VOIMALAITOSTUHKAT MAARAKENNUSKÄYTÖSSÄ pentti.lahtinen@ramboll.fi
UUSIOMATERIAALIEN KÄYTTÖ MAARAKENTAMISESSA UUMA-LOPPUSEMINAARI 27.5.2010 MAHDOLLISUUDET - UUSIUTUMATTOMIEN LUONNONVAROJEN SÄÄSTÖ (20%), ERITYISESTI SORAHARJUT JA POHJAVESIALUEIDEN SUOJELU - ILMASTOPÄÄSTÖJEN VÄHENTÄMINEN (C02) - ENERGIAN KULUTUKSEN VÄHENTÄMINEN - VÄHEMMÄN MATERIAALIA KAATOPAIKOILLE - TALOUDELLISUUS SÄÄSTÖT - TEKNISESTI KESTÄVÄMPIÄ RAKENTEITA -> UUMA2 2012-2017
KANSALLINEN UUMA-HANKE 2006-2010 Kansallinen UUMA-hanke 2006-2010 3
2017
UUMA2 -sisältö Lähtötilanne Seuraukset Huonolaatuiset maaainekset: savet siltit moreenit Lievästi pilaantuneet maaainekset Maa-ainekset sedimentit Teollisuuden sivutuotteet tuhkat kuonat kuitusavi betonimurske kipsit rikastushiekka asfalttijäte lasi Kaatopaikka Hyötykäyttöön infrarakentamiseen UUMA2 Demoohjelma 2012-2017 Sovellutukset tiet kadut radat satamat aluerakentaminen teollisuus alueet kaupan kohteet puistot urheilukohteet Taloudelliset säästöt Luonnonvarojen säästöt CO 2 Päästöjen väheneminen Energian kulutuksen väheneminen Massojen kuljetusten väheneminen Uutta liiketoimintaa Vähemmän materiaalia kaatopaikalle
UUMA 2 ORGANISAATIO 30.11.12 OHJAUSRYHMÄ Puheenjohtaja + rahoittavat tahot Strategia, rahoitus, toteutuksen ohjaus, tiedonvälitys sidosryhmiin/hankkeisiin, hankkeen tukeminen TYÖVALIOKUNTA UUMA2 hankkeen käytännön toteutuksesta vastaaminen ohjausryhmän päätösten mukaisesti Tiedonjako WWW-sivut Ohjeet Seminaarit UUMAn emohanke Teollisuuden tuotekehitysprojektit Materiaalit Sovellutukset Logistiikka Varastointi Rakentaminen Laitteistot Laadun ohjaus Demohankkeet Väylät Aluehankkeet Teollisuusalue Kauppa Satama Liikunta Maa- ja metsätalous Kaivos Aluehankkeet Savo-Karjalan UUMA Etelä-Pohjanmaa Pirkanmaa Satakunta Oulu Pääkaupunkiseutu Kaakkois-Suomi Keski-Suomi - T&K Julkinen Hankintamenettelyt Ympäristötutkimukset Elinkaaritutkimukset Suunnitteluprosessi ja mitoitus Tekniset vaatimukset ja ympäristövaatimukset - Yritykset Tekes EU Hankebudjetit Aluehankkeisiin osallistuminen Julkinen rahoitus Tekes, EU Livi, YM Muu rahoitus 6
TUHKAT MAARAKENNUSKÄYTÖSSÄ 1. Tiet ja kentät Tiet, kadut, kevyen liikenteen väylät Paikoitusalueet, teollisuusalueet Urheilukentät Massiivituhkarakenteet Seosaineena muiden sivutuotteiden kanssa mm. rikastushiekka, kuitusavi, kipsi Sideaineseosaine kerrosstabiloinnissa 2. Satamat ja meriväylät Pilaantuneiden tai pehmeiden sedimenttien stabiloinnissa sideaineena tai seoksessa Satamakenttien rakennekerrokseen massiivi- tai seosaineena Kantavan kerroksen kerosstabilointiin 7
TUHKAT MAARAKENNUSKÄYTÖSSÄ 3. Massastabilointi Pehmeiden alueiden massastabiloinnin sideaineeksi / sideaineseosaineeksi kaikkiin infrakohteisiin mm. aluerakennushankkeet 4. Ympäristörakenteet Meluvallit Tulvavallit Kaatopaikkojen ym. tiivisterakenteet Kaivosjätteiden suojarakenteet 5. Happamien materiaalien neutraloiminen Sulfidisavet Happamat kaivosjätteet 8
ESIMERKKEJÄ TEOLLISUUDEN SIVUTUOTTEIDEN HYÖTYKÄYTÖSTÄ: TUHKARAKENNE Tie on hyvässä kunnossa seitsemän vuotta lentotuhkakorjauksen jälkeen. Kangasala, Savontie peruskorjaus 1991 Perinteisellä menetelmällä korjattu tieosuus seitsemän vuotta korjauksen jälkeen 9
ESIMERKKEJÄ TEOLLISUUDEN SIVUTUOTTEIDEN HYÖTYKÄYTÖSTÄ: KUITUTUHKARAKENNE Rajalantie Luopioisissa ennen peruskorjausta 1996 Rajalantie kaksi vuotta peruskorjauksen jälkeen Kuitutuhkarakenne on kestänyt hyvin, halkeamia ei näy. Kuitutuhkamateriaalia Perinteisellä menetelmällä korjattu vertailuosuus on halkeilut. 10
KEVYEN LIIKENTEEN VÄYLÄN UUDET PINTARAKENTEET, KUKKIA CIRCLET 11
KUKKIA CIRCLET 2002 Valmis tie, jyrsinstabilointi 12
UUMA-RAKENNETUTKIMUKSET, KUKKIA- CIRCLET KUOHIJOKI-KYYNÄRÖ UUMA-rakennetutkimukset: Kukkia Circlet, Kuohijoki-Kyynärö. Eri rakenteiden keskilujuudet. Näytteet tien keskilinjalta. 13 12 11 v. 2003 v. 2004 v. 2006 10 Puristuslujuus [MPa] 9 8 7 6 5 4 3 2 9,0 Rakenne A, LT6%+YSe4% Rakenne B, LT6%+FTC4% Rakenne E, LT3%+RPT3%+YSe4% Rakenteet ja sideaineet 8,0 UUMA-rakennetutkimukset: Kukkia Circlet, Kuohijoki-Kyynärö. Eri rakenteiden keskilujuudet. Näytteet tien reunaosilta. v. 2003 v. 2004 v. 2006 7,0 Puristuslujuus [MPa] 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 Rakenne A, LT6%+YSe4% Rakenne B, LT6%+FTC4% Rakenne E, LT3%+RPT3%+YSe4% Rakenteet ja sideaineet 13
KESKI-SUOMEN UUMA JÄMSÄN TUHKARAKENTAMIS- KOHTEET 2010
VUODEN 2010 TUHKARAKENTAMISKOHTEET
PITKÄNIEMEN SEKOITUSTYÖMAA
PITKÄNIEMEN SEKOITUSTYÖMAA - AUMASEKOITUS
MT 16573 HIIDENMÄKI - VAHERI (HIMOS) LÄHTÖTILANNE 19.5.2010
MT 16573 HIIDENMÄKI - VAHERI (HIMOS) LEIKATTU TIERAKENNE
MT 16573 HIIDENMÄKI - VAHERI (HIMOS) - LENTOTUHKAN LEVITYS
MT 16573 HIIDENMÄKI - VAHERI (HIMOS) STABILOINNIN RUNKOAINEEN LEVITYS
MT 16573 HIIDENMÄKI - VAHERI (HIMOS) STABILOINNIN RUNKOAINEEN LEVITYS
MT 16573 HIIDENMÄKI - VAHERI (HIMOS) JYRSINSEKOITUS JA TIIVISTYS
MT 16573 HIIDENMÄKI - VAHERI (HIMOS) VALMIS PÄÄLLYSTE
ECOROAD-PILOTTI VIHTOLA-JÄKKÖ 2006 MASSOJEN SEKOITUKSET AUMASEKOITUKSENA 25
ECOROAD-PILOTTI VIHTOLA-JÄKKÖ 2006 RAKENTAMINEN 26
ECOROAD-PILOTTI TEUROISTENTIE 2006 RAKENTAMINEN 27
ECOROAD-PILOTTI TEUROISTENTIE 2006 RAKENTAMINEN
ECOROAD: RAKENNEVAIHTOEHDOT Teuroisten kohteen mallilla Periaaterakenteet: Kerrosstabilointi ja murskerakennevaihtoehdot 900 800 700 Päällyste Tasaus / kantavan yläp. Kantava Muuta / vanhaa tierakennetta 600 500 400 300 200 100 0 VE1 Tuhkastabilointi VE3 Murskerakenne+lujitekangas 29
KESTÄVÄÄ KEHITYSTÄ EDISTETÄÄN ELINKAARITARKASTELUILLA, HANKKEEN VALINTOJA OHJAA ELINKAARITARKASTELU LCC, LCA Vaihtoehtojen VE1 ja VE2 materiaalikuljetusten vaikutus ilmaston lämpenemispotentiaalina [tonnia CO2-ekv/TY] 6 000 Uusiutumattomien luonnonvarojen käyttö ratkaisujen materiaalisisällön perusteella (tonnia/tie-km) 10 Muu Kallioaines 5 000 4 000 5 3 000 2 000 0 VE1 Tuhkastabilointi VE2 Murskerakenne 1 000 Materiaalien kuljetusten vaikutus ilmaston lämpenemispotentiaalina [t (CO2-ekv)/tie-km] Rakenne Ympäristöindikaattorit Kust. Yht. painotet tuna LV GWP E Yht. Murske 1 4 2 7 8 8 Tuhkastabilointi 5 3 5 13 15 14 Kuitutuhka 4 2 4 10 11 11 RH + tuhka 3 2 3 8 11 10 0 VE1 Tuhkastabilointi VE2 Murskerakenne Ratkaisuvaihtoehtojen VE1 ja VE2 materiaaleihin perustuva luonnonvarojen käyttö [tonnia/tie-km] LV = Luonnonvarojen käyttö (uusiutumattomat) GWP = Ilmaston lämpemispotentiaali E = Energian kulutus RH+tuhka = Rikastushiekka + tuhka (massiivirakenne) 30
DEVELOPMENT OF MASS STABILISATION TECHNOLOGY The mixing drum of ALLU Stabilization System The mass stabilization system of ALLU 31
MASS STABILISATION Working stages
VUOSAARI HARBOUR, MASS STABILISATION OF TBT-SEDIMENT, 2005-2006 Test basin Sedimentlagoons 33
BINDER RECEPTATION Results of a leaching test Cumulative solubility of TBT Modified diffusion test 16.9.2005 1,0 0,9 SR-cement 0,8 Cumulative lsolubility [mg/m 2 ] 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 CEM II B - cement 0,2 SR-cem+fly ash+desulfication waste 0,1 SR-cement+fly ash 0,0 Unstabilised 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 CEM II B-cement+ fly ash Days after starting the test 34
NEW HARBOUR IN VUOSAARI, HELSINKI, 2008 35
36
EFFECT OF THE E-MODULUS OF A STABILISED BASE COURSE TO THE THICKNESS OF THE COVERING COURSE AND THE COSTS. 45,00 225 Price [ /m 2 ] 40,00 35,00 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 Price of conventional structure 39,16 /m 2 Price of stabilised structure 'Saving' Thickness of asphalt layer 200 175 150 125 100 75 50 25 Thickness of asphalt layer [mm] -5,00 0 500 1000 1500 2000 2500 0 E-modulus (stabilisation) [MPa] 37
THE SITEMAP OF THE PILOT STRUCTURES, 60000 M 2 38
CONSTRUCTION OF THE PILOT STRUCTURE storage stacks stationary multimode mixer 39
CONSTRUCTION OF THE PILOT STRUCTURE asphalt spreading machine stabilising cutter 40
THE COMPLETED PILOT STRUCTURE (60 000 M 2 ) READY FOR USE, CONSTITUTING 4 % OF THE HARBOUR FIELD (150 HECTARES). 41
STABILISATION OF CONTAMINATED DREDGED MASSES WITH FLY ASH BINDER ADMIXTURE 42
MAP OF THE CONTAMINATED AREAS IN THE RIVER AURA Highly contaminated sediments Contaminated sediments Contaminated sediments 43
BINDER RECEPTATION It is very effective and economical to use industrial by-products. In the case of the river Aura the most effective by-products combined with cement are coal fly ash, blast-furnace slag and oil shale ash. 1-axial compression strenght [kpa] 600 500 400 300 200 100 0 Duration of curing 90 d, +8 C Duration of curing 180 d, +8 C Addition of PKT 150 250 kg/m 3 Yleis50 + PKT150 Yleis50 + PKT200 Yleis50 + PKT250 Yleis = General cement PKT = Estonian oil shale fly ash Pika = Rapid cement KJ =Blast-furnace slag LT = coal fly ash Target level 100 kpa Yleis200 Yleis250 Pika45 + KJ105 + LT100 Amount of binder(s) [kg/m 3 ] Pika70 + KJ150 + LT100 44
TRANSPORTATION ROUTE OF THE SEDIMENTS, PANSIO LAGOON 45
Image size: 7,94 cm x 25,4 cm PIANC AGA TECHNICAL SEMINAR 27.5.2009 IN-SITU STABILISATION OF CONTAMINATED SEDIMENTS IN FINLAND CASE AURAJOKI
CASE KOKKOLA DEEP PORT RAILWAY YARD SILVERSTONE PORT GENERAL PORT
STABILOINTIALLAS ENNEN STABILOINTIA 48
KÄYTETTY RESEPTI: LENTOTUHKA 150-200 KG/M 3 49
KENTTÄTESTAUKSEN TULOKSET, VUOSI STABILOINNIN JÄLKEEN 50
YLIJÄÄMÄMAIDEN HYÖTYKÄYTÖN PILOTTIKOHTEITA PÄÄKAUPUNKISEUDULLA, ABSOILS - ABSOILS-projekti - Pilottikohteita
Z LIFE+2009 YMPÄRISTÖ HANKE LIFE09 ENV/FI/575 Sustainable methods and processes to convert abandoned lowquality soils into construction materials. Demonstration project in Finland. (ABSOILS) Heikkolaatuisten ylijäämämassojen hyödyntäminen maarakentamisessa kestävän kehityksen mukaisesti
3. JÄTKÄSAARI I JA II, SEDIMENTTIEN MASSASTABILOINTI ALTAISSA 2011 JA 2012 53
2. PERKKAA, ESPOO, KOIRA-AITAUS, PENGERTÄYTTÖ STABILOITAVALLA SAVELLA, V. 2012-2013 54
TULOKSIA TUHKIEN YMPÄRISTÖ- KELPOISUUDEN MUUTTUMISESTA ERI KÄSITTELYISSÄ JA SOVELLUTUKSISSA Tuhkan vanhentaminen Tuhkan tiivistäminen Tuhkan stabilointi Seosaineiden lisääminen tuhkaan
TUHKAN VANHENTAMISKOKEEN TULOKSIA Lähtötilanne: tuoreen, kuivan LT:n bariumin liukoisuus ylittää päällystetyn rakenteen raja-arvon Tulos: 1 kk vanhentamisjakson jälkeen liukoisuus laskee alle peitetyn rakenteen raja-arvon
TUHKAN TIIVISTÄMISEN TULOKSIA Tuhka tiivistetään tavoitevesipitoisuudessa ilman sideainelisäystä Ravistelutestiä varten näyte murskataan uudelleen
UUMA 2 ORGANISAATIO 30.11.12 OHJAUSRYHMÄ Puheenjohtaja + rahoittavat tahot Strategia, rahoitus, toteutuksen ohjaus, tiedonvälitys sidosryhmiin/hankkeisiin, hankkeen tukeminen TYÖVALIOKUNTA UUMA2 hankkeen käytännön toteutuksesta vastaaminen ohjausryhmän päätösten mukaisesti Tiedonjako WWW-sivut Ohjeet Seminaarit UUMAn emohanke Teollisuuden tuotekehitysprojektit Materiaalit Sovellutukset Logistiikka Varastointi Rakentaminen Laitteistot Laadun ohjaus Demohankkeet Väylät Aluehankkeet Teollisuusalue Kauppa Satama Liikunta Maa- ja metsätalous Kaivos Aluehankkeet Savo-Karjalan UUMA Etelä-Pohjanmaa Pirkanmaa Satakunta Oulu Pääkaupunkiseutu Kaakkois-Suomi Keski-Suomi - T&K Julkinen Hankintamenettelyt Ympäristötutkimukset Elinkaaritutkimukset Suunnitteluprosessi ja mitoitus Tekniset vaatimukset ja ympäristövaatimukset - Yritykset Tekes EU Hankebudjetit Aluehankkeisiin osallistuminen Julkinen rahoitus Tekes, EU Livi, YM Muu rahoitus 58
UUMA2 -KEHITTÄMISALUEET 1. Materiaalien tuotekehitys ja tuotteistus Tekninen kelpoisuus Ympäristökelpoisuus Materiaalituotanto: logistiikka, varastointi Sovellutukset 2. Rakentamisen teknologiakehitys 3. Suunnittelun kehittäminen 4. Hankinnan kehittäminen 5. Ympäristölainsäädännön kehittäminen
UUMA2 -TOTEUTUS 1. Tuotekehitysprojektit 2. Demonstraatiohankkeet 3. Aluehankkeet 4. T&K (suunnitteluprosessit, mitoitus, hankintamenettelyt, ympäristölainsäädännön edellyttämät tutkimus- ja kehittämistoimet) 5. Tiedon jakaminen (ohjeet, web-sivut, seminaarit, tiedon siirto oppilaitoksiin)
UUMA 2 TOTEUTUS 1. Tuotekehitysprojektit
UUMA2 -TOTEUTUS 2. Demonstraatiohankkeet Roves Sampaanalanlahti
UUMA2 -TOTEUTUS 3. Aluehankkeet UUMA2-demonstraatiohankealueet voivat noudattaa ELYkeskusten aluejakoa. Hankealueita on 9 kpl lisättynä pääkaupunkiseudulla, eli yhteensä 10 hankealuetta.
UUMA2 -TOTEUTUS 4. T&K SATAMAT KESTÄVÄÄ KEHITYSTÄ EDISTETÄÄN KOKONAISVALTAISELLA MASSOJEN HYÖTYKÄYTÖN KOORDINOINNILLA MITÄÄN EI HEITETÄ HUKKAAN Edellyttää hankkeessa Materiaalitutkimukset hankkeen alkuvaiheessa, myös huonolaatuiset ylijäämämaat /pimat ja niiden hyötykäytön tutkimukset Kokonaisvaltainen massojen koordinointi ja logistiikan suunnittelu Hyvälaatuisten materiaalien oikea hyödyntäminen ja tarvittaessa myynti toiseen hankkeeseen Materiaalien jalostamisen ja stabilointien suunnittelu Alueen ympäristössä muodostuvien materiaalien / teollisuuden sivutuotteiden hyödyntäminen 64
UUMA2 -TOTEUTUS 5. Tiedon jakaminen Esimerkkinä energiantuotannon sivutuotteiden synty, paikkatieto
UUMA 2-OHJELMAN AIKATAULU Hankkeen organisointi 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2468101224681012246810122468101224681012 2 4 6 810 12 Demohankkeiden haku ja organisointi Demohankkeiden suunnittelu, toteutus ja seuranta Tuotteistushankkeet T&K-hankkeiden suunnittelu ja organisointi T&K-hankkeiden toteutus Ohjeiden laadinta Seminaarit: *valtakunnalliset x alueelliset Web-sivut * x * x * x * x * x * Ohjausryhmä
TUHKIEN HYÖTYKÄYTTÖ MAARAKENTAMISESSA Mitä voimalaitoksen tulisi tehdä I Tuhkan Ympäristöominaisuudet Tekniset soveltuvuustutkimukset Lähtötilanneselvitys Alueella muodostuvat muut materiaalit mm. rikastushiekka, kuitusavi, kipsi Maarakentamistarpeet alueella tuhkan hyötykäytön kannalta II Rakennuttajat LIVL, ELY-keskukset Kunnat Satamat, lentokentät Teollisuus, kauppa Yhteistyön rakentaminen Urakoitsijat Maarakennus Sekoitus ja varastointi Kuljetus Mahdolliset materiaalitoimijat Jäteyhtiöt Materiaaliliikeyrittäjät Ympäristölupaviranomaiset III Kohteiden selvittäminen tuhkavaihtoehto : tekninen ja taloudellinen hyöty, ympäristöhyödyt Tuhkan käsittely ja logistiikka Pilotoinnit Hyödyntämiskohteiden haku ja toteutus Hankkeiden suunnittelu toteutus - laadunseuranta 67
KIITOS