Kiertotalous, Tutkimus ja kehitys | NRO 4/2022
Rakentamisen päästöjen vähentäminen on erittäin ajankohtainen aihe, johon rakennusosien uudelleenkäytöllä voidaan vaikuttaa merkittävästi.
Uudisrakentamisessa betonirakenteisen asuinkerrostalon hiilijalanjäljestä suurimman osan muodostavat kantavat runkorakenteet [1], joiden korvaaminen uudelleenkäytetyillä rakennusosilla vähentää merkittävästi koko rakennuksesta muodostuvia päästöjä. Tutkimusten mukaan betonielementtien uudelleenkäytöllä voidaan vähentää yksittäisten rakennusosien hiilidioksidipäästöjä jopa 96–97 % verrattuna uusien elementtien käyttöön [2], [3]. Tyypillisen betonielementtirunkoisen teollisuushallin kokonaishiilijalanjälki on siten noin 55 prosenttia pienempi kuin vastaavan kokonaan uusista elementeistä rakennettavan hallin hiilijalanjälki [4]. Teollisuushallin hiilijalanjälki muodostuu suurimmalta osin perustuksista, kantavasta alapohjalaatasta, yläpohjasta sekä ulkoseinäelementeistä (kuva 1). Betonielementtien lisäksi seinäelementit, sokkelielementit sekä suurin osa yläpohjan
rakenteista ovat uudelleenkäytettävissä. Ainoastaan perustukset ja kantava maata vasten tehty alapohja on tehtävä kokonaan uudelleen, ks. kuva 3.
Rakennusosien uudelleenkäyttö on herättänyt keskustelua yhä enemmän ja enemmän, minkä vuoksi tarvitaan lisää ymmärrystä ja ohjeita käytännön toteutukseen. Uudisrakentamisessa on useita erilaisia laadunvarmistusprosesseja ja -käytäntöjä, joita ei voida hyödyntää sellaisinaan rakennusosien uudelleenkäyttöprosessissa. Tästä syystä vastaavia prosesseja ja käytäntöjä tarvitaan myös uudelleenkäyttökohteisiin.
Tässä artikkelissa käsitellään yleisellä tasolla rakennusosien uudelleenkäytön laadunvarmistusprosessin eri vaiheita. Aihetta tutkitaan Reusing precast concrete for a circular economy (ReCreate) -hankkeessa, jonka työpakettiin neljä kuuluu rakennusosien uudelleenkäytön laadunvarmistusprosessin kehittäminen. ReCreate-hanke on saanut rahoituksensa EU:n Horisontti 2020 -ohjelmasta (rahoitussopimus nro 958200). Hankkeen aikana aihetta tutkitaan ja kehitetään yksityiskohtaisemmin.
Laadunvarmistusprosessiin kuuluu useita eri vaiheita aina rakennuksen purkukartoituksesta tuotehyväksyntään. Jokaisen eri vaiheen merkitys on suuri riittävän luotettavaan ja laadukkaaseen rakennusosien uudelleenkäyttöön. Prosessin eri vaiheet on esitetty kuvassa 4.
Ennen varsinaista purkamista on rakennukselle suoritettava purkukartoitus. Yleisesti tässä prosessin vaiheessa on tarkasteltava rakennuksen olemassa olevia rakenteita ja niiden yleisiä ominaisuuksia, kuten mittoja, rei’ityksiä ja liitoksia. Tarkempia ominaisuuksia tulee myös tarkastella saatavilla olevien suunnitelmien ja muiden dokumenttien pohjalta. Olennaisinta tässä prosessin vaiheessa on saada yleiskuva rakennuksesta, rakenteista ja niiden määristä sekä rakennusosien uudelleenkäytettävyydestä, sillä seuraavat prosessin vaiheet ohjautuvat purkukartoituksessa tehtyjen havaintojen ja arvioiden perusteella.
Yksi tärkeimmistä asioista rakennusosien uudelleenkäytettävyydessä on rakenteiden lujuus- ja kestävyysominaisuuksien varmentaminen. Ominaisuudet voidaan varmentaa rakenteellisella kuntotutkimuksella, jolla saadaan arvio rakenteen senhetkisestä kunnosta sekä käytettyjen materiaalien ja rakenteiden ominaisuuksista. Kestävyys- ja lujuusominaisuuksien lisäksi on myös selvitettävä mahdolliset asbesti- ja haitta-ainepitoisuudet.
Onnistuneeseen kuntotutkimukseen tarvitaan huolellinen ennakkosuunnittelu, jossa tarkasteltavat kohdat ja tutkittavat ominaisuudet valitaan. Kuntotutkimuksen suunnittelussa tulee ottaa huomioon erityisesti rakennuksen kriittisimmät kohdat, joissa mahdollisia vaurioita voi esiintyä. Tämän lisäksi suunnittelussa valitut tutkimusmenetelmät ja otannat tulee perustua tiettyyn luotettavuustasoon, jolla voidaan arvioida, kuinka hyvin saadut tulokset korreloivat yksittäisten rakenteiden ominaisuuksien kanssa. Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että kuinka moni rakennusosa voi alittaa tietyllä todennäköisyydellä kuntotutkimuksesta saadun suoritustason, kuten puristuslujuuden. Tähän vaikuttavat monet eri tekijät, kuten näytteenottopaikat, -menetelmä, -välineet sekä otoskoko.
Kriittisiä kohtia ja rakenteita tulee arvioida mahdollisten dokumenttien ja suunnitelmien perusteella sekä rakenteiden visuaalisella tarkastelulla. Suunnittelun tukena voidaan myös hyödyntää erilaisia ainetta rikkomattomia tutkimusmenetelmiä, mikäli niiden käyttö on mahdollista. Aineita rikkomattomien tai visuaalisen tarkastelun lisäksi tulee kuitenkin käyttää riittävän luotettavia kenttä- ja laboratoriotutkimusmenetelmiä, joilla varmistetaan rakenteelliset ominaisuudet. Saatujen tulosten perusteella arvioidaan rakenteiden jäljellä olevaa käyttöikää sekä lujuusominaisuuksia rakenteen uudelleenkäyttöä varten. Tulosten avulla voidaan päättää rakennusosien jatkotoimenpiteet, kuten mahdollinen kunnostaminen.
Purkusuunnittelu liittyy erityisesti työturvallisuuteen, mutta myös rakennusosien ominaisuuksiin. Työturvallisuudesta huolehtiminen on ohjaava tekijä purkusuunnittelussa, jotta rakennuksen purkaminen ei aiheuta vahinkoa tai vaaraa työntekijöille. Uudelleenkäytettävyyden kannalta on myös olennaista suunnitella purkaminen siten, että purettavat rakennusosat pysyvät ehjänä. Tähän vaikuttavat esimerkiksi purkujärjestys, työmenetelmät, tuennat eri vaiheissa, nostovälineet sekä liitokset, joista jokainen vaatii huolellista suunnittelua sekä rakennusosien ominaisuuksien että työturvallisuuden kannalta.
Ennen rakennusosien purkamista on tärkeä arvioida mahdollisia vaurioita, jotka voivat vaikuttaa saatuihin kuntotutkimustuloksiin. Tällaisia vaurioita on voinut syntyä kuntotutkimuksen jälkeen esimerkiksi mahdollisen sisäpurkuvaiheen aikana tai niitä on voinut olla aikaisemmin piilossa olevissa rakenteissa. On myös tärkeä pystyä erottamaan purkamista ennen tapahtuneet vauriot sekä purkamisen aikana syntyneet vauriot, jotta niiden syitä ja vaikutuksia rakennusosan ominaisuuksiin pystytään arvioimaan. Vaurioiden tarkastelu voidaan käytännössä toteuttaa silmämääräisesti. Mahdollisten vaurioiden vaikutukset ja lisätutkimustarpeet tulee selvittää ennen uudelleenkäyttöä.
Purkamisen aikana ja sen jälkeen on otettava huomioon myös rakennusosien säilyvyyteen liittyvät tekijät, kuten ympäristöolosuhteet. Mahdollinen kastuminen ja jäätyminen voi johtaa rakennusosien rapautumiseen, jos niitä ei suojata riittävästi. Tämä on myös otettava huomioon rakennusosien säilytyksessä ennen uudelleenkäyttöä. Säilytys on suunniteltava erityisesti suojauksen, olosuhteiden, säilytysajan ja varastointimahdollisuuden sekä -kapasiteetin osalta siten, että rakennusosien ominaisuudet eivät heikkene. Säilytyksen jälkeen on myös huolehdittava riittävistä jatkotutkimuksista, jos on syytä epäillä säilytyksen mahdollisia vaikutuksia rakennusosan ominaisuuksiin.
Rakennusosien kuntotutkimuksen perusteella voidaan uudelleenkäytettävät rakennusosat suunnitella uuteen kohteeseen. Suunnittelussa tulee huolehtia riittävän luotettavista kuntotutkimustuloksista, jotta rakenteiden uudelleenkäyttö ei vaaranna uuden rakennuksen kestävyyttä. Uuden kohteen suunnittelu voidaan toteuttaa noudattamalla nykyisiä ohjeita ja standardeja, mutta kestävyys- ja lujuusominaisuuksien luotettavuus tulee ottaa huomioon.
Rakennusosien purkamisen yhteydessä alkuperäiset liitososat voidaan joutua katkaisemaan tai ne voivat vaurioitua purun yhteydessä. Rakennusosien uudelleenkäyttö edellyttää siten tyypillisesti kokonaan uusien liitosten suunnittelua sekä niiden laadunvarmistuksen ja tarvittaessa myös ennakkokoestuksen ohjeistusta.
Rakennusosien käyttö kohteissa, joilla on vaatimuksia palonkestolle tai ääneneristävyydelle, asettaa lisätarkasteluvaatimuksia rakenteiden toimivuuden varmistamiseksi. Uuden käyttötarkoituksen asettamien palonkestovaatimusten saavuttaminen saattaa tarkoittaa rakenteen palosuojauksen parantamistarvetta alkuperäiseen verrattuna. Samoin ääneneristysvaatimus esimerkiksi välipohjissa on usein korkeampi kuin vanhoissa rakennuksissa. Nämä asiat on aina tarkasteltava rakennesuunnittelun yhteydessä tapauskohtaisesti ja esitettävä kohteeseen soveltuvat toimivat ratkaisut sekä niiden toteamistavat.
Ennen uudisrakennuksen lopputarkastusta tulee todeta rakennusosien kelpoisuus myös uudelleenkäytettävien rakennusosien osalta. Kelpoisuus osoitetaan materiaaliominaisuuksien testaustulosten perusteella tehdyillä rakennelaskelmilla ja -suunnitelmilla. TuoteTuotehyväksyntä tehdään ensisijaisesti rakennuspaikkakohtaisena hyväksyntänä. Jos uudelleenkäytettävät rakennusosat on valmistettu vuonna 2014 tai sen jälkeen, niillä tulee olla CE-merkintä, jos rakennustuotteilla on olemassa harmonisoitu tuotestandardi. Yleisimmin purettavat rakennukset ovat kuitenkin olleet tuota vanhempia.
Artikkeliin liittyviä aiheita
