Rakentamisen tekniikat RAK-C3004. Rakennusmateriaalit. Hannu Hirsi 2016

Transkriptio

1 RAK-C3004 Rakentamisen tekniikat Rakennusmateriaalit Hannu Hirsi 2016

2 Uutisia : Oletko lukenut artikkelit rakennuslehdestä ?

3 Puuta vai Betonia :

4 Luennon sisältö : Rakennusaineteollisuudesta yleistä. Betonirakentaminen. Puurakentaminen. Teräsrakentaminen. Muut rakennusmateriaalit. Rakennusmateriaalien valinta.

5 Talonrakentamisen kustannusjakauma :

6 Ylijäämämateriaalit :

7 Rakennustuoteteollisuuden jakautuminen tuoteryhmittäin :

8 Rakennustuoteteollisuuden tuotannon määrän kehittyminen :

9 Ekotehokkaat tuotantoprosessin tavoitteet : Massiivirakentaminen on aina ekotehotonta, materiaalin käyttöä pitää vähentää, erityisesti maanrakentamisessa. JOT juuri oikeaan tarpeeseen on hyvä lähtökohta, jos seurataan asiakkaan tarpeita. Lean tuotantoprossit missä kaikki hukka on estetty antaa hyvän, ekotehokkaan lopputuloksen. Rakennusaineteollisuudessa vältetään liiallinen prosessointi : Lajittelulla kukin fraktio panoksista ohjataan sille sopivaan käyttöön. Jos raaka-aineet vaativat muokkausta yritetään selvitä mekaanisin menetelmin. Jos mekaaniset menetelmät eivät riitä yritetään jalostusarvoa voidaan nostaa kemiallisin keinoin. Kaikki tuotannosta syntyvät sivutuotteetkin hyödynnetään. Esivalmistusteollisuudessa tuotetaan valmiita komponentteja : Tehtaiden ja työmaan esivalmistuksessa lisäävät valmistusmenetelmät eivät tuota lähtökohtaisesti lainkaan materiaalihukkaa, leikkaavat menetelmät sisältävät suuria sivutuotevirtoja, joita on vaikea hyödyntää. Tärkeä osa ekotehokkuutta on olosuhteiden hallinta valmistuksen ja logistiikan aikana. Työmaalla vain asennetaan komponentteja : Asennustyön on perustuttava komponentteihin, joiden liittämiseen ei tarvita lisää materiaalia. Työmaan mestoilla tapahtuvaan valmistuksen sivutuotteita on myös erittäin hankala hyödyntää, ja sivutuotteiden laatu heikkenee nopeasti. Olosuhteet hallittava. Sivutuotteiden poistaminen materiaalikierrosta läjittämällä kaatopaikoilla tai maatäytöissä sekä polttamalla hävittäminen eivät vain ole tätä päivää.

10 Kiertotalouden kolme keskeistä tapaa lisätä ja ylläpitää arvoa : Kolme tapaa : 1. Prosessien tehostaminen 2. Kierron tiukentaminen 3. Hukan vähentäminen Viisi keinoa : I. Ylläpidä. II. III. IV. Käytä uudelleen tai jakele. Uudelleenvalmista tai uudista. Kierrätä. V. Hyödyntäminen toisessa arvoketjussa. Lähde: Ellen MacArthur Foundation CE team Kiertotalous on materiaalitehokkuutta ja energiatehokkuutta. Selitys yläindekseille : 1 Metsästys ja kalastus; 2 Raaka-aineena maanviljelyn tuotannon ja kulutuksen jälkeinen jäte; 3 Materiaalin tai osien hyödyntäminen toisessa arvoketjussa osana sen tuotantoa; 4 Puhdas tuotantojäte hyödynnetään joko tuotantolaitoksessa tai suljetussa kierrossa materiaalitoimittajan kanssa. 5 Kiertotalous kattaa myös ilmansaasteet,

11 Kierrätyksen haasteet : Mikä on PET-pullojen kierrätettävyys? PET-muovia tuotettiin 54.9 milj. tonnia milj. tonnia päätyi kierrätykseen. 0.6 milj. tonnia päätyi osaksi suljettua kiertoa.

12 Asuinrakennuksen vuotuiset resurssivirrat : Puhdasta ilmaa : m3 Emissiot: CO kg Nox 4.4 kg SO2 3.6 kg Jäteilmaa : m3 Energiaa : kwh Tavaraa : 300 kg Ruokaa : 700 kg Energiaa : kwh Talousjätettä : 500 kg Jätevettä : 140 m3 Puhdasta vettä : 70 m3 Lähde : Mauritz Glaumann KTH

13 Kiertotalouden toimintaperiaatteita : 1. Ajattele kokonaisuuksia, toimintajärjestelmiä : Kiertotaloudessa on olennaista tarkastella systeemin kaikkia osia yhtenä kokonaisuutena. Yhden järjestelmän jäte voi olla toisen ansaintamahdollisuus. 2. Poista jätteen mahdollisuus jo hankkeeseen ryhdyttäessä, suunnitteluvaiheessa : Tuotteet ja palvelut on suunniteltava kestäviksi niin, että ne ovat helposti ylläpidettäviä ja säilyttävät kauan arvonsa mahdollisimman korkeana. Mahdollisimman suuri osa tuotannon ja siinä käytetyn materiaalin arvosta saadaan pidettyä osana talouden kiertoa. Tuotteita ja palveluja on voitava käyttää yhä uudelleen, uudelleenvalmistaa tai kierrättää uusiomateriaaleiksi. 3. Pidennä elinkaaria muunneltavuuden kautta: Joustavat, skaalautuvat, muunneltavat ja mukautuvat modulaariset komponentit ovat pitkän elinkaaren edesauttajia. Tuotteita voidaan kehittää ja parantaa tekemättä koko tuotetta uudelleen. Vaihdettavuus ja korjattavuus. 4. Nojaa lisäenergiassa uusiutuvaan energiaan: Jos energiaa käytetään säästeliäästi, sisäisesti kierrättäen, energiantarve on erittäin pieni. Rakennukset voivat kulutuksen sijasta alkaa tuottaa energiaa. Uusiutuva energia sopii kiertotalouden uusiutuvuuden ajatustapaan, koska se on jo luonteeltaan kiertävää, luonnon hukkaa. 5. Jäte on ruokaa: Kyky palauttaa tuotteiden ja palveluiden jäte turvallisesti ja likaamattomasti osaksi ravinneketjua on olennainen osa kiertotaloutta. Pahat ympäristömyrkytkit ovat jonkin ruokaa.

14 Ekotehokas rakentaminen : Aiheuttaa vähän kuormitusta ympäristölle mutta tuottaa omistajalleen paljon hyötyä : Toimivuutta, viihtyisyyttä, alhaisia ylläpito- ja huoltokustannuksia sekä Pitkää käyttöikää ja korkeaa jälleenmyyntiarvoa. Ekotehokkuus on resurssitehokkuutta : Energiatehokkuutta ja Materiaalitehokkuutta. Rakentamisessa kulutetaan paljon luonnonvaroja ja pitkän käyttöiän takia ympäristövaikutukset ulottuvat kauas tulevaisuuteen. Ekotehokkuus = tuotteiden ja palveluiden arvo / ympäristöön kohdistuvien paineiden summa Rakennuksissa kuluu noin 40 % Suomen energian kokonaiskulutuksesta.

15 Rakennusteollisuuden arvoketju : 2011, milj.eur, milj. tonnia. Rakennusteollisuus : Rakennusaineteollisuus Rakennustuoteteollisuus Uudisrakentajat Ylläpitäjät Korjausrakentajat Lähde: McKinsey, Kansallinen tilinpito 1 Sisältäen elektroniset laitteet 2 Sähkö, Öljynjalostustuotteet, kemikaalit, kuljetus, huolto ja korjaukset

16 Kiertotalouden haasteet rakentamiselle suuret: Suomessa tuotettu jäte vuodessa toimialan mukaan 2012 miljoonaa tonnia Rakentaminen : Tuottaa kaivosteollisuuden jälkeen suurimman osan jätevolyymista. Sitoo suuren osan käyttämistämme raakaaineista. Rakennusjäte muodostaa merkittävän lähteen kierrätysmetallille. Haasteet : 1. Rakennusten joustava käyttö ja tilojen käyttöasteen nostaminen. 2. Rakennusmateriaalien palauttaminen raaka-aineeksi. 3. Teollisuuden sivutuotteiden hyödyntäminen rakentamisessa. Lähde : Sitra Sähkö, kaasu sekä lämpö

17 Talonrakentamisen jätteiden jakautuminen toimenpiteen mukaan : Jätejakeen muodostavat : Puupohjaiset jätteet, 41 % Mineraali- ja kivijätteet, 33 % ja Metallijätteet, 14 %. Rakennuksia toistaiseksi puretaan Suomessa suhteessa rakennuskantaan vähän : Korjausrakentaminen sisältää paljon purkutöitä joka päätyy jätteesksi. Lähde: Tilastokeskus, 2011

18 Hallituksen haasteet rakennusalalle 3. Kiertotalouden läpimurto, vesistöt kuntoon, kiertotalouden avulla voidaan: parantaa ympäristön tilaa että luoda maahan uusia työpaikkoja ja vientimahdollisuuksia. edistää kierrätystä uudistamalla sääntelyä, esimerkiksi jätteiden käyttöä maarakentamisessa helpotetaan. Erilaiset kokeiluhankkeet lisäävät materiaalien ja ravinteiden kierrätystä ja niihin liittyvää liiketoimintaa. Hallitus myös käynnistää pilaantuneiden maa-aineiden kunnostus- ja kokeiluohjelman.

19 Kestävä rakentaminen osana kiertotaloutta : Sosiaaliset tavoitteet Rakennusmateriaalit Suunnittelu Energiatehokkuus Jäännösjäte Ympäristötavoitteet Taloudellisettavoitteet Purku ja keräys Kierrätys Kiertotalous Esivalmistus, Uudelleen valmistus Jakelu Materiaalitehokkuus Resurssitehokkuus Humanistisettavoitteet Käyttö, ylläpito ja korjaaminen Rakentamisen uudet haasteet ovat mahdollista ratkaista, mutta ne tulevat muuttamaan rajulla tavalla rakentamista.

20 Kestävä rakentaminen osana kiertotaloutta : Syötteet : Materiaalit ja energia luonnosta Kierrätys Suunnittelu Esivalmistus, Uudelleen valmistus Rakennusmateriaalit Jäännösjäte Purku ja keräys Kiertotalous Käyttö, ylläpito ja korjaaminen Jakelu Tuotokset : Sivutuotteet Kierrätysmateriaalit Jätteet Päästöt vesistöihin, ilmaan ja maahan

21 Materiaalitehokas rakentaminen 1 : Uudisrakentaminen : Rakennus suunnitellaan : 1. Pitkäikäiseksi, 2. Helposti ylläpidettäväksi ja 3. Korjattavaksi. Rakentamisessa käytetään neitseellisten luonnonvarojen sijaan mahdollisimman paljon kierrätettyjä materiaaleja. Rakennus suunnitellaan toiminnoiltaan, tiloiltaan, järjestelmiltään ja rakennusosiltaan muunneltavaksi. Rakennus suunnitellaan ja toteutetaan elinkaarensa lopussa purettavaksi niin, että rakennusosat ja materiaalit on helposti kierrätettävissä. Työmaa-aikana vältetään materiaalihukkaa ja rakennusjätteen syntymistä. Laadunvarmistuksella ehkäistään rakennusvirheiden syntyminen. Ympäristöministeriön raportteja

22 Materiaalitehokas rakentaminen 2 : Ylläpitotoiminta ja korjausrakentaminen : Suunnitelmallinen, pitkäjänteinen jatkuva ylläpito : Jatkuva kunnon seuranta, vakaviin riskeihin välitön puuttuminen. Rakennuksilla PTS-kunnossapito-ohjelmat osana huoltokirjaa. Jatkuva osaava huolto ja kunnossapito. Kosteus- ja homevaurioiden ennaltaehkäisy : Vesikaton, vesieristeiden ja LV-järjestelmien kunnon ja käytön seuranta. Aikainen puuttuminen sisäilmaongelmiin. Ongelman syyn nopea poistaminen ja vahinkojen leviämisen estäminen. Homevaurioiden perusteellinen korjaus. Huolellinen inventointi ennen kunnossapito- ja korjaustöitä : Korjaushankkeiden laadun ja laajuuden tarkaa ohjaaminen. Syiden selvittäminen ennen korjaustöiden käynnistystä.

23 Kiertotalouden seuraavia tehostamiskeinoja rakentamisessa : 1. Puisen rakennusjätteen lajittelu ja kierrätys kaiken polttamisen sijaan : Valmistusvaiheessa ja asennusvaiheessa. 2. Metallien kierrätyksen tehostaminen. 3. Muovien kierrätyksen tehostaminen. 4. Ikkunalasien kierrättäminen. 5. Betonijätteen parempi hyödyntäminen. 6. Modulaarisuuden hyödyntäminen rakentamisessa. 7. Terästuotannon masuunikuonan ja energiantuotannosta tulevan tuhkan hyödyntäminen sementin- ja betoninvalmistuksessa. Kiertotalouden periaatteet on helppo hyväksyä rakentamisessa : Edustavat hyvää toimintatapaa. Siksi harjoitustöissä kannattaa laittaa tämä puoli kuntoon.

24 Rakennusamateriaalien valinta : 1. Toiminnalliset vaatimukset : Turvallisuus, terveellisyys ja viihtyisyys. 2. Suunniteltu käyttöikä : Esteettinen, tekninen ja taloudellinen käyttöikä. 3. Kulttuuri : Rakennettu ympäristö, perinteet ja asenteet. 4. Resurssit : Työvoiman, koneiden ja materiaalien saatavuus. 5. Taloudellisuus : Hankinta-, ylläpito-, korjaus- ja (purkukustannukset). 1. Toiminnalliset vaatimukset 2. Suunniteltu käyttöikä 3. Kultturitekijät 4. Resurssit. 5. Taloudellisuus Harjoitustyössä runkorakenteiden valinta : Puu Betoni Teräs Tiili, harkot X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X Lopputuloksen ratkaisee arvostukset