Maanrakentamiseen kiertotaloutta – valimohiekkaa meluvallirakenteeseen

Maanrakentamisen tarpeisiin käytettään yhä uusia kierrätysmateriaaleja. Tähän kannustavat soran ja kalliomurskeen hupeneminen ja niiden korvaaminen nk. ”uusiomaa-aineksilla” kiertotalouden periaatteiden mukaisesti. Lisäksi sääntelyn (MARA- ja MASA-asetus) uudistaminen sekä taloudelliset tekijät edistävät kierrätysmateriaalien käyttöä. Esimerkiksi tuhkien, betonimurskeen ja ylijäämämaiden käyttö lisääntyy, mikä vaatii uusien menettelytapojen osaamista ja uusiomaa-ainesten toimitusketjujen kehittämistä. Myös valimohiekkojen hyötykäyttö tarjoaa paikallisesti merkittävän uusioraaka-aineen maanrakentamisen tarpeisiin. Toistaiseksi sen käyttö vaatii yleensä kunnan ympäristöluvan, kun monien muiden uusiomaa-ainesten kohdalla riittää MARA-asetuksen mukainen ilmoitusmenettely.

Kirjoittajat: Mitja Päivinen ja Sakari Autio

Valimohiekka-meluvallihanke on kolmen kimppa

Valimoteollisuuden kasvavat jätekustannukset kannustavat valimoita miettimään parempia loppusijoituspaikkoja jätteeksi ja yleensä kaatopaikalle päätyvälle valimohiekalle.  Valimohiekka kiertää prosessissa, jossa elvytystoimenpiteiden jälkeen suurin osa hiekasta päätyy uudelleen käytettäväksi ja pieni, jo parhaat ominaisuutensa menettänyt hiekka siirtyy valimoilla odottamaan kierrätystä tai loppusijoittamista kaatopaikalle.

Karkkilan kaupungin, motocrosskerhon ja Componenta Oy:n yhteistuumin syntyi ajatus, missä valimohiekkaa sijoitettaisiin läheisen motocrossradan meluvallirakenteeseen. Rata sijaitsee Karkkilan kaupungin omistamalla alueella, jossa on myös vedenpuhdistamon lisäksi vanha suljettu kaatopaikka ja nykyinen puhtaiden maiden maanläjityspaikka. Maanläjityspaikka toimii myös osittaisena meluvallina ja uusi meluvalli olisi tarkoitus sijoittaa tämän jatkoksi. Motocrossrata on Suomen ainoita savimaille perustettuja ratoja, ja kansallisten kilpailuiden lisäksi rata tarjoaa riittävästi haasteita myös kansainvälisille, alansa parhaille kuljettajille. Radan lähistöllä sijaitsee muutamia kiinteistöjä, joista lähimmät ovat noin 450 metrin päässä. Suunnitellun meluvallin tarkoitus olisi hillitä juuri näihin läheisiin kiinteistöihin aiheutuvaa meluhaittaa ja toimia myös tapahtumien katsomona. Radan läheisyydessä on Pitkälän teollisuusalue ja kotitalousjätteiden vastaanottokeskus.

Valimohiekka maanrakennusmateriaalina

Valimohiekat voidaan jakaa neljään eri luokkaan, joista suunniteltuun meluvalliin hyödynnettäisiin Componenta Oy:n Karkkilan valimolta syntyvää tuorehiekkaa. Tuorehiekassa sideaineina käytetään bentoniittia ja vettä, joiden avulla saadaan valumuotille mekaanisesti puristaen sen kova muottiaihio.  Muita hiekkoja ovat furaanihiekka, jossa nimensä mukaisesti käytetään kovetteena furaanihartsia.  Alphaset-hiekassa säädellään kovettumista Fenoliformaldehydihartsia ja esteriä käyttäen. Vesilasihiekkaa ei tänä päivänä käytetä Suomen valimoissa, mutta sitä käytetään ulkomailla vielä pienissä määrin. (Meskanen & Höök 2015.)

Hiekan poistuttua kierrosta siihen yleensä sitoutuu haitta-aineita ja raskasmetalleja. Monet valimot ovat testanneet ylijäämähiekkoja MARA-asetusta varten, mutta lähes poikkeuksetta jokin pitoisuus suurimmista sallituista haitta-aineista ylittyy. Sundellin (2019) mukaan MARA-asetus on jopa hankaloittanut valimohiekkojen sijoittamista maanrakennuskohteisiin ja tämän vuoksi kaatopaikat ja niiden eri rakennekerrokset ovat olleet ylijäämähiekkojen tyypillinen loppusijoituspaikka. (Päivinen 2019.)

Ennen valimohiekan sijoittamista kohteeseen, on tiedettävä perustietoja maaperästä ja sen koostumuksesta. Maaperätutkimukset ovat paras tapa saada tietoa maan eri kerroksista, kantavuudesta ja pohjaveden tasosta. Moderni monitoimikaira kykenee selvittämään edellä mainitut asiat helposti. Kairausten yhteydessä otetut maaperänäytteet, viedään tutkittavaksi maalaboratorioon. Tämän jälkeen geoteknikko pystyy arvioimaan suunnitellun rakenteen rakennettavuuden vallitsevaan maaperään.

Karkkilan kaupunki tilasi selvityksen valimohiekkojen hyödyntämisestä meluvallissa Ramboll Oy:ltä ja työn katsottiin sopivan hyvin amk-opinnäytetyön aiheeksi. Ramboll on johtava suunnittelu- ja konsulttitoimintaa tarjoava kansainvälinen yritys, joka työllistää Suomessa 2400 henkeä ja maailmanlaajuisesti työntekijöitä on yli 14 000.

Työn suunnittelu aloitettiin tekemällä mittausohje maastokäyntejä varten. Maastokäynnillä kohde kartoitettiin satojen korkeutta ja koordinaatteja mittaavien pisteiden perusteella. Näistä pisteistä muodostettiin Autocad ja Novapoint ohjelmistoilla maastomallit. Mallien jälkeen voitiin sovitella eri korkuisia ja luiskakaltevuudella olevia vallirakenteita maastoon. Ongelmaksi muodostui kohteen haastavat maastonmuodot. Korkeuseroa saattoi olla parinkymmenen metrin matkalla jopa kymmenen metriä. Alkuperäistä 1:3 luiskakaltevuuteen suunniteltua vallia ei olisi pystynyt toteuttamaan kohteeseen. Suunnittelussa päädyttiin 1:2.5 kaltevuuteen, joka geo-suunnittelijan mukaan on edelleen turvallinen katsomorakenteena ja ei aiheuta vaaraa massojen vyörymiselle.  Luiskakaltevuuden johdosta meluvalli on paikoittain vain noin neljä metriä rataa ylempänä. Vallin pituudeksi saatiin 120 metriä ja pohjan leveydeksi keskimäärin 40 metriä. Massalaskennan mukaan valliin menisi noin 18000 m3 valimohiekkaa, joka tarkoittaisi Componentan Karkkilan tehtaalta noin viiden vuoden ylijäämähiekkoja. (Päivinen 2019, 27.)

Uusiomateriaalien parhaimmistoa

Valimohiekka on teknisiltä ominaisuuksiltaan erinomainen maanrakennusmateriaali. Tuorehiekan sisältämä bentoniitti auttaa hienoa hiekkaa sitoutumaan ja lopuksi rakenne kovettuu lähes sementin tavoin. On sinänsä harmi, että MARA-asetus määrää tiukat rajat esimerkiksi materiaalien haitta-ainepitoisuuksille, mutta haitta-aineiden liukenemista ei mitata mitenkään. Valimohiekan tapauksessa haitta-aineet pysyvät hiekassa ja oikein päällystettynä niistä ei ole ympäristölle ja ihmisille merkittävää haittaa.  Valimohiekoille voisi olla maanrakentamisen parissa suuri kysyntä, mikäli asetuksen vaatimuksissa otettaisiin huomioon myös haitta-aineiden liukoisuus.

Valtioneuvoston asetus eräiden jätteiden hyödyntämisestä maanrakentamisessa eli MARA-asetus edistää kiertotaloutta ja osaltaan vähentää neitseellisten maa-ainesten käyttöä. Asetus määrittää sen piiriin kuuluvien jätteiden haitta-ainespitoisuuksien enimmäismäärät ja jo yhdenkin arvon ylitys johtaa siihen, että jätteelle on haettava sijoituslupa ympäristöluvan kautta. (Valtioneuvosto 2018, 6.)

Karkkilan tapauksessa päädyttiin ympäristöluvan hakuun ja vuosittaisten määrien jäädessä alle 50 000t, luvan käsittelee kunnan ympäristöviranomainen ja käsittelyyn varattava aika on huomattavasti aluehallintoviraston vastaavaa lyhyempi. Opinnäytetyön tuloksia hyödynnetään tulevassa ympäristölupahakemuksessa. Kohteeseen päädyttiin myös tekemään riskinarvio valimohiekkojen korkeiden bentseeni- ja fluoridipitoisuuksien vuoksi. On syytä kuitenkin kiinnittää huomioita, että bentseeni ei liukoisuustestien perusteella liukene valimohiekasta, joten se ei aiheuta terveydelle haittaa vallirakenteessa. Valli tulee tästä huolimatta peittää ja sopivaksi peittopaksuudeksi riittää yleensä 500mm kasvua edistävä pintakerros, joka on erotettu vallirakenteesta maanerotuskankaalla.

Suomi on tilastojen perusteella ikävässä asemassa koskien neitseellisten luonnonvarojen käyttöä. Panostamalla tehokkaampaan kiertotalouteen, muuttamalla asenteita, kehittämällä asetuksia ja alan sääntelyä, voisimme olla edelläkävijöitä uusiomateriaalien käytössä ja säästää merkittäviä määriä luonnonmateriaaleja. Uusiomaa-ainesten käyttö yleensä lisää myös rakentamishankkeen toimijoiden ja tarvittavan dokumentoinnin määrää. Ainesten selkeä tuotteistaminen ja esimerkiksi toimitusketjujen digitaaliset ratkaisut helpottaisivat uusiomaa-ainesten käyttöä maanrakennushankkeiden suunnittelussa ja toteutuksessa.

Lähteet

Jätelaki 7.6.641/2011. Finlex. [Viitattu 27.10. 2018]. Saatavissa: https://www.finlex.fi/fi/laki/ajantasa/2011/20110646

Meskanen, S. & Höök, T. 2015. Muottien valmistus sullomalla. Valimoinstituutti. [Viitattu 25.11.2018]. Saatavissa: http://www.valuatlas.fi/tietomat/docs/vtp_menet_sullottavat.pdf

Päivinen, M. 2019. Käytetyn valimohiekan soveltuvuus meluvallirakenteeseen. AMK-opinnäytetyö. Lahden ammattikorkeakoulu, tekniikan ala. Lahti. [Viitattu 3.2.2019]. Saatavissa: http://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201902202528

Sundell, P. 2019. QESH Manager. Componenta Oy. Haastattelu 3.1.2019.

Valtioneuvoston asetus eräiden jätteiden hyödyntämisestä maanrakentamisessa. Soveltamisohje. Versio 1.3.2018. [Viitattu 27.10.2018]. Saatavissa: http://www.ym.fi/download/no-name/%7B5925E94C-828D-42BC-8023-BBABC7E03AFE%7D/135698

Kirjoittajat

Mitja Päivinen on opiskellut Lahden ammattikorkeakoulussa Energia- ja ympäristötekniikkaa ja valmistuu keväällä 2019. Opinnäytetyön jälkeen hän jatkaa työskentelyä Ramboll Oy:llä suunnittelijana ja keskittyy uusiomateriaalien käyttöön ja kaatopaikkojen eri rakenteisiin.

Sakari Autio toimii ympäristötekniikan lehtorina Lahden ammattikorkeakoulussa.

Artikkelikuva: https://pxhere.com/en/photo/492968 (CC0)

Julkaistu 11.4.2019

Viittausohje

Päivinen, M. & Autio, S. 2019. Maanrakentamiseen kiertotaloutta – valimohiekkaa meluvallirakenteeseen. LAMK Pro. [Viitattu ja pvm]. Saatavissa:
http://www.lamkpub.fi/2019/04/11/maanrakentamiseen-kiertotaloutta—valimohiekkaa-meluvallirakenteeseen/

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *