Pilottihankkeessa olivat mukana myös Consolis Parma ja Työtehoseura (TTS). Hankkeen tarkoitus oli todentaa, että kantavien rakenteiden välinen liitostekniikka mahdollistaa rakenteiden vaivattoman purkamisen ja uudelleenkäytön.
Paine vihreään siirtymään
Kestävä kehitys ja hiilineutraalius ovat tänä päivänä tapetilla maailmanlaajuisesti. Euroopan komissio on asettanut EU-tasoiset tavoitteet hiilineutraaliuden saavuttamiseksi vuoteen 2050 mennessä, ja kyseiset tavoitteet esitetty julkaisussa European Green Deal Strategy [1]. Tavoitteiden tukemiseksi Euroopan komissio on myös julkaissut Circular Economy action plan -dokumentin [2], jossa esitellään konkreettisempia keinoja tavoitteiden saavuttamiseksi eri arvoketjuissa. Rakennussektori, yhtenä em. arvoketjuista, tuottaa yli 35 % koko EU-alueen jätemäärästä sekä 5 – 12 % koko maailman kasvihuonepäästöistä [2]. Sen lisäksi, Eurostatin mukaan [3] rakennussektori käytti 29 % kaikista uusiumattomista raaka-aineista vuonna 2018. Luvut osoittavat, että rakennussektoriin kohdistuu valtava muutospaine ympäristöystävällisempien toimintamallien löytämiseksi.
Yksi kiertotalouden aspekteista on ylläpitää tuotteet, komponentit ja materiaalit mahdollisimman hyvässä käyttökunnossa, jotta ne säilyttäisivät arvonsa koko rakennuksen elinkaaren ajan [4]. Rakenteet ja niiden väliset liitokset voidaan suunnitella mahdollistamaan sekä rakenteiden purkaminen että uusien tilojen muuntojoustavuus. Myös olemassaolevan rakennuskannan potentiaalia voidaan pyrkiä hyödyntämään jos niiden rakenteiden todetaan täyttävän tämän päivän vaatimukset. Näillä keinoilla uusien rakenteiden ja rakennusten tarvetta voitaisiin vähentää tehokkaasti, ja samalla leikata sekä kasvihuonepäästöjen määrää että raaka-aineiden kulutusta.
Pilottiprojektin taustalla
Teräsrakenteiden purettavuutta ja sopivuutta uudelleenkäytettäväksi on jo tutkittu esimerkiksi EU-rahoitetussa PROGRESS-projektissa [5]. Teräsrakenteiden erittäin pienet valmistustoleranssit mahdollistavat mittatarkkojen liitosten käytön, joiden purkaminen ei vaadi sen enempää toimenpiteitä kuin asentaminen. Betonirakenteilla tilanne on kuitenkin toinen, sillä esimerkiksi betonielementtien väliset liitokset vaativat asennustoleranssia työmaalla. Tästä johtuen yhteenliitettyjen elementtien väliin jää usein sauma, joka on täytettävä voimia siirtävällä, paikan päällä tehtävällä juotosvalulla. Saumoihin kovettuva juotosvalu hankaloittaa lähtökohtaisesti rakenteiden purettavuutta ja voi estää niiden uudelleenkäytettävyyden.
Peikon ensimmäiset, pienemmän mittaluokan purettavuuskokeet toteutettiin jo vuonna 2019. Testasimme niissä lyhyiden betonielementtipilareiden purettavuutta ja uudelleenasennettavuutta. Testien yhteydessä kokeilimme erilaisten ankkurointipulttityyppien, kuten HPM® ja COPRA®, irroituskaistojen (muottiöljy, ohuet teräslevyt) vaikutusta elementtien purettavuuteen ja uudelleenkäytettävyyteen. Testien perusteella teimme johtopäätöksen, ettei elementtien välisen, kovettuneen juotosvalun poistaminen siististi ja rakenteita vahingoittamatta ole mahdotonta tai edes haastavaa.
Aimo harppaus eteenpäin
Tuottaaksemme uutta tietoa ja murtaaksemme lisää betonielementtien uudelleenkäytettävyyteen liittyviä negatiivisia ennakkoluuloja, toteutimme vuoden 2021 lopussa pilottihankkeen, jossa testasimme betonielementeistä ja DELTABEAM® Green -liittopalkeista pystytetyn kantavan rungon purettavuutta sekä uudelleenkäyttöä samaan tarkoitukseen. Asennustoiminnasta vastasivat yhteistyössä Peikko On-Site Services Oy ja TTS:n opiskelijat.
- Lähdimme mukaan tähän hankkeeseen, koska kestävä ja laadukas rakentaminen sekä kiertotalouden edesauttaminen ovat meille keskeisiä teemoja. Rakennusten ja rakenneosien elinkaaren maksimoiminen ovat tärkeimpiä tapoja, joilla rakennusten ekologisuutta voidaan parantaa. Rakenteiden toteuttaminen purettaviksi ja uusiokäytön ennakkosuunnittelu auttavat jatkamaan niiden elinkaarta uudessa käyttökohteessa, kommentoi TTS:n kehitys- ja asiakkuuspäällikkö Jukka Jaakkola.
Rungon sivumitat olivat 6 m x 8 m ja betonipilarien korkeus 3 m. Kantava välipohjarakenne muodostui 320 mm korkeista DELTABEAM® Green -liittopalkkiprofiileista (teräsmateriaalin kierrätysaste vähintään 90 %) ja Parman vähähiilisistä ontelolaatoista, joiden valmistuksen tuottamat hiilidioksidipäästöt ovat PARMA Green™ -teknologian ansiosta 50 % pienemmät kuin tavallisilla ontelolaatoilla.
- Kiertotalous ja päästövähennykset ovat ympäristöstrategiamme merkittävimmät osa-alueet. Betonielementtien uudelleenkäyttö kiehtoo meitä erityisesti siksi, että Suomessa kyseinen tekniikka ei ole ollut vielä merkittävästi esillä, vaikka se mahdollistaisi betonin pitkän elinkaaren hyödyntämisen, Consolis Parman teknologiajohtaja Juha Rämö sanoo.
Toinen puoli laattakenttää toteutettiin perinteisesti valettuna ja toinen puoli pääosin valamattomilla saumoilla. Sekä DELTABEAM® Green -liittopalkkien ja betonielementtien väliset että elementtien keskinäiset liitokset suunniteltiin mahdollistamaan rakenteiden vaivaton purku ja uudelleenasennus.
Purkuvaiheessa sahasimme auki valetut laattasaumat, piikkasimme pilarielementtien juurivalut ja avasimme pulttiliitokset. Ennen purkamisen aloitusta asensimme holvituet DELTABEAM® Green -liittopalkeille ja pilarielementeillle. Nostimme toisistaan irroitetut rakenteet hallitussa järjestyksessä ja pinosimme ne asennuspaikan viereen. Viimeinen työvaihe piti sisällään valettujen onteloiden ja ontelolaatan saumojen siivoamisen piikkaamalla, jotta myös valetun kentän laatoista saatiin uudelleenkäytettävät. Yksikään rakenneosa ei vahingoittunut purkuprosessin yhteydessä.
Uudelleenasennuksessa sijoitimme kaikki puretut rakenneosat alkuperäisille paikoilleen ja muodostimme pulttiliitokset uudelleen. Koko uudelleenasennus tapahtui yhden aamupäivän aikana, eikä vaatinut merkittävästi poikkeavia työvaiheita ensimmäiseen asennukseen verrattuna. Lopputulemana voimme päätellä, että jo tämän päivän liitostekniikka mahdollistaa omasta puolestaan betonielementtien purettavuuden ja uudelleenkäytön. Mutta saavutetaanko rakenteiden purettavuudella sitten taloudellista kannattavuutta, tai onko uudelleenkäytettävyydellä selkeä, ympäristön kuormitusta vähentävä vaikutus?
Uudelleenkäyttö on sekä taloudellista että ympäristöystävällistä
Purkuprosessiin ja asennuksiin liittyvät materiaali- ja prosessikustannukset oli mahdollista määrittää sekä talous- että ympäristönäkökulmasta. Teimme vertailua kahden erilaisen skenaarion välillä:
1) rungon uudelleenasennus puretuilla rakenneosilla
2) rungon uudelleenasennus uusilla rakenneosilla
Skenaariota 2 varten teimme oletuksen samanlaisesta betonielementtirungosta, jossa liitostekniikka ei kuitenkaan tue rakenteiden purettavuutta ja uudelleenkäyttöä, jolloin samanlaisen rungon uudelleenasennus vaatisi kokonaan uusien rakenneosien toimitusta.
Siinä missä tarkastelimme taloudellisuutta laskemalla materiaaleihin ja prosesseihin liittyviä kustannuksia (€), arvioimme ympäristövaikutuksia määrittämällä niiden tuottamia hiilidioksidipäästöjä (kgCO2). Materiaaleihin ja rakenteisiin liittyviä päästöjä arvioimme pääasiassa valmistuksen ja kuljetuksen näkökulmasta. Arvioinnin konservatiivisuutta lisäsi se, että jätimme huomioimatta skenaarion 2 mukaisen vertailurungon purkuprosessin (esim. puskutraktorilla nurin).
Lopputulemana totesimme, että vaikka purettavuuden ja uudelleenkäytön huomiointi liitosratkaisuissa (skenaario 1) tuottaa ylimääräisiä kustannuksia ja hiilidioksidipäästöjä niin ensimmäisessä rakennusvaiheessa kuin purkuprosesseissakin (timanttisahaus, piikkaus), ovat lopulliset taloudelliset säästöt ja ympäristöhyödyt merkittäviä kun purettujen osien uudelleenkäyttöä verrataan kokonaan uusien rakenteiden tilaamiseen ja toimittamiseen (skenaario 2). Tutkimuksen alaisessa pilottirungossa purettavuuus ja uudelleenkäyttö tuottivat noin 35 % kustannussäästön ja 50 % pienemmän päästömäärän, riippumatta siitä toteutettaisiinko koko välipohjarakenne valetuilla vai kuivasaumoilla.
Katse tiukasti tulevaisuudessa
Pilottihankkeen yhteydessä Peikko ja yhteistyökumppanit ottivat merkittävän askeleen kohti todellisuutta, jossa betonielementtien uudelleenkäyttö on arkipäivää. Vaikka kantavista runkorakenteista on vielä matkaa kokonaiseen rakennukseen, jo pelkkän rungon uudelleenkäytettävyys on merkittävä parannus nykytilanteeseen. Seuraava looginen askel onkin pilottihankkeessa hankitun tiedon hyödyntäminen astetta kompleksisemmassa kokonaisuudessa, johon sisällytetään esimerkiksi seinäelementtien asennus ja kantavien laattojen päälle tehtävät pintarakenteet. Consolis Parman Rämö on myös samoilla linjoilla ja sanoo kannattavansa pilotointia käytännön kohteessa unohtamatta uudelleenkäytettävyyden tuottamien etujen huomioimista elinkaarilaskelmissa.
Työtehoseuran Jaakkola näkee merkittävänä, että alan tekijät koulutettaisiin suoraan purettavaksi rakentamiseen. Lisäksi nykyisille asentajille voitaisiin tarjota täydennyskoulutusta.
- Tärkeintä on ensin viimeistellä konsepti ohjeistuksineen ja saada tilaajakunta ymmärtämään rakenteiden uudelleenkäytön mahdollistamat pitkän tähtäimen edut. Kokonaiskonseptissa tulisi huomioida myös suositukset kantavien rakenteiden päälle tehtävien pintarakenteiden toteutustavoista, jotta helppo purkaminen ja uudelleenkäyttö olisi huomioitu kokonaisvaltaisemmin, Jaakkola arvioi.
Vaikka purettavien elementtien uudelleenkäyttö samaan käyttötarkoitukseen olisi käytännössä mahdollista, uuden käyttökohteen ja -tarkoituksen löytäminen voi siitä huolimatta olla haastavaa, ellei sitä ole suunniteltu tai tiedetä etukäteen. Purettujen ja käytettyjen elementtien systemaattinen hyödyntäminen osana uutta ja tulevaa rakennuskantaa voi vaatia uudenlaista liiketoimintamallia, jossa käytettyjä rakenteita varastoidaan ja ylläpidetään niihin liittyvää tietokantaa. Potentiaalinen tilaaja voisi etsiä tietokannasta omaan käyttötarkoitukseensa sopivia rakenteita ja ostaa uusia rakenteita edullisempaan hintaan. Tietokantaan olisi näin ollen kerättävä tiedot ainakin varastoitujen rakenteiden mitoista, materiaaleista, valmistusajasta ja kunnosta.
Peikon kiertotalousasiantuntijat Jaakko Yrjölä, Heikki Jäämaa sekä Patience Wanjala seuraamassa pilottiprojektin etenemistä.
LÄHTEET:
[1] Communication from the Commission to the European parliament, the European council, the Council, the European economic and social Committee and the Committee of the regions. The European Green Deal. COM(2019) 640 final. Brussels, 11.12.2019.
[2] Communication from the Commission to the European parliament, the European council, the Council, the European economic and social Committee and the Committee of the regions. A new Circular Economy Action Plan. For a cleaner and more competitive Europe. COM(2020) 98 final. Brussels, 11.3.2020.
[3] Eurostat. Material flow accounts in raw material equivalents by final uses of products - modelling estimates. ec.europa.eu/eurostat/databrowser/view/ENV_AC_RMEFD_ custom_717578/default/table?lang=en
[4] ISO 20400:2017. Sustainable procurement – Guidance.
[5] European Recommendations for Reuse of Steel products in Single-Storey Buildings, 1st Edition. Girao, A., Pimentel, R., Ungureanu, V., Hradil, P., Kesti, J. ECCS – European Convention for Constructional Steelwork. 2020.
