{"id":19478,"date":"2021-10-08T10:00:00","date_gmt":"2021-10-08T07:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/betoni.com\/lehti\/?p=19478"},"modified":"2022-09-13T16:13:24","modified_gmt":"2022-09-13T13:13:24","slug":"ekologisen-betonin-ja-betonointitekniikoiden-kehittaminen-arktisella-alueella","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/betoni.com\/lehti\/2021\/10\/08\/ekologisen-betonin-ja-betonointitekniikoiden-kehittaminen-arktisella-alueella\/","title":{"rendered":"Ekologisen betonin ja betonointitekniikoiden kehitt\u00e4minen arktisella alueella"},"content":{"rendered":"\n

Johdanto<\/h3>\n\n\n\n

Betoni-lehdess\u00e4 3\/2019 kirjoitimme yleisesittelyn uudesta ARCTIC-ecocrete-projektistamme, jonka rahoitus tuli Interreg Nord EU-ohjelmasta. Hanke p\u00e4\u00e4ttyi kes\u00e4ll\u00e4 2021 ja t\u00e4ss\u00e4 artikkelissa kerromme sen p\u00e4\u00e4tuloksia. Hankkeessa oli mukana Oulun yliopiston Kuitu- ja partikkelitekniikan yksikk\u00f6, Luulajan teknillinen yliopisto Ruotsista ja Sintef Narvik Norjasta. Oulun yliopistolla tutkimme t\u00e4ysin uusia, viel\u00e4 standardoimattomia pakkasessa kovettuvia sideainereseptej\u00e4. Luulajan ryhm\u00e4 tutki masuunikuonaa sis\u00e4lt\u00e4v\u00e4\u00e4 betonia ja sit\u00e4, miten perinteisen betonin j\u00e4\u00e4tymisenestoaineet soveltuvat ekobetonille. Sintefin rooli oli tutkia vesikiertoista betonin l\u00e4mmitysj\u00e4rjestelm\u00e4\u00e4 sek\u00e4 betonin l\u00e4mp\u00f6tilaa kylmkuljetusten aikana. Teimme aktiivista yhteisty\u00f6t\u00e4 eri alojen teollisuuskumppanien, kuten Saint Gobainin, Oulun Energian, Peabin, HeatWorkin ja Veidekken, kanssa.<\/p>\n\n\n\n

Alhaisen l\u00e4mp\u00f6tilan tiedet\u00e4\u00e4n hidastavan sementin reaktiivisuutta ja lujuuden kehittymist\u00e4, mik\u00e4 viiv\u00e4stytt\u00e4\u00e4 valumuottien tai -kehikkojen poistoa ja pitkitt\u00e4\u00e4 rakennusaikoja. L\u00e4mmitysj\u00e4rjestelm\u00e4t ja esimerkiksi eritt\u00e4in hienoksi jauhettu sementti toki mahdollistavat nopeamman rakennustahdin, mutta kasvattavat energiankulutusta ja hiilijalanj\u00e4lke\u00e4. Kylm\u00e4n s\u00e4\u00e4n haitalliset vaikutukset ovat viel\u00e4 merkitt\u00e4v\u00e4mpi\u00e4 seossementeill\u00e4, jotka sis\u00e4lt\u00e4v\u00e4t sementin hiilijalanj\u00e4lke\u00e4 alentavia teollisia sivuvirtoja, kuten rikastushiekkoja, kuonia tai tuhkia. T\u00e4m\u00e4n vuoksi seossementin k\u00e4ytt\u00f6\u00e4 on v\u00e4ltelty kylm\u00e4betonoinnissa, vaikka pohjoisilla alueilla syntyy valtavia m\u00e4\u00e4ri\u00e4 n\u00e4it\u00e4 mahdollisia seosaineita.<\/p>\n\n\n\n

\"\"
Projektiin osallistuneet tutkimuslaitokset ja heid\u00e4n roolinsa hankkeessa. Kuva: Katja Ohenoja<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Geopolymeerit potentiaalisia kylm\u00e4betonointiin<\/h3>\n\n\n\n

Geopolymeerit ovat lupaavia mahdollisia vaihtoehtoja Portland-sementtipohjaiselle betonille. Tyypillisesti geopolymeerit eiv\u00e4t sis\u00e4ll\u00e4 lainkaan Portland-sementti\u00e4, vaan sideaineena toimii esimerkiksi jokin teollisuuden sivuvirta, joka aktivoidaan reagoimaan ja lujittumaan alkaliaktivaattorilla. Geopolymeereill\u00e4 voidaan saavuttaa parempi reaktiivisuus, suurempi puristuslujuus, paremmat kest\u00e4vyysominaisuudet ja nopeampi kovettumisaika verrattuna Portland-pohjaisiin materiaaleihin tavanomaisessa kovetusl\u00e4mp\u00f6tilassa (20 \u00b0C). ARCTIC-ecocrete-projektissa tutkijat osoittivat, ett\u00e4 masuunikuonapohjainen geopolymeeri kovettuu pakkasessa, jopa -10 \u00b0C:ssa. N\u00e4m\u00e4 geopolyymerit olivat reaktiivisempia, ja niill\u00e4 oli parempi lujuuden kehittyminen ja pakkasenkest\u00e4vyys verrattuna perinteiseen sementtiin: geopolymeerit saavuttivat 4 kertaa suuremman puristuslujuuden. N\u00e4in tarvetta l\u00e4mmitysj\u00e4rjestelmille ja raaka-aineiden esik\u00e4sittelylle ei olisi. Lis\u00e4ksi havaittiin, ett\u00e4 geopolymeerien ominaisuuksia voidaan edelleen parantaa k\u00e4ytt\u00e4m\u00e4ll\u00e4 nyky\u00e4\u00e4n kaatopaikalle sijoitettua eritt\u00e4in hienoa rautaa sis\u00e4lt\u00e4v\u00e4\u00e4 teollista sivuvirtaa. Lis\u00e4ksi tutkimuksessa havaittiin, ett\u00e4 pakkasessa kovetettujen geopolymeerien lujuus palautui, kun l\u00e4mp\u00f6tila nostettiin takaisin huoneenl\u00e4mp\u00f6\u00f6n joko osittain (-10 ja -20 \u00b0C) tai jopa t\u00e4ysin ennalleen (-5 \u00b0C). T\u00e4llaisen geopolymeeribetonin kustannukset arvioitiin 23 % ja hiilijalanj\u00e4lki 87 % perinteist\u00e4 betonia pienemmiksi.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Perinteisen betonin seostaminen ja lis\u00e4aineet<\/h3>\n\n\n\n

T\u00e4m\u00e4n projektin puitteissa ei viel\u00e4 edetty geopolymeerien laboratoriomittakaavan laastikokeita pidemm\u00e4lle. Geopolymeerien lupaavista tuloksista huolimatta puutteellinen lains\u00e4\u00e4d\u00e4nt\u00f6, standardit sek\u00e4 tieto pitk\u00e4n aikav\u00e4lin toimivuudesta ovat rajoittaneet niiden laajaa k\u00e4ytt\u00f6\u00e4 rakennusty\u00f6mailla. T\u00e4m\u00e4n vuoksi projektissa tutkittiin my\u00f6s perinteist\u00e4 sementti\u00e4 ja siit\u00e4 valmistettua betonia, joka sis\u00e4lt\u00e4\u00e4 osittain ymp\u00e4rist\u00f6yst\u00e4v\u00e4llisemp\u00e4\u00e4 seosainetta ja vaadittavia lis\u00e4aineita. Yksi tapa nopeuttaa ekosementin reaktiivisuutta alhaisissa l\u00e4mp\u00f6tiloissa onkin lis\u00e4aineiden ja kiihdyttimien k\u00e4ytt\u00f6. Tulokset osoittivat, ett\u00e4 optimoimalla lis\u00e4aineet yhdess\u00e4 lyhytkestoisen huoneenl\u00e4mm\u00f6ss\u00e4 tapahtuvan esikovetuksen kanssa, saa -10 \u00b0C:ssa kovetettu seossementtilaasti saman 28 p\u00e4iv\u00e4n lujuuden kuin perinteinen 20 \u00b0C:ssa kovetettu sementtilaastin\u00e4yte. T\u00e4m\u00e4n ansiosta l\u00e4mmitysj\u00e4rjestelm\u00e4n tarve arvioitiin merkitt\u00e4v\u00e4sti pienmm\u00e4ksi ja hiilidioksidip\u00e4\u00e4st\u00f6t kutakin 1 m2 l\u00e4mmitetty\u00e4 betonikehikkoa kohti laski 48 kg:sta vain 0,5 kg:aan.<\/p>\n\n\n\n

Toisaalta voitaisiin k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 jo laajalti k\u00e4yt\u00f6ss\u00e4 olevia perinteisen betonin j\u00e4\u00e4tymisenestoaineita, joiden k\u00e4ytt\u00e4ytymist\u00e4 ekobetonin kanssa ei kuitenkaan tunneta. Niinp\u00e4 Luulajan yliopiston tutkimusryhm\u00e4 valmisti masuunikuonapohjaisia ekobetonin\u00e4ytteit\u00e4, jotka sis\u00e4lsiv\u00e4t eri m\u00e4\u00e4ri\u00e4 j\u00e4\u00e4tymisenestoainetta ja masuunikuonaa. Tuloksista havaittiin, ett\u00e4 50 % masuunikuonaa ja 50 % Portland-sementti\u00e4 sis\u00e4lt\u00e4v\u00e4 betonin\u00e4yte, joka oli kovetettu -15 \u00b0C:ssa, saavutti jopa 28 MPa:n lujuuden 28 p\u00e4iv\u00e4ss\u00e4 riippuen j\u00e4\u00e4tymisenestoaineen m\u00e4\u00e4r\u00e4st\u00e4. Laskelmien mukaan t\u00e4m\u00e4n betonin kustannukset olisivat 12 % ja hiilijalanj\u00e4lki 43 % perinteist\u00e4 betonia pienemm\u00e4t.<\/p>\n\n\n\n

\"\"
Osa seosaineista voi parantaa n\u00e4ytteiden pakkasenkest\u00e4vyytt\u00e4.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Vesikiertoinen l\u00e4mmitysj\u00e4rjestelm\u00e4<\/h3>\n\n\n\n

Sintef Narvikin norjalainen tutkimusryhm\u00e4 tutki vesikiertoista l\u00e4mmitys- ja j\u00e4\u00e4hdytysj\u00e4rjestelm\u00e4\u00e4, joka samanaikaisesti tasaa betonin l\u00e4mp\u00f6tilaeroja. Vesikiertoinen l\u00e4mmityj\u00e4rjestelm\u00e4 on uutta teknologiaa, joka perustuu vanhaan keksint\u00f6\u00f6n. P\u00e4\u00e4periaate on yksinkertainen: betonin sis\u00e4\u00e4n valetaan putkia, joiden pinta-ala vastaa vain noin 2 % betonin tilavuudesta. T\u00e4m\u00e4n j\u00e4lkeen valetun betonin l\u00e4mp\u00f6tila on s\u00e4\u00e4dett\u00e4viss\u00e4 kiert\u00e4v\u00e4n veden avulla. Lopputuloksena on parempilaatuinen lopputuote ja mahdollisuus valmistaa ohuita betonirakenteita pakkasessa. Lis\u00e4ksi l\u00e4mmitysj\u00e4rjestelm\u00e4 voi alentaa merkitt\u00e4v\u00e4sti kylm\u00e4betonointikustannuksia, koska sen hy\u00f6tysuhteeksi on m\u00e4\u00e4ritelty 94 %. Kerrostalojen rakennuskustannusten arvioitiin alenevan 34 %. Mik\u00e4li samoja putkia hy\u00f6dynnett\u00e4isiin lattial\u00e4mmityksess\u00e4 rakennuksen k\u00e4ytt\u00f6vaiheessa, kustannukset voivat laskea jopa 65 %. J\u00e4rjestelm\u00e4ll\u00e4 on siis monia lupaavia puolia, mutta t\u00e4ll\u00e4 hetkell\u00e4 vuokrauskulut ovat viel\u00e4 korkeat ja vuokraus on mahdollista vain Norjassa.<\/p>\n\n\n\n

Betonin l\u00e4mp\u00f6tila kylm\u00e4kuljetuksessa<\/h3>\n\n\n\n

Sintef Narvik tutki my\u00f6s betonin j\u00e4\u00e4htymist\u00e4 betonikuorma-autolla ja helikopterilla teht\u00e4vien kylm\u00e4kuljetusten aikana. Betonin l\u00e4mp\u00f6tilan laskun suuruutta ja nopeutta on t\u00e4h\u00e4n menness\u00e4 tutkittu vain v\u00e4h\u00e4n. L\u00e4mm\u00f6nvaihtelun tutkimiseksi Sintef Narvik kehitti omat l\u00e4mp\u00f6tila-anturinsa, jotka sijoitettiin betonin sis\u00e4\u00e4n kuljetuksen ajaksi. Lis\u00e4ksi tutkijat ottivat infrapunakuvia rakennusty\u00f6mailta ja mittasivat muottiin kaadetun betonin l\u00e4mp\u00f6tilan. Mittaukset osoittivat, kuinka t\u00e4rke\u00e4\u00e4 kuljetuksen tarkka ennakointi on: betonin l\u00e4mp\u00f6tila nousi yhden asteen kuorma-auton seisoessa paikallaan kuljettajan lyhyen tauon aikana.<\/p>\n\n\n\n

\"\"
IR-kuva betoniautosta 10 minuuttia saapumisen j\u00e4lkeen. Tien viimeinen osa oli jyrkk\u00e4 yl\u00e4m\u00e4ki<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Sintef on aloittanut kartoituksen uudenlaisen betonikuorma-auton kehitt\u00e4miseksi. Tavoitteena on kehitt\u00e4\u00e4 auto, joka mittaa ja s\u00e4\u00e4telee betonin l\u00e4mp\u00f6tilaa sek\u00e4 kuumina ett\u00e4 kylmin\u00e4 p\u00e4ivin\u00e4. Auton rummun ymp\u00e4rille rakennettaisiin tuulelta suojaava kaappi, johon kanavoitaisiin moottorin l\u00e4mp\u00f6\u00e4 betonin l\u00e4mp\u00f6tilan yll\u00e4pit\u00e4miseksi. L\u00e4mpimin\u00e4 p\u00e4ivin\u00e4 betoni suojattaisiin kuumentumiselta hy\u00f6dynt\u00e4m\u00e4ll\u00e4 liikkuvaa autoa ymp\u00e4r\u00f6iv\u00e4\u00e4 tuulta rummun j\u00e4\u00e4hdytt\u00e4misess\u00e4.<\/p>\n\n\n<\/div>\n

\n
\n
\n
\n

<\/strong><\/p>\n

Yhteenveto<\/h3>\n
\n
    \n
  • Ekosementin k\u00e4ytt\u00f6 kylm\u00e4betonoinnissa on mahdollista lis\u00e4aineiden avulla.<\/li>\n
  • Ekomateriaaleilla voidaan saavuttaa jopa paremmat ominaisuudet ja huomattavasti matalammat kustannukset ja hiilijalanj\u00e4lki verrattuna perinteiseen betoniin.<\/li>\n
  • Vesikiertoinen l\u00e4mmitysj\u00e4rjestelm\u00e4 mahdollistaa betonin l\u00e4mm\u00f6ns\u00e4\u00e4telyn ja ohuiden rakenteiden valun kylmiss\u00e4 olosuhteissa.<\/li>\n
  • Rakennussesonkia voidaan pident\u00e4\u00e4 eik\u00e4 ty\u00f6ntekij\u00f6it\u00e4 tarvitse irtisanoa talveksi, mill\u00e4 voi olla jatkossa merkitt\u00e4vi\u00e4 yhteiskunnallisia vaikutuksia.<\/li>\n<\/ul>\n <\/div>\n
    \n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n<\/div>\n