ENERGIATEOLLISUUDEN YMPÄRISTÖTUTKIMUSSEMINAARI Tuhkat hyötykäyttöön säästöjä päästöissä, luonnonvaroissa ja työmäärässä TkT Pentti Lahtinen, pentti.lahtinen@ramboll.fi
UUMA 2010-2016 UUMA 2010 2016 VALTAKUNNALLINEN KOORDINOINTIRYHMÄ ASIANTUNTIJARYHMÄ Demonstraatiohankkeet (väylä- ja aluerakentaminen) EU-Life demorahoitus (Tekes) EU-Life Info / Leader partner Ramboll 2011-2016 Ohjeet Tuotteistus Demot Hankintamenettelyt UUMAkäsikirja Tietojen keruu koekohteista lainsäädäntöä varten Tekniset tiedot mitoitusta varten Elinkaari-tiedot Koulutus Seminaarit Tiedonsiirto oppilaitoksiin Web-sivut tiedonjako 2
TUHKAKÄSIKIRJA 1. ESIPUHE 2. JOHDANTO Ohjeen tavoitteet Hyötykäytön merkitys ym. 3
3. TUHKAMATERIAALIT Tuhkien muodostuminen Tuhkalaadut Lento- ja pohjatuhkat Kivihiilituhkat Biotuhkat Sekapolton tuhkat Jätteenpolton tuhkat Varastoinnin vaikutus tuhkan laatuun 4
UUMA-RAKENNETUTKIMUKSET, KUKKIA- CIRCLET KUOHIJOKI-KYYNÄRÖ 5
4. TUHKASEOSTUOTTEET Tuhkapohjaiset sideaineseokset Turve, savi, kiviaines Tuhkaseosmateriaalit Kuitutuhka, kipsituhka, rikastushiekkatuhka 6
5. MATERIAALIN OMINAISUUDET Tekniset Ympäristölliset Tuhkarakentamisen tyyppirakenteet - tuhkatyyppien ja -seosten kantavuusmoduulien vaihteluvälit 7
TUHKARAKENTAMISEN TYYPPIRAKENTEET MATERIAALIEN OMINAISUUKSIA Kuivairtotiheyksien vertailua 2500 2000 kg/m 3 1500 1000 500 0 Sora Hiekka Lentotuhka Kevytsora Lämmönjohtavuuksien vertailua 2,5 2 W/Km 1,5 1 0,5 0 Sora Hiekka Lentotuhka Kevytsora 8
TUHKARAKENTAMISEN TYYPPIRAKENTEET - PÄÄLLYSTETYT TIET / KADUT, UUDET RAKENTEET Soveltuvuus: Erittäin hyvä kantavuus Hyvä routaeristävyys Toimii myös kevennysrakenteena 9
TUHKARAKENTAMISEN TYYPPIRAKENTEET - TOIMINTAMATRIISI TIE- JA KENTTÄRAKENTEILLE tyyppirakenne uudisrakenne korjausrakenne kevennysrakenne erittäin hyvä kantavuus hyvä kantavuus vaikea routivuusongelma keskivaikea routivuusongelma lievä routivuusongelma P1 X X X X päällystetyt tiet ja kentät P2 X X X X P3 X X X X P4 X X X X P5 X X X X sora päällystetiet S1 X X X X S2 X X X X S3 X X X X K1 X X X X kevyen liikenteen väylät K2 X X X K3 X X X X 10
6. MATERIAALIEN JALOSTUS JA LOGISTIIKKA Käsittely ja jalostaminen Varastointi Kuljetus 11
7. TUHKA PÄÄLLYSRAKENTEISSA Sovellutukset: tiet, kadut, kentät Rakennetyypit (massiivituhka ja kerrosstabilointi) Mitoitusparametrit Mitoitus 12
GRAVEL ROAD, FLY ASH CONSTRUCTION The road is still in very good condition 7 years after fly ash construction. Kangasala, Savontie renovated 1991 The road 7 years after renovation with conventional technology using natural aggregates 13
KEVYEN LIIKENTEEN VÄYLÄN UUDET PINTARAKENTEET, KUKKIA CIRCLET 14
ECOROAD-PILOTTI VIHTOLA-JÄKKÖ 2006 RAKENTAMINEN
ECOROAD-PILOTTI TEUROISTENTIE 2006 RAKENTAMINEN
ECOROAD: RAKENNEVAIHTOEHDOT Teuroisten kohteen mallilla
KESTÄVÄÄ KEHITYSTÄ EDISTETÄÄN ELINKAARI- TARKASTELUILLA, HANKKEEN VALINTOJA OHJAA ELINKAARITARKASTELU LCC, LCA Materiaalien kuljetusten vaikutus ilmaston lämpenemispotentiaalina [t (CO2-ekv)/tie-km] Rakenne Ympäristöindikaattorit Kust. Yht. painote ttuna 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 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) 18
KESTÄVÄÄ KEHITYSTÄ EDISTETÄÄN KOKONAIS- VALTAISELLA MASSOJEN HYÖTYKÄYTÖN KOORIDINOINNILLA MITÄÄN EI HEITETÄ HUKKAAN Edellyttää hankkeessa Materiaalitutkimukset hankkeen alkuvaiheessa, myös huonolaatuiset /pima-maat 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
CONSTRUCTION OF THE PILOT STRUCTURE storage stacks stationary multimode mixer 21
THE SITEMAP OF THE PILOT STRUCTURES, 60000 M 2 22
THE COMPLETED PILOT STRUCTURE (60 000 M 2 ) READY FOR USE, CONSTITUTING 4 % OF THE HARBOUR FIELD (150 HECTARES). 23
KESKI-SUOMEN UUMA JÄMSÄN TUHKARAKENTAMIS- KOHTEET 2010
PITKÄNIEMEN SEKOITUSTYÖMAA 25
8. TUHKA PENGER- JA TÄYTTÖMATERIAALINA Teiden, katujen ja satamien penger- ja täyttömateriaalina Tyyppisovellutukset Parametrit ja mitoitus 26
CASE MR2, VUOSAARI Economical reason for using deep and mass stabilisation Residue material Excavated material 94.000 soft clay below the road 57.000 Road Noise wall Amount m 3 Mass exchange Stabilisation commercial binders A Stabilisation by-product binders B Save A Save B 150.000 4.240.000 2.400.000 1.740.000 1.840.000 2.500.000 27
9. MASSASTABILOINTI Erilaiset stabilointimenetelmät mm. massa-, prosessi- ja aumastabiloinnit Sovellutukset (myös huonolaatuiset maa-ainekset ja pima-stabiloinnit Parametrit ja mitoitus 28
Development of mass stabilisation technology The mixing drum of ALLU Stabilization System The mass stabilization system of ALLU
10. RUOPPAUSMASSOJEN STABILOINTI Käytettävät menetelmät Sovellutukset Parametrit ja mitoitus 30
The principle of process stabilisation, case Turku Life Stable Feeding of the the dredged sediment from barges to feeding tray Moistened binders belt feeding of fly ash FEEDING TRAY MIXING TRAY Dry binders silo I blast furnace slag silo II rapid cement UNLOADING OF THE STABILISED MATERIAL 31
MAP OF THE CONTAMINATED AREAS IN THE RIVER AURA Highly contaminated sediments Contaminated sediments Contaminated sediments 32
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. 33
EU-Life STABLE LIFE06 ENV/FIN/000195 Controlled Treatment of TBT-Contaminated Dredged Sediments for the Beneficial Use in Infrastructure Applications. Case: Aurajoki (river Aura) Turku, Finland Dredging with environmental grab Transportation Process stabilisation Utilisation in harbour fillings
11. YMPÄRISTÖSOVELLUTUKSET Melu- ja tulvavallit, tiivistekerrokset ym. sovellutukset Parametrit ja mitoitus 35
MELUVALLIRAKENTEET Energiantuotannon tuhkat soveltuvat keveytensä ja eristävyytensä puolesta erinomaisesti meluvallirakenteisiin Mahdollisuus hyötykäyttää suuria määriä muuten teknisesti huonolaatuista lentotuhkaa Meluvallit tulisi rakentaa tilan salliessa vaihtelevalla poikkileikkauksella -> eri vaihtoehtojen yhdistely mahdollista Lujittuvilla tuhkilla päästään jo kohtuullisen jyrkkiin luiskiin Geovahvisteilla ja stabiloinnilla mahdollista tehdä lähes pystysuoria luiskia 36
12. TUHKARAKENTAMINEN Materiaaliketju ja sen suunnittelu Työmenetelmät ja toteutus kohtien 7-11 sovellutuksiin Työturvallisuus 37
ECOROAD-PILOTTI VIHTOLA-JÄKKÖ 2006 RAKENTAMINEN 38
13. LAADUNVARMISTUS Laadunvarmistus materiaalien valmistuksessa ja varastoinnissa Laadunvarmistus koko tuotantoketjussa Pitkän ajan laadun seuranta 39
14. TALOUDELLISTEN JA YMPÄRISTÖLLE KOITUVIEN HYÖTYJEN LASKEMINEN LCC, LCA 40
15. YMPÄRISTÖLUPAKÄYTÄNTÖ 16. CASE-ESIMERKIT 17. MALLITYÖSELITYKSET 18. MUISTILISTAT 41