CLASS hankkeen pintamateriaalitutkimukset

Transkriptio

1 TEKNOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS VTT OY Kuvapaikka (ei kehyksiä kuviin) CLASS hankkeen pintamateriaalitutkimukset Tarpeesta toimeen Hulevesitutkimuksesta käytännön sovelluksiin Seminaari ja työpaja Hämeenlinnassa Terhi Kling, VTT Oy

2 CLASS - Climate Adaptive Surfaces 2

3 Projektirapotit 1. Kaupunkien tarpeet. 2. Pervious pavement systems and materials State-of-the-Art. 3. The impact of pervious pavements on water quality State-of-the-Art. 4. Pervious pavement testing methods State-of-the-Art. 5. Review of pervious pavement dimensioning, hydrological models and their parameter needs. State-of-the-Art. 6. Vettä läpäisevät pinnoitteet ja rakenteet Materiaalikehitys ja simulointitestaus. 7. Pervious pavement winter performance State-of-the-Art and recommendations for Finnish winter conditions. 8. Life Cycle assessment (LCA) and costing analysis (LCCA) for conventional and permeable pavement walkways. 9. Mallinnustyökalu tukemaan CLASS-tulosten soveltamista läpäisevien päällysrakenteiden hydrologisessa mitoituksessa ja suunnittelussa. 10. Disseminaton plan. Julkaisusuunnitelma. 11. Green-Grey-projektin yhteenveto. 3

4 Vettä läpäisevät päällysteet Käsikirja suunnitteluun, rakentamiseen ja ylläpitoon Käsikirjassa annetaan perustiedot siitä, miten vettä läpäiseviä päällysteitä suunnitellaan ja toteutetaan käytännössä Suomen olosuhteissa CLASS-projektin tulokset on esitetty tiivistetyssä muodossa suomen kielellä Keskeiset projektissa syntyneet tutkimusraportit on lueteltu ja kuvattu lyhyesti 4

5 Vettä läpäisevät päällysteet Käsikirja suunnitteluun, rakentamiseen ja ylläpitoon Yleiset suunnitteluperiaatteet Suomalaiset käytännöt Materiaalit Vaatimukset Suomessa, kestävyys, laadunvalvonta Mitoitus Kantavuus, routa, hydrologinen toiminta Rakentaminen Kunnossapito Puhdistus, talvikunnossapito Kustannukset ja elinkaari Suunnittelun työkalut 5

6 Miksi pitäisi käyttää vettä läpäiseviä päällysteitä? Veden luonnollisen kiertokulun edistäminen Viemäröintitarpeen vähentäminen Virtaamapiikkien tasoittaminen Kaupunkitulvien vähentäminen Pintavalunnan vähentäminen Eroosion vähentäminen Lumen ja jään kertymisen vähentäminen Turvallisuuden parantaminen Viheralueiden hyvinvoinnin edistäminen Ympäristön viihtyisyys Ympäristöhaittojen vähentäminen Puhdas ympäristö

7 Vettä läpäisevä päällyste Vettä läpäisevä päällyste (Pervious/permeable pavement) Päällysterakenne, jonka pintakerros koostuu monoliittisesta läpäisevästä materiaalista (AA, LB) tai päällystekivistä tai laatoista (betoni/luonnonkivi), jotka itse tai joiden saumat tai aukkokohdat sekä niiden täyttömateriaali kuten myös tasauskerroksen materiaali mahdollistavat veden pääsyn alapuolisiin rakennekerroksiin, jotka on mitoitettu huleveden viivyttämiseen. a) Avoin järjestelmä, jossa kaikki päällysteen läpäissyt vesi imeytetään maahan. b) Suljettu järjestelmä, jossa kaikki päällysteen läpäissyt vesi viivytetään ja johdetaan muualle. c) Yhdistetty järjestelmä, jossa osa vedestä imeytetään maahan ja osa viivytetään ja johdetaan muualle b) + c) Huom! Poistoputki voidaan sijoittaa myös ylemmäs 7

8 Läpäisevien päällysteiden käyttökohteet Alimpien katuluokkien kadut Kevyen liikenteen väylät Pysäköintialueet Välialueet Peli-, urheilu- ja liikunta-alueet Pihat, torit ja kentät Yhdistetyt alueet Parhaiten soveltuvat: Vähäliikenteisille alueille

9 Läpäisevien päällysteiden materiaalit ja tuotteet Päällystekivet/laatat (betoni, luonnonkivi), joissa vettä läpäisevää saumamateriaalia Läpäisevä betoni (LB) Avoin asfaltti (AA) Tasaus/asennuskerroksen läpäisevä kiviaines Rakennekerrosten suuren huokoisuuden murskeet Sidotut kantavat materiaalit (kuten LB) Geotekstiilit - ja eristeet Muut, vaihtoehtoiset, materiaalit: Lecasora, Leca-betoni, Betonimurske, kaupalliset sidotut vettä läpäisevät tuotteet (saumamateriaalit, pintamateriaalit) Putket, salaojaputket Hulevesikasetti- ja tunnelijärjestelmät ym. Varastosäiliöt ja -altaat 9

10 Läpäisevien päällysteiden Rig-tutkimukset Erilaiset läpäisevät pinnat Betonikivi- ja luonnonkivipinnat Läpäisevä betoni (LB) Avoin asfaltti (AA) Muut vettä läpäisevät materiaalit Saumaleveys ja saumamateriaali Sitomaton (1/5 mm) / sidottu Vain pintakerros / myös kiviaineskerrokset (kantava, jakava) Vedenläpäisevyys (ASTM single ring ) Tukkeutumisen vaikutus Puhdistuksen vaikutus Simulontitestaus Sadetus (275 l/s/ha, 10 min.) ja läpi mennyt vesimäärä ajan funktiona 10

11 Materiaalit: Parametritietoa: Pintamateriaaleista Vaihtoehtoisista rakennekerrosten materiaaleista Vaatimuksia ja ohjeita: Kiviainesvalintoihin Geotekstiileille Geoeristeille Taulukko A1. Pintakerroksen ja pintamateriaalin ominaisuuksia. Kuva B1. Esimerkkejä ohjeellisista (eri maat ja instanssit) kantavan ja jakavan kerroksen kiviainesten rakeisuuksista: A) kantava kerros; B) jakava kerros

12 Lisätutkimustarpeet: Käsikirja perustuu nykytietämykseen ja erityisesti CLASS-projektissa tutkittuihin asioihin. Lisätietoa tarvitaan mm. seuraavista asioista: Läpäisevän rakenteen sulamis-jäätymiskäyttäytyminen Alapuolisen pohjamaan routiminen ja sen suhde rakenteen routimiseen Pinnan ja rakenteen vedenläpäisykyky Suomen talvikauden olosuhteissa ja huoltokäytännöissä Läpäisevän betonin pakkasenkestävyys ja pakkas-suolakestävyys Kiviaineskerroksiin soveltuvat suomalaiset materiaalit Suuren huokoisuuden kiviainesten kantavuus Rakenteiden mitoittaminen Suomen olosuhteisiin soveltuviksi Vaikutus veden laatuun Kehittämistarpeet: Rakentamisen ja kunnossapidon menetelmät Käyttö vedenpuhdistukseen

13 CLASS-projektin tulokset - merkitys teollisuuden kannalta CLASS-tulokset ja ohjeet hyvä lähtökohta jatkokehitykselle ja käyttöönotolle Koko rakenne Ohjeistus materiaalivalintaan kiviainekset, ym. Uudet testausmenetelmät Kokeelliset tulokset Vedenläpäisevyys Likaamisen ja puhdistuksen vaikutus Lujuusominaisuudet Säilyvyys Tietoa saatavilla, vaatii paneutumista VTT mielellään mukana jatkokehityksessä Uudet tuotteet ja innovaatiot Laadunvarmistuksen menetelmät ym. Pakkasenkestävyyden testausmenetelmät, laadunvarmistus Betoni- ja luonnonkivet + saumamateriaali Likaaminen ja puhdistus - toimivuus 13

14 Vastaanotto kentällä Kaupungit Erittäin innostunut vastaanotto Selkeä tarve olemassa - kasvussa Markkinoille kaivataan uusia laadukkaita ja innovatiivisia tuotteita Käytännön kokemuksia tarvitaan Säänkestävyys, talvikäyttäytyminen (>> pilotit) Erikois- ja lisäratkaisut liittyen veden puhdistukseen tarpeen Jatkostutkimustarvetta 14 Kimmo Kuisma/Helsinki

15 Vastaanotto kentällä Suunnittelijat Suunnittelu ja mitoitus poikkeaa normaalista sekä rakenteelliset että hydrologisen toiminnan vaatimukset Uusia kiinnostavia ja suunnittelussa ratkaistavia asioita Kaikkea teknistä tai toimivuustietoa ei vielä ole Sovellettava jo olemassa olevaa tietoa Lisävarmuutta saatu/saadaan jatkossa Pilotit suunnittelukokemusta ja lisätietoa jatkoon (routa, painumat, kantavuus ) [Juha Forssmann/Ramboll] Otettava huomioon myös pohjamaan ominaisuudet ja pohjavesialueet Vedenläpäisevyys mahdollinen pilaantumisherkkyys [CLASS Käsikirja] 15

16 Pilot-projektit Helsinki, Espoo, Oulu, Vantaa Kaupungit tarvitsevat tietoa, varmuutta käytön laajentamiseen Suunnitteluvaihe tietämyksen soveltaminen, uudet käytännöt Rakentamisvaihe uudet käytännöt Materiaalihankinnat, laadunvarmistus Urakoitsijat, rakentamisen uudet ohjeistukset Toimivuustieoa - vedenläpäisevyys, tukkeutuminen, käyttäjien mielipiteet, liukkaus, ym. Kestävyys - pakkanen, kulutus, painumat, routiminen Huoltokäytännöt erityispuhdistus, erilaiset huoltokäytännöt, auraus, harjaus, suolaus, hiekoitus 16

17 Pilotit - Seuranta, monitorointi, mittaukset 2 vuotta ja pitkäaikaisseuranta VTT & muut toimijat Tietojen keruu, yhdistäminen, jakaminen/julkaisu Pinnan vedenläpäisevyys Vesimäärämittaukset - läpi/pintavaluma Pinnan laatu ja kunto Painumat/vaaitukset Kantavuusmittaukset Sääasema Routiminen/lämpötilaprofiilit Kameravalvonta - toimivuus, jäätyminen, liukkaus 17

18 Seuraava tutkimusaskel also Water Quality - Reinventing Stormwater Infiltration and Filtration to Enhance Urban Water Supplies Although engineered infiltration systems have capacity to remove contaminants, the potential has not be fully exploited, controlled or optimized The opportunities to effectively optimize treatment of stormwater include choice of infiltration media with adsorptive/reactive materials as well as manipulation of system hydraulic behaviour and redox conditions without disturbing the hydrologic mission New innovative, embedded sensor and actuator platforms offer possibilities to remotely monitor and control the activity of the infiltration systems

19 Hulevesien määrän ja laadun hallinta vaatii usein yksityiskohtaisia moni-ilmiötarkasteluja ja simulointeja

20 CLASS - Climate adaptive surfaces 20

21 TEKNOLOGIASTA TULOSTA