisuudet ovat varsin lähellä hiekkaa. Lentotuhkia voidaan käyttää massiivirakenteena joko ilman sideainetta tai stabiloituna. Ilman sideainetta käytettäessä rakenteen lujittuminen perustuu pelkästään tuhkan itselujittumisominaisuuksiin. Stabiloituna käytettäessä tuhkaan lisätään sideainetta, esimerkiksi sementtiä. Sideaine kiihdyttää ja tehostaa tuhkan lujittumista ja antaa samalla tuhkarakenteelle paremman pitkäaikaiskestävyyden. Osa tuhkista on stabiloitava riittävän pitkäaikaiskestävyyden (erityisesti jäätymis-sulamiskestävyys) saavuttamiseksi mikäli niitä aiotaan käyttää rakenteen yläosissa, jakavassa tai kantavassa kerroksessa. Tyypillisiä massiivituhkakerroksen ominaisuuksia ovat luonnonmateriaaleja parempi lämmöneristyskyky, pienempi tiheys, laattamainen (kantava, tasoittava ja erottava) rakennekerros sekä luonnonmateriaaleja korkeampi E-moduli. Tuhkan ominaisuudet vaihtelevat oleellisesti tuhkan tuotantopaikasta, tuhkan käyttömuodosta sekä jalostustavasta riippuen ja esim. kantavuusmitoituksessa käytettävä E-moduli voi vaihdella stabiloimattomana hyödynnettävän kasatuhkan 50 MPa:sta stabiloidulla tuhkalla saavutettavaan, jopa suuruusluokkaa 1000 MPa olevalle tasolle. Tuhkarakentamisohjeessa suurin mitoituksessa käytettäväksi suositeltu moduli on kuitenkin 600 MPa. Tuhka on oikein käytettynä routimaton, hyvin kantava ja myös pitkällä tähtäimellä kestävä rakennemateriaali, jonka ominaisuuksia voidaan suhteellisen helposti muokata käyttökohteeseen sopiviksi. Massiivisten lentotuhkarakenteiden käyttö on teknisesti mahdollista uusien tie-, katu- ja kenttärakenteiden kerroksissa pengertäytöistä kantavan kerroksen alaosaan saakka. Massiivista lentotuhkarakennetta ei suositella rakennettavan suoraan päällysteen alapuolelle vaan väliin on syytä rakentaa vähintään 10 cm paksu murskekerros. Lisäksi on suositeltavaa, että vain täysin routimattomia tuhkamateriaaleja käytetään päällysrakennekerroksissa. Tuhkia hyödynnetään massiivikerroksina tie- ja kenttärakentamisen lisäksi myös mm. meluvallirakenteissa sekä täytöissä, penkereissä ja ympäristörakentamisessa. Pima-massoja ja heikkolaatuisia maa-aineksia voidaan hyödyntää massiivisena rakenteena, mutta yleensä edellinen edellyttää massojen ominaisuuksien parantamista jalostamalla (stabiloimalla) tai kiinteyttämällä massat. Pima-massojen käsittelyssä voidaan monissa tapauksissa hyödyntää myös muita Uuma-materiaaleja, mm. tuhkia ja kipsiä. Jalostamalla voidaan muokata sekä massojen teknisiä- että ympäristöominaisuuksia siten, että myös hyötykäyttö mahdollistuu. Tosin jalostettunakaan massojen tekniset ominaisuudet 4/18

5 eivät yleensä ole kovin korkeaa luokkaa. Edellisen vuoksi kyseisten massojen hyödyntäminen painottuu vaatimuksiltaan helpohkoihin kohteisiin kuten penkereisiin, täyttöihin ja meluvalleihin yms. Osa karkeampirakeisista massoista voidaan hyödyntää stabiloituna (routivuus + pitkäaikaiskestävyys huomioon ottaen) myös rakenteen ylemmissä rakennekerroksissa. Tältä osin hyödyntämiskelpoisuus ja saavutettavat ominaisuudet (sekä tekniset että ympäristölliset) on aina arvioitava tapauskohtaisesti. Myös kipsiä, valimohiekkoja sekä rikastushiekkoja voidaan hyödyntää massiivikerroksena. Kipsin käyttö massiivikerroksena tosin edellyttää seostamista esim. tuhkan kanssa eli runkomateriaalina toimii tuhka-kipsiseos, tyypillisesti stabiloituna. Ominaisuuksiltaan stabiloitu tuhka-kipsi kerros muistuttaa lujittunutta tuhkaa, joskin lujuustaso on matalampi. Myös rikastushiekkojen käyttö on mahdollista kipsin tapaan tuhkaan seostettuna, mutta tyypillisemmin rikastushiekka hyödynnetään sellaisenaan tai lujitettuna rakenteen alaosassa (suodatinkerros) tai täytöissä, penkereissä sekä meluvallirakenteissa. Rikastushiekka muistuttaa ominaisuuksiltaan tavallista hiekkaa, mutta on huomattava, että osa rikastushiekoista on rakeisuudeltaan selvästi tierakentamisessa asetettuja vaatimuksia hienorakeisempaa. Myös rikastushiekkojen ympäristökelpoisuus rajoittaa monissa tapauksissa hyödyntämismahdollisuuksia, erityisesti ilman stabilointia. Valimohiekkoja voidaan hyödyntää hiekan tapaan edellä mainituilla sovellutusalueilla niiden ympäristökelpoisuus huomioiden. Sivukivet muodostavat täysin oman ryhmänsä Uuma-ratkaisuja. Sivukivimateriaalien laatu ja soveltuvuus täytyy arvioida tapauskohtaisesti ja arvioinnissa on huomioitava myös rakentamisessa käytettäviä materiaaleja koskevat vaatimukset CE-merkinnän suhteen. Sivukiviä on mahdollista hyödyntää sellaisenaan sitomattomana, sekä stabiloituna. Kerrosstabilointitekniikan hyödyntäminen mm. vanhan tie- tai kenttärakenteen ominaisuuksien parantamisessa (kantava ja jakava kerros) on kilpailukykyiseksi osoittautunut ratkaisuvaihtoehto selkeän toteutuksensa, kustannustensa sekä toimivuutensa takia. Tekniikan käyttö on mahdollista myös kokonaan uuden rakenteen rakentamisessa. Kerrosstabiloinnin yhteydessä käsiteltävään kerrokseen (tyypillisesti cm) sekoitusjyrsitään käytettävä sideaine. Sideaineena käytetään hyvin usein kaupallisten sideaineiden (tavallisimmin sementit) rinnalla erilaisia tuhkia, kuonia, kipsiä ym. Uumamateriaaleja, joita käyttämällä on mahdollista pienentää oleellisestikin muuten vaadittavaa kaupallisen sideainekomponentin määrää. Sideaineseoksen osakomponenteilla voidaan sideainekustannusten pienenemisen lisäksi vaikuttaa myös ratkaisun teknisiin ominaisuuksiin, esim. lujittumisnopeuteen, pitkäaikaiskestävyyteen, kutistumishalkeiluun ja/tai kemialliseen kestävyyteen. Kerrosstabilointitekniikka myös mahdollistaa vanhan rakenteen maksimaalisen hyödyntämisen osana uutta rakennetta, jolloin paikalle tuotavien uusien massojen määrä vähenee. Joissain tapauksissa saavutetaan myös huomattavaa lisäetua siitä, että tekniikkaa käytettäessä tien tasausviiva ei juurikaan nouse (esim. parannettavat alemman tieverkon kohteet, joilla paksua murskekerrosta käytettäessä tasausviivan nostaminen voi aiheuttaa huomattavia ongelmia tien leveyden/käytettävissä olevan tiealueen suhteen. Kerrosstabilointitekniikkaa käytettäessä syntyy laattamainen, erottava sekä kantava ja routaliikkeitä tasaava kerros. Ratkaisu ei kuitenkaan yksin käytettynä aina riitä korjaamaan voimakkaasta routimisesta aiheutuvia ongelmia (ei vaikuta juurikaan eristävyyteen eli 5/18

6 routanousut eivät pienenny, joskin tasoittuvat). Tästä johtuen pahoilla routavauriopaikoilla voi esiintyä halkeilua ohuehkossa stabiloidussa kerroksessa. Kerrosstabiloidun kerroksen suurin vaikutus näkyy kantavuuden kohoamisena. Käsiteltävän materiaalin laadusta sekä käytettävästä sideaineratkaisusta riippuen stabiloinnissa käytettävä kokonaissideainemäärä vaihtelee välillä 6 12 %. Pääosa edellä mainitusta sideainemäärästä on mahdollista kattaa erilaisia Uuma-materiaaleja käyttäen. Kaupallisen sideainekomponentin määrä sideaineseoksessa on tavallisimmin suuruusluokkaa 2-3 %. Stabiloidun kerroksen tyypillinen E-moduli on luokkaa MPa. Tuhkarakentamisohjeen mukaan jopa 3500 MPa käyttäminen mitoituksessa on mahdollista. Kerrosstabiloinnissa käytettävä ratkaisu valitaan siten, että vaadittava laatutaso mm. routimattomuuden ja jäätymis-sulamiskestävyyden suhteen saavutetaan. PAB - päällyste soveltuu AB:ia paremmin kerrosstabiloinnin yhteydessä käytettäväksi päällystetyypiksi (stabiloidun kerroksen ja päällysteen yhteistoiminta, muodonmuutoskestävyys vähemmän halkeamia). Reaktiivisia Uuma-materiaaleja kuten tuhkia, kuonia ja kipsiä voidaan hyödyntää tehokkaasti muiden Uuma-materiaalien jalostamisessa sideainekomponenttina, jolloin ne korvaavat osan muuten tarvittavasta kaupallisesta sideaineesta. Joissain tapauksissa kaupallinen sideainekomponentti voidaan korvata jopa kokonaan Uuma-materiaaleilla. Tältä osin saavutettavien ominaisuuksien suhteen pyritään vähintään samalle laatutasolle kuin pelkästään perinteisiä/kaupallisia sideainekomponentteja käytettäessä. Uuma-materiaaleja hyödynnettäessä kannattaa huomioida, ettei yksittäinen Uumarakennekerros tai Uuma-rakenne kokonaisuutena välttämättä vastaa kerrospaksuuksiltaan perinteistä, vastaavassa tilanteessa käytettävää, kiviainesrakennetta. Mm. monien Uumamateriaalien lujuus- ja kantavuusominaisuudet sekä lämmöneristyskyky mahdollistavat perinteisiä ratkaisuja oleellisestikin ohuempien rakennepaksuuksien käyttämisen, mutta asia on tältä osin aina arvioitava tapauskohtaisesti. Käytettävien ratkaisujen lujuusominaisuudet ja eristyskyky kannattaa pyrkiä hyödyntämään kantavuus- ja routamitoituksessa täysimääräisesti, eikä vain korvata jonkin tietyn tyyppirakenteen tiettyä kerrosta yksi yhteen Uuma-materiaalilla, jonka ominaisuudet saatavat poiketa oleellisestikin alkuperäisestä kiviaineskerroksesta. Lisäksi on hyvä huomioida erityisesti lujittuvien Uuma-rakenteiden osalta erot eri ratkaisujen käyttöiässä. Pidempi käyttöikä on merkittävä eri vaihtoehtojen keskinäisiä kokonaiskustannuksia vertailtaessa. Uuma-materiaalien hyödyntämisen yhteydessä on huomioitava joidenkin materiaalien sisältämien haitallisten komponenttien asettamat rajoitteet hyödyntämiskohteille ja/tai vaatimukset Uuma-kerroksen alapuolisille ja päälle tuleville rakenteille (esim. päällystäminen, kuivatus ja vesien kerääminen, joissain erikoistapauksissa myös muovin käyttö) jne. 3. Uusiomateriaalien syntyminen ja tyypilliset käyttökohteet 3.1 Ylijäämämaat 6/18

7 Ylijäämämaita syntyy esimerkiksi kaupunkien, kuntien ja valtion väylähankkeista, sekä muista maarakentamisen rakennushankkeista. Ylijäämämaita ovat esimerkiksi: - Savet ja soramoreenit - Hieno hiekka - Humus- ja turvemaat - Kalliolouhe - Kivituhka - Moreeni - Ruoppausmassat - Siltit - Sivukivet luonnonkivituotannossa - Sivukivet rakennushankkeissa Ylijäämämassoja voidaan läjittämisen sijasta hyödyntää niiden syntypaikoilla tai syntypaikkojen läheisyydessä ja niistä saadaan rakennus-/täyttömateriaaleja esim. stabiloimalla. Mahdollisia ylijäämämassojen käyttökohteita ovat mm. - Meluvalli-, pengertäyttö- ja maisemointitäyttömateriaalit, - Tulvavallit, tiivisterakenteet, - Kevennysrakenteet 3.2 Pilaantuneet maamassat Pilaantuneita maamassoja voidaan puhdistettuna ja käsiteltynä (esim. stabilointi tuhkalla) hyödyntää samalla tapaa kuin ylijäämämassoja. Pilaantuneiden maamassojen käyttökohteita ovat mm. - kaatopaikkojen suojarakenteet - liikenneväylien, kenttien rakennekerrokset - meluvallit 3.3 Teollisuuden sivutuotteet Lento- ja pohjatuhkat Tuhkia muodostuu energiateollisuuden polttoprosesseissa palamattomista aineista. Tuhkalaadut luokitellaan lentotuhkiin ja pohjatuhkiin. Lentotuhka on mekaanisesti tai sähköisesti savukaasuista eroteltua tuhkaa, kun taas pohjatuhka on kerätty laitoksen polttokammion pohjalta. Tuhkien laatuun vaikuttavat polttoprosessit ja polttoainejakauma. Lento- ja pohjatuhkien käyttökohteita ovat mm: - kenttärakenteet, - täytöt, - kaatopaikkojen pinta- ja maisemointityöt, - lisäaineena mm. betonin, sementin, laastin ja asfaltin tuotannossa, 7/18

8 - maa- ja pohjarakenteiden stabilointi (lentotuhka), - suodatinkerrokset (pohjatuhka), - lannoituskäyttö, - rakennuslevytuotanto (rikinpoiston sivutuotteet) Kipsit Kipsiä syntyy mm. fosforihappotuotannon sivutuotteena. Kipsin käyttökohteita ovat mm. - stabiloinnin sideaineena, - tie- katu-, ja kenttäkohteet (seoskomponenttina, esim. seostettuna lentotuhkan kanssa), - suojapenkereet, meluvallit, maisemointi, - jatkossa tutkittavia käyttökohteita ovat mm. ylijäämämaiden jalostaminen ja saastuneiden maiden käsittely. Kuva. Kipsin menekki eri rakennuskohteissa (Yara Suomi Oy, selvitys kipsin markkinapotentiaalista Suomessa ja Itämeren maissa) Rikastushiekka Rikastushiekkaa syntyy kaivosteollisuuden sivutuotteena. Rikastushiekan käyttökohteita ovat mm. 8/18

9 - läjitysalueiden peittomateriaalina, - sekatäyttönä läjityksissä, - vedenpuhdistamojen suotopatomateriaalina, - käyttöä suodatinkerrosmateriaalina tierakenteissa on tutkittava Kaavaushiekka Kaavaushiekkaa syntyy valimoteollisuuden sivutuotteena. Kaavaushiekan käyttökohteita voivat olla mm. - Tiivisrakennemateriaalina - Turvestabilointien täyttöainekomponinttina Sivukivet Sivukiviä syntyy kaivosteollisuuden sivutuotteena. Sivukivien mahdollisia käyttökohteita ovat mm. meluvallit ja pengerrakenteet. 3.4 Vanhat ratapenkereet Vanhojen ratapenkereiden pilaantuneisuutta on tutkittu mm. Kuopiossa Korsujärven ja Pienen Neulamäen alueilla. Tutkimuksissa todettiin, että ratapengerten pilaantuneisuusarvot eivät ylitä Valtioneuvoston asetuksen 214/2007 kynnys- ja ohjearvoja. Ratapenkereiden kerrosmateriaaleja voitaisiin hyödyntää mm. kenttärakenteissa ja meluvalleissa. Jatkossa on tutkittava, millaisia jatkoselvityksiä ratapengermateriaalien uusiokäyttö vaatii. 3.5 Esimerkkejä UUMA materiaalien menekeistä eri käyttökohteissa Alla esitetyt menekkiarviot perustuvat aiempiin Uuma hankkeisiin ja niistä kerättyihin määrätietoihin ja arvioihin. Käyttökohde Materiaali Yksikkö Menekki Tie- ja kenttärakenteet - Suodatinkerros 500mm pohjatuhkat t / km n Jakava kerros 300mm tuhkat t / km n Kantava kerros 150mm tuhkat, kipsi t / km n Kerrostabilointi, sideaineena (tien parannus) kipsi, tuhka t / km Meluvalli, h=5m ylijäämämaat t / 100m n Maisemointi lentotuhka kg/m2 n. 180 Eri uusiomateriaalien menekkejä tien parannuskohteissa ja kevyen liikenteen väylillä on tutkittu myös Savo-Karjalan UUMA 1 selvityksen yhteydessä Alla olevissa kaavioissa on esitetty eri materiaalien menekki tonnia / 100 m. 9/18

10 Massiivirakenne Materiaalin kulutus tonnia/100 m Tuhka Kuitutuhka Rikastushiekka Betonimurske Kipsituhka Sivukivi Tuhka Kuitutuhka Rikastushiekka Betonimurske Kipsituhka Sivukivi Tuhka Kuitutuhka Rikastushiekka Betonimurske Kipsituhka Sivukivi Kevyenliikenteenväylä Soratien perusparannus Päällystetyn tien perusparannus Taulukko 2. Uuma-materiaalin kulutus massiivirakenteessa (Uusiomateriaaliselvitys Savo-Karjalan alueella, tiehallinnon sisäinen julkaisu ) t/100 m 40 Kerrosstabilointirakenne Materiaalin kulutus tonnia/100 m Kevyenliikenteenväylä Soratien perusparannus Päällystetyn tien perusparannus Taulukko 3. Uuma-materiaalien kulutus kerrosstabilointikohteissa (Uusiomateriaaliselvitys Savo- Karjalan alueella, tiehallinnon sisäinen julkaisu ). 10/18

11 4. Materaalintoimittajat 4.1 Yara Siilinjärven Yara:lla syntyy vuodessa uusiomateriaaliksi kelpaavia aineksia vuodessa n t. Materiaalit jakautuvat rikastushiekkaan ( t), fosfokipsiin ( t) ja pasutteeseen ( t). Lisäksi syntyy kaivannaisteollisuuden sivukiviä n t/v. Nykyisin pasute menee kokonaisuudessaan hyötykäyttöön Kiinaan, jossa siitä erotetaan metalleja. Jatkossa pasutteen hyötykäyttöä tulisi tutkia myös rakentamisessa. Rikastushiekasta on vähän käyttökokemuksia rakentamisessa, eikä sitä tällä hetkellä mene hyötykäyttöön. 4.2 Kuopion Energia Kuopion Energialla syntyy tuhkia noin t vuodessa (lentotuhka t ja pohjatuhka t). Jatkossa Kuopion Energialta saattaa syntyä myös rikinpoiston lopputuotetta. Kumpusaaren voimalaitoksen tuhkaa hyödynnetään tällä hetkellä Heinjoen ampumaradan haulikkoradan meluvalleissa. Jatkossa on tarkoitus selvittää tuhkien käyttöä yritys- ja liiketonttien aluerakenteissa. Kuopion voimalaitoksen äskettäin uusittu kattila ja polttoainejakautuman muutos on vaikuttanut tuhkan ominaisuuksiin mikä edellyttää lisätutkimuksia. Todennäköisesti tuhkan laatu maanrakentamisen näkökulmasta paranee uuden kattilan myötä. 4.3 Fortum Fortumilla Joensuussa syntyy tuhkia noin t vuodessa (lentotuhka t ja pohjatuhka t). Fortum on hakenut ympäristölupaa oman teollisuusalueensa meluvallien rakentamiseen tuhkasta. Lupa on käsittelyssä. 4.4 Savon Voima Savon Voimalla on pieniä polttolaitoksia Kuopion alueella. 4.5 Jätekukko Oy Kuopion Jätekukko ottaa vastaa ja käsittelee betoni- ja tiilijätettä noin t vuodessa. Lisäksi pala-asfalttia tulee noin t vuodessa. 4.6 Componenta Oy Iisalmen Componenta Oy:lla syntyy kaavaushiekkaa noin 6000 t vuodessa. 11/18

12 4.7 Itä-Suomen murskauskeskus Oy Itä-Suomen murskauskeskus Joensuussa tuottaa vuodessa: - Asfalttimursketta n tonnia - Betonimursketta n tonnia - Tiilimurskaa n tonnia 4.8 Kuopion Kaupunki Kuopion Kaupungin rakennushankkeista syntyy n t ( m3) louhe- ja ylijäämämaita vuodessa. Ylijäämämaita hyödynnetään nykyisellään Heinjoen meluvalleissa ja ratarakenteissa. Lisäksi moottoritien varteen rakennetaan meluvallia ylijäämämoreenista. 4.9 Joensuun Kaupunki Joensuun Kaupungin rakennushankkeista syntyy n t ( m3) ylijäämämaita vuodessa. 5. Aiempia UUMA hankkeita 5.1 Yleistä Uuma kohteita on rakennettu eri puolilla Suomea jo noin 15 vuoden ajan. Aiemmissa hankkeissa on usein tullut ilmi, että ongelmana on seurannan ja dokumentoinnin päättyminen kohteen rakentamisen jälkeen. Jatkossa toteutettavalle demohankkeelle pyritään saadaan jatkumoa paremman seurannan ja jatkotoimenpiteiden avulla. 5.2 Kipsit Kipsin käyttöä maarakentamisessa on tutkittu massiivirakenteiden, sekä kerrosstabiloinnin yhteydessä. Massiivirakenteet Kipsin käyttö massiivirakenteissa edellyttää seostamista muihin kerrosmateriaaleihin. Kipsiä on testattu lehtotuhkaan seostettuna kelirikkokohteessa Maaningan Käänninniementiellä kesällä vuonna Kipsin hankkeeseen toimitti Kemira Chemicals Oy ( nyk. Yara ) ja lehtutuhkan Kuopion Energia Oy. Seostamisena saatua kipsituhkaa käytettiin kantavan kerroksen kerrosmateriaalina. Seos jakautui fosfokipsiin (83,5 %), lentotuhkaan (12,4 %) ja masuunisementtiin (4,1 %). Kantavan kerroksen paksuus oli 200 mm ja kulutuskerroksena 70 mm paksuinen murskekerros. Havaintoja ja kokemuksia rakennuskohteesta: 12/18

13 - Tien kantavuuden todettiin kasvavan 1,5 kertaiseksi heti rakentamisen jälkeen. - Kantavuutta on mitattu uudelleen 9 vuoden jälkeen, jolloin kantavuus on laskenut takaisin lähtötasolle. Syynä tähän on todennäköisesti ollut alhainen tuhkaosuus. Tuhkan osuutta lisäämällä kantavuutta saataisiin todennäköisesti lisättyä ja saataisiin aikaiseksi pidempään kestäviä rakenteita. Myös kulutuskerroksen paksuus (70 mm) on vaikuttanut kipsituhkakerroksen kulumiseen (kelirikot, tienhoito). Jatkossa kannattaa pohtia paksumman kulutuskerroksen rakentamista. - Kantavuusmittaukset kohteesta: o Ennen rakentamista 61 Mpa (1999) o Vuonna 2000, 90 Mpa o Vuonna 2002, 83 Mpa o Vuonna 2008, 68 Mpa - Kipsituhkaosuudella on tutkittu pohjaveden fluoridi, sulfaatti ja fosfaattipitoisuuksia. Kipsituhkarakenteella ei ole todettu olevan negatiivisia ympäristövaikutuksia. - Tiemestaria haastatellessa vuonna 2008 tien on todettu olevan hyväkuntoinen ja kipsituhkarakenteen on todettu parantaneen tien kantavuutta. Kerrosstabilointi Kerrosstabiloinnilla voidaan parantaa päällystettyjen tai sorapintaisten paikallisteiden kantavuutta. Fosfokipsin, lehtotuhkan ja masuunikuonan, sekä sementin seosta on testattu kerrosstabiloinnissa Maaningalla vuonna 1999 ja Rautavaaralla 2004, sekä aiemmin Juukalla ja Juankoskella. Jatkossa stabilointia on tarkoitus kokeilla Lapinlahdella Savon Kuljetuksen parantamiskohteella. Rautavaaran pilottihanke sijoittua kantatielle Kt87 ja oli osa Tiehallinnon S14 projektia, jossa tutkittiin vähäliikenteisten teiden taloudellista ylläpitoa. Stabiloinnin sideaineena käytettiin kosteaa kipsiä (56 %), kostutettu Kuopion energian lentotuhka (8,5 %) ja masuunisementti (35,5 %). Sideaineen osuus tien nykyisestä rakennekerroksesta oli noin 12 %, stabilointisyvyydestä riippuen 50kg/m tai 62 kg/m. Stabiloinnin tavoitesyvyys oli mm. Maaningan pilottihanke sijoittui paikallistielle pt Koehanke toteutettiin kesällä Stabiloinnin sideaineena käytettiin kipsiä (56,1 %), lentotuhka (8,4 %) ja masuunisementti (35,5 %). Stabiloinnin tavoitesyvyys oli 200 mm. Havaintoja ja kokemuksia rakennuskohteista: - Rakentamisen jälkeen tehdyt rakennetutkimukset ja kuntokartoitukset ovat osoittaneet, että stabiloidut rakenteet ovat olleet ehjiä ja säilyttäneet kantavuutensa hyvin. - Rautavaaran kohteessa havaittiin 3 vuotta stabiloinnin jälkeen joitakin pituus- ja poikkisuuntaisia halkeamia ajokaistoilla ja keskiosassa tietä lähes koko tierakenteen osuudella. Maaningan kohteessa halkeilu on ollut vähäisempää. - Rautavaaran koetiellä kantavuuden (mittaukset 2005 ja 2008) stabiloinnin jälkeen on todettu olevan noin 3...3,7 kertainen verrattuna vuoden 2001 tuloksiin. Maaningan kohteessa kantavuus on kasvanut noin 1,7 kertaiseksi stabiloinnin jälkeen (mittaukset 2002). 13/18

14 - Molempien kohteiden osalta tiemestarien haastatteluista on käynyt ilmi, että kohteen kantavuus on huomattavasti parantunut ja kohteiden on todettu olevan hyvässä kunnossa, lukuunottamatta Rautavaaran kohteen päällysteen halkeilua (routanousut). - Suuremmissa kohteissa kipsikerrosstabiloinnin on todettu olevan hieman edullisempi kuin vastaava teräsverkkorakenne. Lisäksi kipsirakenne lisää kantavuutta huomattavasti teräsverkkoa enemmän. - Lopputuloksen kannalta parhaiksi työvälineiksi kipsistabiloinnissa on todettu olevan asfalttilevitin ja jyrsintästabilointilaitteet. 5.3 Lento ja pohjatuhkat Kerrostabilointi Lentotuhkan käyttöä on kokeiltu pilottihankkeen muodossa kerrostabiloinnissa Juukan ja Kontiolahden kuntien alueella sijaitsevan paikallistien pt parantamisessa. Hanke tehtiin Savo-Karjalan UUMA:n pilottihankkeena. Kohteen parantaminen toteutettiin kerrostabilointina, jossa käytettiin sideaineena lehtotuhkaa (Fortum, Joensuu) ja sementtiä. Käytössä ollut lehtotuhka ei täyttänyt MARA asetuksessa annettuja raja-arvoja, joten kohteelle haettiin koerakentamislupa. Kohde rakennettiin kesällä Kohteen ympäristövaikutuksia, sekä rakenteen kantavuutta ja kestävyyttä tutkitaan seurantakokeiden avulla. Kohteessa toteutetun seurannan yhteydessä ei ole esiintynyt ympäristöongelmia. Kohteen seuranta jatkuu Fortumin koordinoimana. Kohde on tyypillinen pahoja routavaurioita sisältävä kohde, jossa oli lähtötilanteessa myös kantavuusongelmia. Alkuperäisen suunnitelman mukaan pahimmat routavauriopaikat oli tarkoitus korjata massiivituhkarakenteen ja tuhkakerrosstabiloinnin yhdistelmällä, mutta erinäisten syiden vuoksi koko tieosuus korjattiin lopulta pelkästään kerrosstabilointia käyttäen. Kerrosstabilointi ei kuitenkaan yksin käytettynä ole riittänyt pahojen routaheittojen poistamiseen ja kohteella esiintyy korjaamisen jälkeenkin routavaurioita. Kantavuus on kuitenkin parantunut. Hankalilla routavauriokohteilla olisikin aina suositeltavaa harkita esim. eristävän ja laattamaista rakennetta paksuntavan massiivituhkakerroksen (suodatinkerros) käyttöä yhdistettynä kerrosstabilointitekniikkaan. Kerrosstabilointi yksin käytettynäkin tasaa routanousueroja ja parantaa kantavuutta, mutta sillä ei juurikaan pystytä vaikuttamaan pohjamaan routimiseen ja sitä kautta syntyviin ongelmiin. Ohuehko laattamainen kerros voi myös halkeilla jyrkkäpiirteisten routanousuerojen vaikutuksesta. Massiivirakenteet Fortumin voimalaitosalueella Joensuussa on tavoitteena hyödyntää laitoksella syntyviä lentotuhkia alueen tie- ja meluvallirakenteissa. Lupaprosessi ja valmistelevat työt hankkeen osalta ovat käynnissä. 14/18

15 Pyhäsalmen kaivoksella on tutkittu tuhkan käyttöä kaivostäytössä. Pilotin valmistelu on keskeytynyt logistiikkaongelmiin ja ongelmiin tuhkan laadun suhteen. Tuhkaa on ollut tarkoitus toimittaa Kuopion Energin laitokselta. 6. Mahdollisuuksia demonstraatiohankkeiksi 6.1 Pohjois Savon ELY keskus Alueurakat - Huonokuntoisten seutu- ja kantateiden peruskorjaukset - Selvitettävä, kuinka paljon hankkeisiin sopivia uusiomateriaaleja on saatavilla ja millä aikataululla niitä on saatavilla käytettäväksi. - Mahdollisia käyttökohteita: Kerrosstabilointi (tuhkat, kipsit) Vt5 Mikkeli Juva - Tulee pohtia UUMA materiaalien käyttöä esimerkiksi meluvalleissa ja tierakenteissa. - Hankkeesta on laadittu yleissuunnitelma. - Rakennussuunnitteluvaiheessa on selvitettävä, onko osa rakenteista mahdollisuus toteuttaa uusiomateriaaleja hyödyntäen. - Mahdollisia käyttökohteita: Massiivirakenteet Kerrosstabilointi (tuhkat, kipsit) Meluvallit (ylijäämämaat, tuhkat) Maisemointi (tuhkat) Vt5 Mikkelin kohta - Rakentaminen alkaa syksyllä Kohteen rakennussuunnitelma on tekeillä. - Mahdollisia käyttökohteita: Massiivirakenteet Kerrosstabilointi (tuhkat, kipsit) Meluvallit (ylijäämämaat, tuhkat) Maisemointi (tuhkat) Leppävirta Kuopio - Tulee pohtia UUMA materiaalien käyttöä esimerkiksi meluvalleissa ja tierakenteissa. - Mahdollisia käyttökohteita: Massiivirakenteet Kerrosstabilointi (tuhkat, kipsit) Meluvallit (ylijäämämaat, tuhkat) Maisemointi (tuhkat) 15/18

16 Varkaus Viinijärvi - Hankkeen rakentaminen on alkanut maaliskuussa On selvitettävä, onko suunnitelmissa nykyisellään käytetty uusiomateriaaleja, ja olisiko suunniteltuja rakenteita mahdollisuus korvata uusiomateriaaleilla. - On selvitettävä lähialueen uusiomateriaalien tuottajat. - Mahdollisia käyttökohteita: Massiivirakenteet Kerrosstabilointi (tuhkat, kipsit) Meluvallit (ylijäämämaat, tuhkat) Maisemointi (tuhkat) Vt9 Jännevirran kohta - Jännevirran sillan parantaminen on tällä hetkellä yleisssuunnitteluvaiheessa. - Uusi silta vaatii korkeat tulopenkereet, joita varten tarvitaan suuri määrä louhetta. Suunnittelun edetessä tulee pohtia Yaran sivukivien käyttöä pengermateriaalina ja tutkia sen kustannusvaikutusta verrattuna kalliolouheeseen. Kt 75 Yaran liittymän kohta - Kohteen tiesuunnitelma on hyväksymiskäsittelyssä. - Kemiran sivukivien käytöstä hankkeella on ollut alustavia keskusteluita. Vt 9 Niirala - YVA arviointi on käynnissä. - Yleissuunnitelman laatiminen alkaa todennäköisesti syksyllä Mahdollisia käyttökohteita: Massiivirakenteet Kerrosstabilointi (tuhkat, kipsit) Meluvallit (ylijäämämaat, tuhkat) Maisemointi (tuhkat) Kevyen liikenteen väylähankkeet - UUMA materiaaleja voitaisiin hyödyntää mm. kevyen liikenteen väylien kerrosrakenteissa. 6.2 Kuopion Kaupunki - Matkuksen alue o Jatkossa on pohdittava tuhkan käyttöä teollisuusalueen aluerakenteissa. o Mahdollisia käyttökohteita: Massiivituhkarakenteet Suodatin-, jakava ja kantava kerros - Pienen Neulamäen teollisuusalue 16/18

17 o o Jatkossa on pohdittava tuhkan käyttöä teollisuusalueen aluerakenteissa. Mahdollisia käyttökohteita: Massiivituhkarakenteet Suodatin-, jakava ja kantava kerros - Sorsasalon teollisuusalue o o Jatkossa on pohdittava tuhkan käyttöä teollisuusalueen aluerakenteissa. Mahdollisia käyttökohteita: Massiivituhkarakenteet Suodatin-, jakava ja kantava kerros - Heinjoen tuhkanläjitys o Heinjoella tuhkaa käytetään haulikkoradan meluvalleissa. Meluvallien on arvioitu valmistuvan muutamassa vuodessa. - Ajoharjoittelualueet o Selvitettävä onko ajorataharjoittelualueilla tarvetta uusille meluvalleille. - Kumpusaaren aallonmurtajat o Teollisuuden sivukivien käyttöä aallonmurtajissa tulisi tutkia. - Meluvallikohteet o o Kuopion Kaupunki rakentaa meluvalleja moottorien varteen välillä Kelloniemi Päiväranta. Valleille on jo maisematyölupa. Jatkossa on selvitettävä, millä edellytyksillä myös muita uusiomateriaaleja voitaisiin hyödyntää (tuhkat, kipsit). 6.3 Joensuun Kaupunki Meluvallikohteet 6.4 Siilinjärven kunta - Siilinjärven kunta hyödyntää tällä hetkellä Lujabetonin betonijätettä mm. teollisuustonttien esirakentamisessa. Betonmurskan käytöstä ko. kohteissa on ollut hyviä kokemuksia. 6.5 Varkauden vuokratalot, Wartalo Oy Vuokrataloyhtiö on viimevuosina purkanut useita vanhoja betonirunkoisia kerrostaloja. Betonimurskeet on käytetty mm. Varkauden moottoriradan meluvalleihin ja valtatien 5 meluvalleihin Varkauden kohdalla. 17/18

18 6.6 Liikennevirasto 6.7 Muut - Jätekukko Oy o Kenttärakenteet Jätekukon alueella voitaisiin toteuttaa kenttien alus- ja peittorakenteita Liitteet Liite 1. Yhteystietoluettelo /18

19 UUMA - 2 Savo-Karjala Yhteystietoluettelo Nimi Yritys Puhelin Sähköposti Tilaajatahot Markus Simonen Pohjois-Savon ELY keskus markus.simonen@ely-keskus.fi Ossi Tukiainen Pohjois-Savon ELY keskus ossi.tukiainen@ely-keskus.fi Jukka Rissanen Kuopion Kaupunki jukka.rissanen@kuopio.fi Ari Kainulainen Siilinjärven Kunta ari.kainulainen@siilinjärvi.fi Materiaalituottajat Ria Kiuru Fortum ria.kiuru@fortum.com Pekka Hyvärinen Jätekukko Oy pekka.hyvarinen@jatekukko.fi Matti Voutilainen Kuopion Energia matti.voutilainen@kuopionenergia.fi Sakari Mononen Yara sakari.mononen@yara.fi Lauri Huuskonen Componenta Oy lauri.huuskonen@componenta.com Urakoitsijat Ari Jaakkonen Savon Kuljetus ari.jaakkonen@savonkuljetus.fi Harri Korhonen Destia Oy harri.korhonen@destia.fi Antti Nissinen Andament Oy antti.nissinen@andament.fi Hankkeen koordinointi Pentti Lahtinen Ramboll Oy (valtakunnallinen uuma2) pentti.lahtinen@ramboll.fi Harri Jyrävä Ramboll Oy (Savo-Karjalan uuma2) harri.jyrava@ramboll.fi Teemu Matilainen Ramboll Oy (Savo-Karjalan uuma2) teemu.matilainen@ramboll.fi