1. No category

2.
MATERIAALIT
2.1
Materiaalit eri perustein luokiteltuna
Uusiomateriaalit ovat syntytavaltaan ja ominaisuuksiltaan hyvin erilaisia. Osa uusiomateriaaleista on käyttöominaisuuksiltaan lähellä luonnonmateriaaleja, eikä niiden käyttö poikkea merkittävästi luonnonmateriaalien
käytöstä. Osa uusiomateriaaleista sen sijaan on käyttöominaisuuksiltaan erittäin vaativia ja niiden hyödyntämisen eri vaiheissa vaaditaan huolellisuutta.
Tässä luvussa mainittuja materiaaleja on esitelty lyhyesti liitteessä 2A.
Luokittelu raaka-ainelähteen perusteella:
Uusiomateriaaleja voidaan luokitella erilaisilla perusteilla. Materiaalit voidaan luokitella esim. teollisuuden tai
toiminnan, josta materiaali on peräisin, mukaisesti (esim. taulukossa 2.1). Taulukossa 2.1 on lähtökohtana
standardin 13242 liitteen A taulukko (standardia 13242 ei ole toistaiseksi vahvistettu). Taulukon oikeanpuoleisimmassa sarakkeessa on arvioitu ko. materiaalin asemaa Suomessa.
Taulukossa 2.2 on pohjana taulukossa 2.1 esitetyt materiaalit ja materiaalien tunnukset. Lisäksi taulukossa
on esitetty materiaaleille vakiintuneet lyhenteet tai UUMA2-hankkeessa ehdotetut lyhenteet materiaaleille.
Lisäksi taulukossa on esitetty ko. materiaalien vuosittaiset määrät.
Luokittelu materiaalin teknisten ominaisuuksien perusteella:
UUMA-materiaalit voidaan luokitella teknisten ominaisuuksiensa mukaan viiteen erilaiseen materiaalityyppiin
(Taulukko 2.3).
-
Rakeinen
Rakeinen sitoutuva
Massiivinen lujittunut, stabiloitu (lisäaine + runkoaine)
Joustava (liikennekuormitettu)
Tiivistemateriaali
Taulukko 2.1 EN 13242 standardin mukainen uusiomateriaalien listaus ja ko. uusiomateriaalien hyödyntäminen Suomessa. Taulukko on suomennettu ja täydennetty
UUMA2-hankkeessa, joten on mahdollista, että siinä on korjaus- ja täydennystarpeita.
Tunnus Raaka-aineen lähde
P
Luonnonkiviainekset
A
Rakennus- ja
purkujätteen
kierrätystoiminta
2
Kaikki EN 932-3:n sisältämät kivilajityypit
Asfalttijäte
Betonimurske
Tiilimurske
kyllä
kyllä
kyllä
kyllä
A4
Asfalttijätteen sekä betoni- ja tiilimurskeen seos (A1, A2, A3)
kyllä
kyllä
ei
ei tiettävästi valmisteta
kyllä
ei
kyllä
kyllä
kyllä
kyllä
kyllä
kyllä
kyllä
kyllä
kyllä
ei
ei
ei
ei
ei
ei
kyllä
kyllä
kyllä
kyllä
kyllä
kyllä
ei
kyllä
kyllä
ei
ei
ei
ei
ei
x
ei hyötykäyttömerkitystä
x
x
ei muodostu
x
x
x
x
x
x
ei
-
-
x
kyllä
ei
ei
ei
ei
ei
ei
ei
ei
ei
ei
ei
ei
ei
kyllä
ei
ei
ei
ei
ei
kyllä
ei
kyllä
ei
ei
ei
kyllä
kyllä
kyllä
ei
x
x
x
x
x
x
x
ei muodostu
ei muodostu
x
ei muodostu
x
x
x
x
x
x
x
ei luokitella uusiomateriaaliksi
Alatunn.
B1
B2
C1
C2
C3
C4
C5
D1
D2
D3
D4
Materiaali
1
Jätteenpolton pohjatuhka (poislukien lentotuhka)
Jätteenpolton lentotuhka
Kivihiilen pölypolton lentotuhka
Kivihiililen leijupetipolton lentotuhka
C
Hiilivoimateollisuus
Kivihiilen kattilakuona
Kivihiilen arinapolton pohjatuhka
Kivihiilen leijupetipolton pohjahiekka
Granuloitu masuunikuona
Ilmajäähdytetty masuunikuona
Konvertterikuona
Rauta- ja
D
Valokaariuunin masuunikuona (hiiliteräksen tuotannosta)
terästeollisuus
Valokaariuunin masuunikuona (ruostumattoman/runsasseosD5
teisen teräksen tuotannosta)
D6
Ferrokromikuona
E1
Kuparikuona
Vähärautainen
E2
Molybdeenikuona
E
terästeollisuus
E3
Sinkkikuona
E4
Fosforikuona
F1
Kaavaushiekka
F
Valimoteolllisuus
F2
Kupu-uunin masuunikuona
G1
"Punainen kivihiililiuske" (engl. Red coal shale)
Kaivos- ja
G2
Antrasiittikaivoksen jäte
G
louhostoiminta
G3
Sivukivi
G4
Palavan kiven jäte
H1
Ruoppausmassa, hiekka
H
Kunnossapitoruoppaus
H2
Ruoppausmassa, savi
I1
Ylijäämämaa, savi
I2
Paperilietteen polton tuhka
I3
Vedenkäsittelyn jätteenpolton tuhka
I
Muut
2
I4
Biomassatuhka
I5
Lasimurske
I6
Paisutettu savi
kts.
Jättenpolton pohjatuhkan vaatimukset pohjautuvat arinaperusteisiin rakenteisiin
Sisältää mm. turpeen, puun ja seospolton tuhkan
B
1
P
A1
A2
A3
Standardi
asettaa
materiaalille
erityisiä
vaatimuksia
kyllä
kyllä
kyllä
kyllä
Käyttöhistoria
Jätteenpolttoteollisuus
kyllä
kyllä
ei
kyllä
kyllä
kyllä
kyllä
kyllä
kyllä
kyllä
kyllä
kyllä
ei
ei
kyllä
kyllä
kyllä
kyllä
EN 13055
Sisällytettävä
täydentäviä
vaatimuksia
UUMA-materiaalina Suomessa
ei
ei
ei
ei
ei luokitella uusiomateriaaliksi
x
x
x
Taulukko 2.2 Suomessa hyödynnettävät uusiomateriaalit, niistä käytetyt lyhenteet ja vuosittaiset tuotantomäärät. Osa lyhenteistä on UUMA2-hankkeen ehdottamia ja niillä ei ole ”virallista” asemaa.
Taulukko on osin kesken ja se täydentyy myöhemmin. Taulukko 2.3 UUMA-materiaalien jaottelu materiaalityyppeihin materiaalien ominaisuuksien suhteen. Jaottelu on
laadittu UUMA2-hankkeessa.
1. Rakeinen:
2. Rakeinen
sitoutuva
3. Massiivinen lujittunut, stabiloitu
Täyteaine*
+ runkoaine
 Asfalttirouhe
 Asfalttirouhe
 Betonimurske
(III, IV)
 Betonimurske
(I, II)
 Lentotuhka
(hiili-, bio-,
jne.)
 Tiilimurske
 Granuloitu
masuunikuona
 Sementti aktivoitu LT
 Ruoppausmassat
 Masuunihiekka
 Tuhkaseokset
 Jätteenpolton
pohjakuona
 Pohjatuhka
 Pohjahiekka
 Valimohiekka
 Sivukivet
 Muut kuonat
 Granuloitu
masuunikuona
 Rikinpoiston
lopputuote
4. Joustava
5. Tiivistemateriaali
 Ylijäämämaat
 Kuitutuhka
 Ylijäämämaat
 Kasatuhka (kostea)
 Metsäteollisuuden
prosessijätteet
 Metsäteollisuuden
prosessijätteet
 Kuitusavi
 Olemassa olevat
rakennekerrokset (= päällyste
+ kantavan yläosa) - kerrosstabilointi
 Rengasrouhe
(kevenne)
 Stabiloidut ruoppausmassat
 Kuitusavi
 Kuitusavi
 Kivituhka
 Rikastushiekat
*Täyteaine = runkoaineen ja/tai seoksen ominaisuuksia jalostava "lisä".
Luokittelu hyötykäyttökohteen mukaisesti:
Alla on esitetty esimerkkejä eri luonnonkiviaineksia korvaavista uusiomateriaaleista (LiVi 2014):
1. Pengermateriaaleiksi soveltuvat uusiomateriaalit
- rakennuskivilouhimoiden sivukivet
- malmikaivosten sivukivet
- kivihiilen lentotuhka (soveltuu käytettäväksi kuivissa penkereissä)
- puupohjaisista tuhkista ja turvetuhkista voidaan tehdä kuivia penkereitä, kun materiaaleilta ei edellytetä routimattomuutta
- muut teknisesti korkealaatuisemmat materiaalit.
2. Hiekkaa korvaavia uusiomateriaaleja
- kivihiilen polton pohjatuhka
- leijupetihiekka
- masuunihiekka
- OKTO-eriste (lämpöeriste, valmistettu ferrokromikuonasta, Tornio)
- OKTO-JT-murske (valmistettu teräskuonasta)
- kaivosteollisuuden ympäristökelpoinen rikastushiekka.
3. Mursketta korvaavia uusiomateriaaleja
- betonimurske (BeM)
- masuunikuonamurske (MaKu)
- kappalekuona (KapKu)
- teräskuonamurske (tietyt teräskuonamurskeet myös päällystekiviaineksena)
- OKTO-murske (valmistettu ferrokromikuonasta, myös päällystekiviaineksena)
- OKTO-JT-murske (jakavassa kerroksessa)
- masuunihiekka (MaHk)
- asfalttimurske (ensisijaisesti pyritään hyödyntämään uusiopäällysteessä)
- rakennuskiviteollisuuden sivukivet soveltuvat yleisesti samoihin käyttökohteisiin kuin alueiden normaalit kiviainekset.
4. Stabiloitua kerrosta korvaavia uusiomateriaaleja
- asfalttimurske ja -rouhe (sitoutumista lisätään bitumilla)
- lentotuhka (tarvittava sementin tai kalkin lisäys on tutkittava ennakkokokeilla).
5. Stabiloinnin sideaineena käytettäviä uusiomateriaaleja (sitoutuminen varmistetaan tarvittaessa sementillä tai kalkilla)
- masuunihiekka
- OKTO-filleri (teräskuona)
-
lentotuhka.
6. Päällystemassaa korvaavia uusiomateriaaleja
- asfalttirouhe
- tuhka täytejauheena
- hematiittifilleri
- OKTO-filleri.
7. Kevennysrakenteet
- vaahtolasimurske
- rengasrouhe, rengaspaalit
- maisemointitäytöissä ja meluvalleissa myös kokonaiset renkaat
- OKTO-kevytkivi (valmistettu teräskuonasta)
- masuunihiekka
- tuhkat.
2.2
Uusiomateriaalien parametrit
Parametrien määrittäminen, periaatteita
Uusiomateriaalien käyttökohteiden vaatimukset ovat lähtökohtana uusiomateriaalien mitoitusparametreille.
Joillakin uusiomateriaaleilla voidaan mitoitus tehdä käyttäen suoraan nykyisissä ohjeissa esitettyjä parametrivaatimuksia. Uusiomateriaalien materiaalikohtaisissa opasjulkaisuissa on esitetty myös vaatimuksia materiaaleille ja vaatimusten toteutuessa mitoituksessa käytettäviä parametreja.
Osalle uusiomateriaaleista perinteisille materiaaleille asetetut parametrivaatimukset eivät lähtökohtaisesti
sovellu ja ko. tapauksissa parametrivaatimukset ja parametrit on määritettävä erikseen laboratorio- ja kenttätutkimuksilla (kohteesta ja materiaaleista riippuen ko. tutkimusvaiheen kesto saattaa olla vuosia). Jos uusiomateriaalien laatuvaatimuksia ei ole käytettävissä (esim. koerakennuskohteessa), materiaalivaatimukset
on määritettävä hankekohtaisessa suunnittelussa.
Uusiomateriaalien mitoitusparametrien tilanne vaihtelee suuresti materiaalikohtaisesti. Osalla materiaaleista
on pitkäaikainen käyttökokemus korkealuokkaisissa käyttökohteissa ja niille on tehty merkittävä määrä tutkimustoimintaa ko. käyttöolosuhdetta ajatellen (esim. betonimurske ja masuunihiekka). Osalla materiaaleista
käyttöhistoria on lyhyempi ja vaihtelevampi ja niille ei ole pystytty toistaiseksi määrittämään (”virallisia”) parametreja, joita voitaisiin käyttää ilman laajoja materiaali- ja kohdekohtaisia tutkimuksia (esim. metsäteollisuuden jätejakeet). Osa materiaaleista on lähtökohtaisesti runkoaineen ja sideaineen yhdistelmiä, jolloin
niiden parametrit on (lähes) aina määritettävä materiaali- ja kohdekohtaisesti laboratoriossa ennakkokokeilla
(esim. stabiloitu ylijäämämaa). Alla on esitetty esimerkin omaisesti joidenkin uusiomateriaalien parametreja.
Joidenkin uusiomateriaalien parametrit on esitetty Liikenneviraston ohjeissa taulukon 2.4 mukaisesti (BeM,
MaHk, MaKu, KapKu). Betonimurskeen osalta vastaavat parametrit on esitetty mm. Tielaitoksen betonimurskeohjeessa (Tielaitos 2000) ja Ruduksen Betoroc-esitteessä (Rudus Oy 2008). Ko. julkaisuissa on esitetty
myös betonimurskeiden indeksiominaisuudet yms. Lisäksi ko. ohjeissa on esitetty parametreja alhaisemman
laatuluokan betonimurskelajitteille.
Betonimurskeelle ja masuunikuonatuotteet ovat mukana InfraRYL 2015 päivityksessä ja siellä on esitetty ko.
materiaaleille parametreja ja laatuvaatimuksia.
Taulukko 2.4 Odemarkin mitoituksessa käytettäviä uusiomateriaalien moduuleja (Tiehallinto 2005) Betonimurskeiden luokat pitäisi esittää roomalaisilla numeroilla esim. BeM2 => BeM II.
Energiantuotannon ja metsäteollisuuden tuhkien indeksiominaisuuksia ja mitoitusparametreja on esitetty tällä
hetkellä kattavimmin Tuhkakäsikirjassa (Kiviniemi et al. 2012). Ko. materiaaleille on työn alla Infra-ohjekortti,
mutta sen valmistumis- ja hyväksymisajankohta ei ole tiedossa (mahdollisesti 2016?).
Sivukivestä murskattujen materiaalien mitoitusparametrit voidaan arvioida kuten normaalin kiviaineksen parametrit Liikenneviraston ja InfraRYL:n ohjeiden mukaisesti. Arvioinnissa on luonnollisesti otettava huomioon
sivukivien erityisominaisuudet (esim. rapautumisherkkyys).
Stabiloidun ylijäämämaan parametrien osalta toimivaan tällä hetkellä pitkälti samalla periaatteella kuin syvästabiloinnissa eli stabiloidun maan suunnitellun leikkauslujuuden saavuttamiseksi tarvittava sideainemäärä
ja sideaineen laatu (sideaineresepti) määritetään ennakkoon tehtävillä laboratoriotutkimuksilla. Ko. menettelytavat on esitetty mm. Liikenneviraston ohjeessa ” Syvästabiloinnin suunnittelu” (LiVi 2010) ja ”Massastabilointikäsikirjassa” (Forsman et al. 2014).
Vaatimukset väylärakentamisen materiaaleille
InfraRYL: Väylärakenteiden materiaalivaatimukset on esitetty materiaalikohtaisesti InfraRYL:ssä. Voimassa
olevassa InfraRYL:ssä (2010) ei ole esitetty uusiomateriaalien yksityiskohtaisia materiaalivaatimuksia. Esimerkiksi sitomattomalle kantavalle kerrokselle on kuitenkin esitetty seuraava yleinen ohje:
"Uusiomateriaalien käyttö edellyttää yleensä materiaalikohtaisia ennakkokokeita. Uusiomateriaalien laatuvaatimuksina käytetään soveltuvin osin vastaavia luonnonkiviaineksille annettuja laatuvaatimuksia. Maarakenteissa käytettävien uusiomateriaalien on teknisiltä ominaisuuksiltaan ja maarakennuskelpoisuudeltaan
sovelluttava käyttökohteeseen ja oltava riittävän tasalaatuisia. Jos uusiomateriaaleja käytetään kuormitettuihin maarakenteisiin, niiden pitkäaikaiskestävyys on testattava sillä rasitusmäärän ja -tason yhdistelmällä,
joka maarakenteeseen voi kohdistua käyttöaikanaan. Uusiomateriaalien käytöstä ei saa aiheutua rakennuspaikalla tai sen ympäristössä pohjaveden tai maapohjan pilaantumisen vaaraa, kanssaan kosketuksiin tuleville rakenteille korroosiota eikä muita vaurioita".
InfraRYL on päivittymässä InfraRYL 2015:ksi, jossa osa uusiomateriaaleista on mukana ohjetekstissä perinteisten kiviainesten rinnalla. InfraRYL 2015:ssa on esitetty (tässä vaiheessa luonnos). Esimerkkinä sitomattomalle kantavalle kerrokselle esitetty vaatimus (ja alempana ohje):
”Tuotteen kelpoisuus osoitetaan standardin SFS-EN 13242 mukaisella CE-merkinnällä, suoritustasoilmoituksella ja rakeisuuden tutkimustuloksilla, kun laadunvarmistus on tehty standardin SFS-EN 13242 mukaisesti.
Jos tuotetta ei voi CE-merkitä, toisin sanoen tuote valmistetaan rakennuskohteessa suoraan käyttöön, laadunvarmistuksen on täytettävä standardin SFS-EN 13242 vaatimukset ja tuoteominaisuudet ovat tässä luvussa esitettyjen vaatimusten mukaiset. Sitomattoman kantavan kerroksen rakeisuusvaatimukset perustuvat
standardiin SFS-EN 13285 ja kiviainesvaatimukset standardiin SFS-EN 13242. Sitomaton kantava kerros
rakennetaan kalliomurskeesta, soramurskeesta tai uusiomateriaalista. Kiviaines ei sisällä epäpuhtauksia tai
ympäristölle haitallisia aineita eikä ole rapautunutta tai rapautumisherkkää. Materiaalit soveltuvat teknisiltä
ominaisuuksiltaan käyttökohteeseen ja ovat riittävän tasalaatuisia. Murskeen valmistaja suorittaa standardin
SFS-EN 13242 mukaiset tyyppitestaukset ja tehtaan sisäistä laadunvalvontaa varmistuakseen, että tuote on
standardin ja kyseeseen tulevien ilmoitettujen arvojen vaatimusten mukainen. Tutkittavat kiviainesnäytteet
otetaan standardin SFS-EN 932-1 ja näytteenottosuunnitelman mukaisesti.”
InfraRYL 2015, ohje (tässä vaiheessa luonnos): ”Luonnon kiviainesta korvaavina materiaaleina voidaan käyttää uusiomateriaaleja. Standardin EN 13242 soveltamisalaan kuuluvat materiaalit, joilla on käyttöhistoria
Suomessa, voidaan CE-merkitä ja niitä voidaan käyttää rakenteessa luonnon kiviainesten tavoin, mikäli ne
täyttävät tekniset- ja ympäristökelpoisuusvaatimukset kohteessa. Uusiomateriaalien, joiden käyttöhistorialla
ei ole osoitettu riittävää teknistä kelpoisuutta, käyttö edellyttää yleensä materiaali- tai rakennekohtaisia ennakkokokeita. Uusiomateriaalien laatuvaatimuksina käytetään soveltuvin osin luonnon kiviaineksille asetettuja laatuvaatimuksia.”
Kirjallisuus: Forsman J., Jyrävä H., Lahtinen P., Niemelin T. & Hyvönen I. 2014. Massastabilointikäsikirja. 63 s. Kaartinen T., Laine‐Ylijoki J., Koivuhuhta A., Korhonen T., Luukkanen S., Mörsky P., Neitola R., Punkkinen H. & Wahl‐
ström M. 2010. Pohjakuonan jalostus uusiomateriaaliksi. VTT tiedotteita 2567. Kiviniemi O., Sikiö J., Jyrävä H., Ollila S., Autiola M., Ronkainen M., Lindroos N., Lahtinen P. & Forsman J. 2012. Tuhka‐
rakentamisen käsikirja, Energiantuotannon tuhkat väylä‐, kenttä‐ ja maarakenteissa. 88 s. Liikennevirasto 2010. Syvästabiloinnin suunnittelu, Tien pohjarakenteiden suunnitteluohjeet. Mäkelä, H. & Höynälä, H. (ed.) 2000 Sivutuotteet ja uusiomateriaalit maarakenteissa, Materiaalit ja käyttökohteet. TEKES, Teknologiakatsaus 91/2000, Helsinki 2000. ISSN 1239‐758x, ISBN 952‐9621‐97‐3, 109 s. RT 38464, 2013. Masuunihiekka, LD‐Masuunihiekka, Ruukki Metals Oy Rudus Oy. 2008. Betoroc‐murskeohje – Käyttöohje rakentamiseen ja suunnitteluuun. Helsinki, 2008. Tiehallinto 2005. Tietoa tiensuunnitteluun nro 71D. 13 s. Tielaitos 2000. Betonimurskeen käyttö tien päällysrakennekerroksissa. Mitoitus‐ ja työohjeet. Helsinki, Oy Edita Ab. ISBN 951‐726‐603‐0