Artikkelisarja julkisivukorjaamisesta Osa 3/4: Korjausten sisällön optimointi julkisivuhankkeessa

Päätöksentekoa ohjaa vahvasti taloudellisuus ja turvallisuustekijät, mutta pohdinnan pitää kattaa myös rakentamislakiin lisätyt kaksi uutta olennaista teknistä vaatimusta: rakennuksen vähähiilisyys ja elinkaariominaisuudet. Nämä vaatimukset ovat keskeisiä tekijöitä, jotka muovaavat tulevaisuuden rakentamiskäytäntöjä, ja ne asettavat uusia haasteita myös rakentamisen ammattilaisille.
Koska betoni on julkisivujen ja parvekkeiden yleisin rakennusmateriaali Suomessa, on tärkeää, että kiinnitämme huomiota betonirakenteiden kestäviin ratkaisuihin ja kehitämme alan toimintamalleja.

Jokaisella päätöksellä korjaamisen, uusimisen tai hallitun loppuun käytön puolesta on pitkäaikaisia vaikutuksia ympäristöömme, joten päätöksentekijöillä on merkittävä vastuu varmistaa, että ratkaisut ovat aidosti kestäviä.

Rakenteiden kuntotutkimus ohjaa korjausratkaisuihin

Betonirakenteisten julkisivujen ja parvekkeiden korjausratkaisut selvitetään rakenteiden kuntotutkimuksissa. Korjausratkaisujen valinnassa useimmiten turvaudutaan Betoniyhdistyksen vuonna 2013 julkaisemaan (vuonna 2019 päivitettyyn) betonijulkisivujen kuntotutkimusohjeeseen (BY42) ja sitä tukevaan vuonna 2014 julkaistuun tilaajan ohjeeseen. Ohjeisiin perustuen kuntotutkimuksiin sisällytetään betoninäytteiden laboratorioanalyysejä, joista tehdään muun muassa seuraavia arviointeja:

• Betonin vaurioitumisen ja rakenteen kunnon selvittäminen (veto- ja tarvittaessa puristuslujuus, pakkasenkestävyys ja pakkasvaurioituminen)
• Raudoitteiden korroosioriskin arvioiminen (betonin karbonatisoituminen poranäytteistä ja tulosten vertaaminen terästen peitekerrosten mittauksiin)
• Tarvittaessa rakennusmateriaaleissa olevien haitta-aineiden sekä betonin kloridipitoisuuksien selvittäminen

By42 Ohjetta voidaan soveltaa lähes kaikenlaisten betonijulkisivujen ja parvekkeiden kunnon selvittämisessä. Ohjetta on kuitenkin käytettävä harkitusti soveltaen siten, että kunkin kohteen erityispiirteet tulevat otetuiksi huomioon. Ohjeessa käsitellään rakenteet ja vauriotyypit, erilaiset korjaustavat ja niiden soveltuvuus sekä käytettävissä olevat tutkimusmahdollisuudet.

Ohjeet on laadittu vanhan rakennusmääräyskokoelman ollessa voimassa, jolloin lait ja asetukset eivät ole ottaneet juurikaan huomioon esimerkiksi rakentamisen vähähiilisyytä. Nykytiedon mukaista laskentamallia tai päästötietokantaa rakennusmateriaalien hiilijalanjäljen laskemiseksi ei tuolloin ole ollut käytössä. Myös tutkimuslaitteet ovat kehittyneet viimeisen vuosikymmenen aikana ja esimerkiksi rakenteita rikkomattomat menetelmät ja mittalaitteet voisivat antaa lisäarvoa betonirakenteiden korjausten optimointiin.

Korjausvalinnan optimoinnissa oikein ajoitetut ja mitoitetut korjaustoimenpiteet ovat tärkeässä roolissa. Julkisivuyhdistyksen laatimat JUKO-ohjeistukset ja erityisesti osan B2 liitteet tukevat asiantuntijaa oikean korjausmenetelmän valinnassa ja antavat kattavaa tietoa kustannuksista ja käyttöikäennusteista eri menetelmille.

Tässä artikkelissa käsitellään betonijulkisivujen ja -parvekkeiden korjausprosessien nykytilaa, verrataan niitä infrarakentamisen puolella käytössä oleviin prosesseihin sekä tuodaan esiin kehitysajatuksia siitä, kuinka aiemmin opittuja toimintamalleja voitaisiin jatkojalostaa esimerkiksi panostamalla tarkempiin kuntotutkimusmenetelmiin betoniraudoitteiden korroosiotilan arvioimiseksi
julkisivuhankkeen sisällön optimoinnin näkökulmasta.

Betonijulkisivujen ja parvekkeiden kuntotutkimukset ja korjaussuunnittelu ovat monitahoisia prosesseja

Betonijulkisivujen kuntotutkimusohjeessa BY42 kerrotaan havainnollisesti siitä, miten kuntotutkimuksen analyysivaiheessa joudutaan käsittelemään suurta määrää erilaisia tietoja, havaintoja ja mittaustuloksia. Esimerkiksi pelkkä tekninen tarkastelu rakenteen kunnon vaikutuksesta korjaustapaan on jo itsessään monitahoinen prosessi, jota BY42:n suuntaa antava kaavio (Kuva 1) kuvaakin erittäin havainnollisesti.

Tämän teknisen arvioinnin siirtyessä tilaajan pöydälle sitä tulisi täydentää erilaisilla näkökulmilla ja lisäselvityksillä kokonaiskäsityksen muodostamiseksi. Arvioinnissa tulisi ottaa huomioon esimerkiksi investointi- ja elinkaarikustannukset, hiilijalanjälki ja -kädenjälki, kiinteistön käyttötarkoitus nyt ja tulevaisuudessa, energiatehokkuus, käyttö- ja paloturvallisuus sekä rakennetun ympäristön estetiikan ja arkkitehtuurin säilyttäminen.

Oikean korjausratkaisun valinnassa voidaan puhua laajasta monitavoiteoptimoinnista, joka useimmiten vaatii useamman erikoisosaajan asiantuntemusta sekä hankeohjausta tilaajan puolelta. Purkavaa korjausta on asiantuntijan aina helppo suositella, mutta nykyisen lainsäädännön ollessa voimassa on hyvä kysyä, onko rakenteen kokonaan uusiminen kestävän rakentamisen näkökulmasta aina perustelua, ja onko rakenteiden uusiminen aina taloudellisin vaihtoehto korjaushankkeessa? Myös betonirakennetta korjattaessa korjausasteen optimointiin tulisi kiinnittää huomiota, onko esimerkiksi terästen korroosiosuojaus ja laastipaikkausmäärät aina mietitty loppuun saakka vai voitaisiinko niitäkin minimoida tarkemmalla korroosioasteen selvittämisellä huomioiden rakennetta kosteudelta suojaavat tekijät?

Haasteita osaamisessa sekä tilaajien että asiantuntijoiden puolella

Myöskään tilaajan halukkuus investoida tutkimus-/analysointivaiheeseen ei aina ole itsestään selvää. Tähän sanonta ”köyhällä ei ole varaa ostaa halpaa” sopii hyvin, sillä betonirakenteiden kohdalla investointi erityisasiantuntijuuteen kuten kuntotutkimuksiin ja -analyyseihin voisi johtaa huomattaviin säästöihin, mikäli purkavan korjauksen sijaan pystyttäisiinkin tekemään valinta esimerkiksi rakenteen turvallisesta käytöstä loppuun tai jatkaa käyttöikää tekemällä oikein mitoitettuja korjauksia uusimisen sijaan.

Korjaustavan optimoinnissa yksi ongelmista on se, että valitettavan harvoin tilaaja ostaa ulkopuolista osaamista siinä vaiheessa, kun kuntotutkimuksien tarjouspyyntöä ollaan laatimassa. Rakennukset eivät useimmiten noudata tilaajan ohjeiden mukaisia perusrakennustyyppejä, jolloin näytteenoton ja kuntotutkimuksen suunnittelu edellyttäisivät ammattitaitoa. Tästä huolimatta kuntotutkimusten tarjouspyyntöjä kuitenkin laaditaan ilman asiantuntijan apua yksilöimättä kuntotutkimuksen tehtäviä, laboratoriotutkimuksia ja rakenteista otettavia näytemääriä. Vaikka esimerkiksi BY42 ja sitä täydentävä tilaajan ohje kannustavatkin käyttämään resursseja tutkimusvaiheeseen, usein päädytään tilanteeseen, jossa tutkimusvaihe hankintaan minimisisältöisenä. Konsultin näkökulmasta tilanne on haastava – miksi sisällyttää vähimmäismäärää enempää näytteitä tarjoukseen, jos se tarkoittaa sitä, että jäät hintakilpailun häntäsijoille? Tutkimuslaajuuden muuttaminen ja näytemäärien nostaminen tilauspäätöksen jälkeen on harvinaista, vaikka näitä suositeltaisiinkin kuntotutkijan toimesta kohteeseen perehtymisen jälkeen. Lisäksi tulosten analysoinnissa voi ilmetä tarvetta lisänäytteenotolle tai jatkotutkimuksille. Valitettavan usein kuntotutkimus nähdään ylimääräisenä kuluna eikä sen kriittisyyttä korjaustapojen valinnassa tunnisteta.

Viime vuosikymmeninä julkisivukorjauksiin liittyvä asiantuntijuus Suomessa on alkanut siiloutua. Jopa pienissä ja yksinkertaisissakin hankkeissa betonirakenteen kuntotutkimus-, korjaussuunnittelu- ja kilpailutusvaiheet saatetaan tehdä täysin erillisinä toimeksiantoina. Tämä käytännössä usein johtaa siihen, että asiantuntija vaihtuu tiheästi, jolloin tiedonkulku ja kokonaiskäsitys itse ongelmasta alkaa hämärtyä. Riskinä onkin, että betonirakenteen kunnosta tehdään vääriä tulkintoja ja johtopäätöksiä, jolloin päädytään joko yli- tai alikorjaamaan rakennetta.

Olisikin hyvä, että tilaajat vaatisivat alan toimijoilta pätevyyksiä, referenssejä vastaavista kohteista sekä valittavan henkilön sitoutumista tehtävään. Myös siiloutumista olisi hyvä välttää ja suunnittelutoimistojen tulisikin kannustaa asiantuntijoitaan monipuoliseen osaamiseen eli tässä tapauksessa sekä kuntotutkimus- että korjaussuunnittelutehtävissä toimimiseen. Kuntotutkimus- ja suunnitteluosaamisen rooli on myös oleellinen kilpailutuksen pohjana toimivien eri korjausmenetelmien määräarvioinnissa. Asiantuntijan voisikin olla järkevää laajentaa osaamistaan hallitusti myös rakennuttamistehtäviin.

Betonirakenteisten julkisivu- ja parvekekorjausten osalta oleellisia pätevyyksiä ovat muun muassa:

• Betonirakenteiden kuntotutkija (betonirakennukset)
• Betonirakenteiden korjaussuunnittelija (materiaalitekninen korjaus)
• Betonirakenteiden suunnittelija.

Vain harvalla asiantuntijalla on hallussaan nuo kaikki edellä mainitut pätevyydet.

Raudoitteiden korroosion arviointi

Raudoitteiden korroosio on yksi suurimmista betonirakenteiden ongelmista, sillä se voi johtaa merkittäviin ja laaja-alaisiin vaurioihin, jos sitä ei havaita ajoissa. Korroosioarvion tekeminen on helppoa silloin kun näkyviä korroosiovaurioita on runsaasti ja johtopäätökset rakenteen kunnosta voidaan tehdä jopa ilman tarkempia näytteenottoja ja tutkimuksia. Haastavuus ilmenee silloin, kun rakenne on vielä hyvässä kunnossa eikä tuolloin ylipäänsä osata edes tunnistaa tutkimuksen tarvetta. Myöskään hyväkuntoisen rakenteen porailu ei välttämättä kuulosta hyvältä, vaikka näytteiden analysoiminen voisikin antaa elinkaaren hallinnan kannalta oleellista tietoa. Ongelman ydin piileekin juuri tässä – oikein ajoitetuilla ennakoiduilla tutkimuksilla ja korjauksilla voitaisiin jatkaa elinkaarta huomattavasti ja saada korroosiovaurioituminen pysähtymään, mutta miten kiinteistönomistajat saadaan heräämään ja teettämään tarvittavat tutkimukset oikea-aikaisesti?

Tutkittava rakenneosa ja sitä ympäröivät olosuhteet on hyvä tuntea tarkasti

Teräsbetonirakenteen kuntoa arvioidessa on hyvä huomata, että ympäröivät olosuhteet vaikuttavat merkittävästi korroosion etenemiseen. Kuten BY42:n kuvaaja esittää, sateelta suojattu rakenne voi karbonatisoitua nopeasti korroosionopeuden ollessa hidasta. Sateelta alttiissa rakenteessa tilanne voi taas olla päinvastainen.

Koska korroosion kehittyminen on erittäin yksilöllistä ja vallitsevista olosuhteista riippuvaa, on etenkin ehjän betonirakenteen tarkastelu tästä syystä erittäin vaikeaa ja myös tulkinnan varaista. Tapauksissa, joissa raudoitteiden korroosioriski on suuri, olisi hyvä selvittää korroosiotilanne myös raudoitteiden esiin piikkaamisella karbonatisoitumis- ja peitepaksuusmittausten lisäksi. Raudoitteiden esiin piikkaamisella voidaan arvioida korroosionopeutta luotettavammin, jolloin myös rakenteen käyttöikää voidaan arvioida tarkemmin.

Esimerkkinä voidaan käyttää vaikkapa parvekerakenteita: säältä suojassa olevia sisään vedettyjä ja lasitettuja parvekkeita ei kannata arvioida täysin samoilla kriteereillä kuin sateelle alttiita parvekkeita. Sateelta hyvin suojassa olevat parvekelaatat ovat voineet säästyä merkittävältä korroosiotekijältä eli kosteusrasitukselta, jolloin korroosioriski ja -nopeus ovat alhaisemmat. Myös ulokeparvekkeet, joissa vetoteräkset ovat yläpinnassa voivat todellisuudessa olla hyvässä kunnossa edellyttäen tietysti sitä, että laatan yläpinnan vedeneristystä on huollettu ja kunnostettu säännöllisesti.

Korroosion rakenteellinen vaikutus on ensimmäisten halkeamien syntymisestä esteettinen ja rakenteen kantavuus heikentyy vasta pidemmälle edenneestä korroosiovauriosta, esimerkiksi kuivassa betonissa teräksen korroosionopeus on lähes olematon. Teräksen poikkileikkauksen pienentyminen vaatiikin vuosia ennen merkittävää vaarantumista kantavuuden suhteen. Toki, betonin lohkeilu tulee ottaa huomioon myös turvallisuustekijänä esteettisyyden lisäksi.

Jotta korjaustapaa päästään optimoimaan, tutkimuksissa onkin tärkeää niin sanotusti päästä pintaa syvemmälle, ja käyttää oikeita tutkimusmenetelmiä riippuen siitä, tutkitaanko korroosioriskiä vai korroosioastetta.

Useimmiten kuntotutkimukset tehdään minimisisältöisinä

Nykyisten menetelmien ja korroosion arvioinnin luotettavuutta voidaan arvioida esimerkiksi tilaajan ohjeen mukaisessa tyypillisessä pistetalossa, jossa näytemäärät ovat vähimmäismäärien mukaisia. Kuvassa 5 on esitetty tyypillisen pistetalon miniminäytemäärät:

Betonin kunnon selvittämiseksi pistetalon näytemäärät ovat varsin kattavat, mutta ohjeessa ei oteta kantaa paikalliseen näytteenottoon, kuten korroosioasteen selvittämiseen raudoitteita paljastamalla. Jos raudoitteet ovat aktiivisessa korroosiotilassa, joka selviää karbonatiosoitumis- ja peitepaksuusmittausten perusteella, voi tulosten tulkinnassa syntyä tarve korroosioasteen selvittämiselle esimerkiksi raudoitusten esiin piikkaamisella.

Myös näytemääriä nostamalla ja kohdistamalla niitä esimerkiksi NDT-laitteen avulla raudoitteiden kohdalle (huomioiden raudoitteiden merkitys rakenteiden kantavuuteen), voitaisiin saada luotettavampi arvio betonin kunnon lisäksi myös itse raudoitteiden todellisista korroosioasteista. Tärkeintä joka tapauksessa olisi, että jos rakenne ei ole siinä kunnossa, että raudoitteiden korroosiota voitaisiin arvioida ulkoisen vaurioitumisen perusteella, tulisi raudoitteiden todellinen korroosioaste selvittää jollakin keinolla. Näytemäärä tulisikin osata valita ja kohdentaa aina lähtötilanteen mukaan.

Raudoitteiden paikantaminen näyteporauskohtien määrittämiseksi on aina järkevää, koska tällöin näyteporaaminen on hallittua ja tiedetään tarkasti, kohdistuuko näyte raudoitteiden kohtaan vaiko raudoittamattomalle alueelle, jos halutaan betonista esimerkiksi veto- tai puristuslujuusnäyte, mikä ei saa sisältää raudoitteita. Laboratorioilta voidaan myös pyytää arviota poranäytteessä olevan raudoituksen kunnosta, jolloin asiantuntija saa myös toisen osapuolen näkemyksen korroosioasteen määritykseen.

Mitä sitten voisimme oppia infrarakentamisen puolelta?

Tutkimuksissa otettavissa betoninäytteiden määrässä on suuriakin eroja talon- ja infrarakentamisen hankkeissa. Infrakohteissa näytemäärät ovat huomattavasti suurempia. Suuremmat näytemäärät selittyvät mm. sillä, että kohteet ovat massoiltaan suurempia, riskiluokiltaan vaativampia ja tavoitteena on usein vaatimustenmukaisuuden osoittaminen. Infrapuolella tilaajan vaatimustaso on usein korkeammalla kuin esimerkiksi yksittäisessä asuinrakennuksen peruskorjaushankkeessa, joissa kohteiden tutkimukset teetetään usein perusmuotoisina noudattaen ohjeiden mukaisia vähimmäisnäytemääriä.

Infrapuolella on käytössä perustutkimuskaluston ja -laitteiden lisäksi muitakin menetelmiä. Tällaisia laitteita ja tutkimusmenetelmiä ovat etenkin ainetta rikkomattomat tutkimusmenetelmät (NDT). Markkinoiden edistyneimmillä laitteilla saadaan betonirakenteiden kunnosta erittäin tärkeää tietoa rikkomatta rakenteita.

Esimerkkejä käytössä olevista ainetta rikkomattomista menetelmistä:

• korroosionmittauslaitteistoa raudoitusten korroosiopotentiaalin havaitsemiseen
• GPR tutka-aaltotutkimuslaitteita erilaisiin rakenteellisiin tutkimuksiin
• ultraäänitutkimuslaitteistoa massiivisten ja jännitettyjen rakenneosien tarkastamiseen
• ilmassa ja vedessä käytettävät kuvantamis- ja mittauslaitteistot

NDT-laitteilla on mahdollista tutkia rakenteita pintaa syvemmältä hyvin kustannustehokkaasti. Riippuen laitteistosta, rakenteiden sisään nähdään jopa useamman metrin syvyyteen (ultraääni). Usein riittävä tarkastelusyvyys on paljon pienempi talorakentamisen kohteissa, jolloin esimerkiksi tutka-aaltolaitteet ovat tähän tarkoitukseen soveltuvia (tarkastelusyvyys jopa 900 mm). Laitteistojen avulla saadaan monenlaisia hyötyjä ja voidaan välttyä osumilta kriittisiin komponentteihin kuten esimerkiksi vesiputkiin. Toki on myös hyvä huomioida, että laitteiden käyttö ja etenkin niillä saatujen tulosten tulkinta vaatii erityisasiantuntijuutta.

Jo kenttätutkimusten aikana saadaan arvokasta tietoa siitä, mitä rakenteet pitävät sisällään, koska mittausdatasta saadaan reaaliaikaista tietoa. Esimerkiksi tutka-aaltolaitteistolla saadaan rakenteesta laajennettu todellisuus -näkymä (Kuva 6), joka voidaan viedä tablettitietokoneella rakenteen päälle tarkastelujen avuksi. Näkymän avulla on helppo osoittaa missä esimerkiksi raudoitukset tai putkistot kulkevat rakenteessa. Tavanomaisten raudoitusten lisäksi selville saadaan myös ruostumattomat raudoitukset. Näkymän avulla voidaan luotettavasti osoittaa esimerkiksi näytteenottopaikat tai kohdistaa rakenneavaukset haluttuun kohtaan rakenteessa, jolloin näytteenotto on hallittua. Mittaustiedon lopullinen analysointi tehdään kunkin laitteiston tietojenkäsittelyyn tarkoitetulla analysointiohjelmistolla toimisto-olosuhteissa.

Julkisivuhankkeissa suurta osaa näyttelee betonirakenteiset julkisivuelementit. Esimerkiksi sandwich-elementeissä kahden betonisen kuoren välissä sijaitsevien teräsansaiden tutkiminen perinteisin menetelmin on haastavaa. NDT-tutkimuslaitteistolla nähdään skannausten myötä ansaiden sijainnit suhteellisen pienellä vaivalla, jolloin näyteporauksia tai rakenneavauksia saadaan kohdistettua niiden kohdalle kunnon varmistamiseksi.

NDT-laitteistolla on mahdollista tutkia myös jännitettyjä rakenteita. Talonrakentamisessa jännitettyjä rakenteita tulee vastaan etenkin pitkien jännevälien palkeissa ja laatoissa, ontelolaatoissa, kansirakenteissa, vesitorneissa, pysäköintilaitoksissa, lippa- ja kansirakenteissa, laajarunkoisissa halleissa, kuten uimahallit, jäähallit, stadionit, terminaalit ja teollisuuden teräsbetonirakenteet. Mittausdatan avulla saadaan selville mm. jänneterästen injektointien onnistuminen, joista on saattanut syntyä jo rakenteellisia vaurioita tai pahimmissa tapauksissa äkillisen jatkuvan sortuman vaara on ollut mahdollinen.

Infra-puolen hankkeissa puhutaan usein taitorakenteista, kuten satamarakenteista, silloista ja siltoihin rinnastettavista rakenteista, jotka kuntonsa puolesta ovat kriittisen tarkastelun alla. Samaa näkökulmaa tulisi tuoda enemmän esille myös tarkasteltaessa talonrakentamisen kohteita. NDT-laitteiston avulla ja edistyneimpien tutkimusmenetelmien myötä on mahdollisuus tehdä tarkempia analyyseja kaiken tyyppisistä rakenteista.