TUHKARAKENTAMISEN KÄSIKIRJA ENERGIANTUOTANNON TUHKAT VÄYLÄ-, KENTTÄ- JA MAARAKENTEISSA

Transkriptio

1 TUHKARAKENTAMISEN KÄSIKIRJA ENERGIANTUOTANNON TUHKAT VÄYLÄ-, KENTTÄ- JA MAARAKENTEISSA

2 TAUSTAA Voimalaitostuhkien hyötykäyttömahdollisuudet maarakentamisessa ovat laajentuneet 2000-luvun aikana teknologian, sovellusten ja lainsäädännön osalta. Tuhkien hyötykäytön yhtenä esteenä on ollut kattavan ohjeen puuttuminen. Tämä käsikirja korvaa Finergyn vuonna 2000 julkaiseman Tuhkarakentamisohjeen, koostaa yhteen muita vastaavia ohjeita ja julkaisuja sekä päivittää aiempien ohjeiden tietoja tämän hetkisellä tiedolla. Ohjeen ovat rahoittaneet Energiateollisuus ry, Metsäteollisuus ry, Infra ry, Yara Suomi Oy, Nordkalk Oy sekä Ramboll Finland Oy. Ohjeen on laatinut Ramboll Finland Oy ja ohjetta ohjasi rahoittajista ja heidän sidosryhmistään koostuva ohjausryhmä

3 OHJEEN SISÄLTÖ Ohje on jaettu neljään osaan. Sisältö on pyritty laatimaan siten, että siitä olisi hyötyä kaikille tuhkan parissa toimiville. Ohjeessa käsitellään myös muiden sivutuotteiden käyttöä yhdessä tuhkan kanssa A-OSA: MATERIAALIT 2 TUHKAMATERIAALIT 3 TUHKIEN TEKNISET OMINAISUUDET JA NIIDEN LUOKITTELU 4 TUHKASEOSMATERIAALIT B-OSA: SOVELLUKSET 5 TUHKIEN JA MUIDEN SIVUTUOTTEIDEN KÄYTTÖ MAARAKENTAMISESSA 6 TUHKAT PÄÄLLYSRAKENTEISSA 7 PENGER-, TÄYTTÖ- JA YMPÄRISTÖRAKENNESOVELLUKSET 8 HEIKKOLAATUISTEN MASSOJEN STABILOINTI C-OSA: RAKENNUTTAMINEN 9 TUHKAT RAKENNUTTAMISEN KANNALTA 10 ILMOITUSMENETTELY- JA YMPÄRISTÖLUPAKÄYTÄNTÖ 11 TALOUDELLISTEN JA YMPÄRISTÖLLE KOITUVIEN HYÖTYJEN LASKEMINEN D-OSA: RAKENTAMINEN 12 MATERIAALIEN KÄSITTELY, VARASTOINTI JA LOGISTIIKKA 13 TUHKARAKENTAMINEN 14 LAADUNVARMISTUS

4 A-OSA: MATERIAALIT Tuhkamateriaalit Tuhkien tekniset ominaisuudet ja niiden luokittelu Tuhkaseosmateriaalit

5 TUHKAMATERIAALIT Tuhkalaatujen luokittelu keräyspaikan ja polttoainekoostumuksen mukaan Pohja- ja lentotuhka Kivihiilen poltto, seospoltto ja rinnakkaispoltto Tuhkien tuotteistuksen tila Uusi jätelainsäädäntö Jäte-status vs. sivutuote-status / End-of-waste Tuhkien ympäristökelpoisuus Esimerkki: tiivistämisen vaikutus seleenin ja sulfaatin liukoisuuksiin eräillä kivihiilija turvetuhkilla

6 TUHKIEN TEKNISET OMINAISUUDET JA NIIDEN LUOKITTELU Tuhkien geotekniset indeksiominaisuudet ja lujittumisominaisuudet sekä niiden vaikutuksia lopputuotteiden laatuun Ominaisuus Olosuhde Lentotuhka Pohjatuhka Rakeisuus [mm] 0,002 0,1 (siltti) 0, (hiekka) Optimivesipitoisuus [%] Maksimikuivairtotiheys [kg/m 3 ] Märkäirtotiheys tiivistettynä [kg/m 3 ] Kitkakulma [ ] lujittumaton lujittunut Koheesio [kpa] Vedenläpäisevyys [m/s] lujittumaton lujittunut lujittumaton lujittunut Hehkutushäviö [%] Lämmönjohtavuus [W/mK] Segregaatiopotentiaali [mm 2 /Kh] sula 0,4 0,6 0,9 jäätynyt 0,8 0,05 5 <0,2

7 Tuhkien tekniset ominaisuudet ja niiden luokittelu Laadittu tekninen luokitusjärjestelmä tuhkille Käyttöluokkien soveltuvuudet Käyttöluokka LT1 LT2 LT3 LT4 PT1 PT2 Käyttökohde kantavan kerroksen alaosa, jakava kerros jakava kerros, suodatinkerros suodatinkerros, penger penger, täytöt, putkikaivantojen arinat ja täytöt suodatinkerros penger, täytöt Huomioitavaa päällysteen alle murskekerros Routivuus huomioitava käyttökohteen valinnassa Tuhkien korroosioominaisuudet huomioitava Tuhkan jalostaminen sementillä LT4 LT3 LT2

8 TUHKASEOSMATERIAALIT Tuhkaseosmateriaalit Fosfokipsi Lentotuhkan kanssa massiivirakenteena tai sideaineena stabiloinneissa Rikastushiekka Lentotuhkan kanssa massiivirakenteena Kuitusavi Lentotuhkan kanssa massiivirakenteena

9 B-OSA: SOVELLUKSET Tuhkien ja muiden sivutuotteiden käyttö maarakentamisessa Tuhkat päällysrakenteissa Penger-, täyttö- ja ympäristörakennesovellukset Heikkolaatuisten massojen stabilointi

10 TUHKIEN JA MUIDEN SIVUTUOTTEIDEN KÄYTTÖ MAARAKENTAMISESSA Massiiviset lentotuhkarakenteet ja pohjatuhkarakenteet Etuina lämmöneristävyys, kantavuus, keveys sekä luonnonvaroja säästävä vaikutus Esimerkki samoille vaatimuksille mitoitetuista rakenteista

11 TUHKIEN JA MUIDEN SIVUTUOTTEIDEN KÄYTTÖ MAARAKENTAMISESSA Rakenteet tuhkaseosmateriaaleista Räätälöityjä erikoisratkaisuja, esim. lentotuhka-kuitusavi Tuhkapohjaiset sideaineseokset stabilointiin Säästö sideainekustannuksissa Pitkäaikaislujittuminen Tapauskohtainen suunnittelu ja muiden paikallisten sivutuotteiden soveltuvuus

12 TUHKAT PÄÄLLYSRAKENTEISSA Soveltuvuus eri rakennekerroksiin ja suunnitteluparametrit Materiaali Materiaalin vastaavuus eristävyyden kannalta Lentotuhka 1,7 Pohjatuhka 1,2 Kerrosstabiloitu rakenne 1,0 Käyttöluokka E-moduuli [MPa] n Huomautukset Kerrosstabilointi d puristuslujuus 3 MPa, JS-kokeen muutos <20 % Kerrosstabilointi d puristuslujuus 5 MPa, JS-kokeen muutos <20 % Käyttöluokka E-moduuli [MPa] LT LT n Huomautukset 28 d puristuslujuus 3 MPa, JS-kokeen muutos <20 %, routimaton 28 d puristuslujuus 3 MPa, JS-kokeen muutos <30 %, routimaton LT Lievästi routiva -> ei sovellu päällysrakenteeseen LT Routiva -> ei sovellu päällysrakenteeseen PT Suodatinkerroksen rakeisuus

13 PENGER-, TÄYTTÖ- JA YMPÄRISTÖSOVELLUKSET Soveltuvuus eri täyttörakenteisiin Esimerkkejä meluvallityypeistä

14 HEIKKOLAATUISTEN MASSOJEN STABILOINTI Massastabilointi Prosessisstabilointi Muut stabiloinnit aumasekoitus, seulakauha

15 C-OSA: RAKENNUTTAMINEN Tuhkat rakennuttamisen kannalta Ilmoitusmenettely- ja ympäristölupakäytäntö Taloudellisten ja ympäristölle koituvien hyötyjen laskeminen

16 TUHKAT RAKENNUTTAMISEN KANNALTA Käytettävän materiaalin tekniset ja ympäristöominaisuudet selvitettävä ennen hyötykäyttöä -> voidaan selkeimmin arvioida niiden soveltuvuutta ja hyötyjä Muodostumisajankohta ja lupa-/ilmoitusasiat -> ajoissa liikenteessä Tuhkarakentamisvaihtoehto vaikuttaa seuraavien rakentamista koskevien asiakirjojen sisältöön: Tarjouspyyntökirje Urakkaohjelma Turvallisuusasiakirja Tarjouslomake Urakkasopimus Työkohtainen työselostus tai työtapaohjeistus

17 ILMOITUSMENETTELY- JA YMPÄRISTÖLUPAKÄYTÄNTÖ Jäte-statuksen omaaville tuhkille pääsääntöisesti kaksi menettelyä: Ilmoitus (mara-asetus) ja ympäristölupa Joissain kunnissa käytössä rekisteröintimenettely pienille määrille (<500 t) Tuhkan luokitus Menettelytapa Tuhkalaatu Viranomainen MARA-asetus täyttyy Ilmoitusmenettely Biotuhkat / Kivihiilituhkat ELY-keskus MARA-asetus ylittyy / Muut kuin MARAasetuksen sivutuotteet tai sovellukset Ympäristölupa MARA-asetus: VNa 591/2006 ja VNa 403/2009 Kaikki tuhkat Kunnan ympäristölupaviranomainen: hyödynnettävä määrä < t/a Aluehallintoviranomainen: hyödynnettävä määrä t/a Viranomainen Menettelytapa Käsittelyaika ELY-keskus Ilmoitusmenettely 1 kk Kunnan ympäristöviranomainen Aluehallintoviranomainen (AVI) Ympäristölupa Koetoimintailmoitus Rekisteröinti (ei kaikissa kunnissa) Ympäristölupa Koetoimintailmoitus > 4 kk >1 kk >1 kk > 10 kk > 1 kk

18 TALOUDELLISTEN JA YMPÄRISTÖLLE KOITUVIEN HYÖTYJEN LASKEMINEN Elinkaariarviointi ympäristöllisistä ja taloudellisista vaikutuksista LCA/LCC Kustannukset Periaatteet tuhkarakentamisen kustannusrakenteesta

19 D-OSA: RAKENTAMINEN Materiaalien käsittely, varastointi ja logistiikka Tuhkarakentaminen Laadunvarmistus

20 MATERIAALIN KÄSITTELY-, VARASTOINTI JA LOGISTIIKKA Käsittely-, varastointi- ja kuljetusmenetelmät tulee valita käyttökohteen mukaan

21 MATERIAALIN KÄSITTELY-, VARASTOINTI JA LOGISTIIKKA Käsittelymenetelmän valinta riippuu materiaalin olomuodosta. Vrt. kuiva ja kostea Varastointi voidaan toteuttaa kuivana tai kostutettuna Kostutuksen vaikutus materiaalin tekniseen laatuun merkittävä

22 TUHKARAKENTAMINEN Työn suunnittelu Kaluston kapasiteetti ja sään aiheuttamat rajotiukset Työmenetelmät ja toteutus Massiivilentotuhkarakenteet Kerrosstabilointi Työturvallisuus Toimintamenettely tuhkarakenteen elinkaaren lopussa

23 LAADUNVARMISTUS JA -VALVONTA Lopullisen tuotteen laadukas toteuttaminen edellyttää toimia jokaisessa käyttöketjun osassa.

24 KIITOS!