Betonin uudet muodot – osa 1

Ympäristö muuttuu ja rakentaminen sen myötä. Ilmaston lämpeneminen on aiheuttanut paineita myös rakennusteollisuuteen hiilidioksidipäästöjen minimoimiseen. Haastetta ja painetta aiheuttaa tavoite pysäyttää ilmaston lämpeneminen 1,5 asteeseen. Tämä vaatii globaalia muutosta sekä ajatustavan muutosta, rakentamisessa muutospaine kohdistuu etenkin käytettäviin rakennusmateriaaleihin ja niiden valmistukseen. Katsahdamme tällä viikolla betonin uusiin muotoihin ekologisuuden näkökulmasta.
 

Betonin kohdalla muutospaine on erityinen sementin valmistuksessa ilmenneiden kovien hiilidioksidipäästöjen vuoksi. Sementille haetaan kiivaasti korvaajaa, koska jo käytetyt tehostamistoimenpiteet eli käytännössä energiatehokkaampi kalkkikiven polttoprosessi on viety pitkälti maksimiinsa. Energiatehokkaat polttoprosessit eivät silti ole kantautuneet joka maailman kolkkaan, mutta huomio tulee kiinnittymään enemmänkin itse materiaaliin.
 

Vaativammat päästötavoitteet kirittävät tältä osin kehitystä innovaatioiden muodossa, alkaen niin suunnitteluun ja jatkuen sitä myötä työmaallekin. Pitäkäämme siis pieni katsaus mahdollisesti tulevaan. Pidämme nyt katsauksen ekologisesta näkökulmasta.

Ensi viikon artikkelissa katsahdamme uusiin suunnitteluasteelle vaikuttaviin ratkaisuihin ja innovaatioihin.

(Teräs)betoni on yleistynyt rakennusmateriaalina laajalti, koska betoni kestää puristusta ja teräs vetoa sekä materiaalia on saatavilla yleisesti(Teräs)betoni on yleistynyt rakennusmateriaalina laajalti, koska betoni kestää puristusta ja teräs vetoa sekä materiaalia on saatavilla yleisesti

Ilmaa puhdistavat betonilaatat ja -kivet

Kohonneet ilman typpioksidipitoisuudet kohoavat erityisesti ruuhka-aikoina kaupungeissa ja nyt on haettu ratkaisua typpioksidipitoisuuksien vähentämiselle. Betonin osalta on kehitetty betonilaattoja ja -kiviä, jotka ovat päällystetty titaanidioksidilla. Titaanidioksidi reagoi auringon uv-säteilyn kanssa fotokatalyyttisesti. Sen seurauksena ilman typpioksidi sitoutuu betonilaattaan vaarattomaksi yhdisteeksi. Yhdiste huuhtoutuu esimerkiksi sateen myötä pois kivetyksiltä.

Pystytäänkö tällä menetelmällä saavuttamaan merkittävää vaikutusta ilmansaasteisiin? Alustavat tutkimukset vaikuttavat lupaavilta, mutta tutkimuksia pitää vielä tehdä jatkossakin, jotta saadaan selvyys pitkän aikavälin vaikutuksista ilmaa puhdistavien betonituotteiden osalta.

Kiertotalous - betonin kierrättämisen tehostaminen

Tavoitteenamme on säilyttää rakas maapallomme myös tuleville sukupolville, kiertotalous on yksi keino tähän. Kiertotalouden ajatuksena on pitää raaka-aineet mahdollisimman hyvin kierrossa ja pitää jätteiden synty minimissä.

Valmistuksen osalta kiertotalous tarkoittaa betonin osalla betonin uudelleenkäyttämistä eri muodoissa ja sementin korvaamista muilla aineilla mahdollisuuksien mukaan, esimerkiksi masuunikuonalla ja lentotuhkalla (hiilivoimalaitosten savukaasujen tuhka), toimenpidettä on jo pidemmän aikaa tehty. Sementtiä ei täysin pystytä korvaamaan, vaan sementtiä on korvattu osin em. materiaaleilla vähentäen näin hiilidioksidipäästöjä.

Betonipintojen hionnassa veden ja betonin sekaista lietettä on pyritty ottamaan talteen ja käyttämään peltojen happamuuden vähentämiseen.

Betonin purkutyöt ovat usein vaativiaBetonin purkutyöt ovat usein vaativia

Betonin päätyessä elinkaaressa loppupäähän eli murskaamiseen, on betonimurskaa pyritty käyttämään kierrätyskiviaineksena katujen ja teiden maarakenteissa. Betonimurska on löytänyt hyvin paikkansa kantavuutta vaativissa täytöissä ja penkereissä.

Teräksen osalta taas teräsromu on ohjattu uudelleen sulatukseen esimerkiksi harjateräksien valmistukseen. Suomessa käytettävä harjateräs on pääosin romupohjaista.

Elementtien osalta on myös voitu joissain tapauksissa käyttää täysin vanhaa osaa uudessa rakennuksessa. Esimerkiksi Helsingin Töölön kisahallin viereen 1960-luvulla rakennettu Kansojen halli, joka siirrettiin seuraavalla vuosikymmenellä automyymäläksi Turkuun.

Sementin korvaaja - geopolymeerit?

Sementti on sidosaineena tärkeä ja olennainen osa betonia. Kalkkikivestä poltettava sementin tuotossa pelkästään sementin polttoon liittyvät tehostustoimenpiteet eivät välttämättä riitä vaan materiaali on vaihduttava. Korkeat hiilidioksidipäästöt sementin valmistuksessa johtuvat kalkkikiven polttamisen yhteydessä tarvittavasta energiasta.
 

Sementin valmistus aiheuttaa arvioiden mukaan 5-8% kaikesta CO2-päästöistä eli osuus on suhteessa valtava pelkästään yhden rakennusmateriaaliin vaadittavan ainesosan osalta.

Osa sementistä voidaan korvata nykyään betonissa esimerkiksi lentotuhkalla. Koko sementin osuutta betonissa ei voi korvata lentotuhkalla eli lentotuhka toimii vain sementin kanssa. Lentotuhkan käyttö ideana ei ole kovin tuore, antiikin roomalaiset ovat jo aikanaan käyttäneet lentotuhkaa osana betonin tyyppistä materiaalia.

Tulevaisuuden sementin korvaaja on vielä auki, mutta erittäin lupaavia tuloksia on saatu geopolymeereillä. Geopolymeerit ovat kemiallisesti toisiinsa sidottavia mineeralipohjaisia aineita. Koostumus voidaan säätää olosuhteita ja käytettäviä ainesosia muuttamalla ja näin ollen valmistaa geopolymeerien avulla tarvittavan tyyppistä betonia. Tuorein esimerkki on taipuva betoni, jota on pystytty kehittämään geopolymeereiden avulla. Geopolymeerien valmistus vaatii myös murto-osan energiasta verrattuna sementin valmistukseen.
 

Ekologinen kamppailu

Ekologisuus on tärkeää myös rakennusmateriaalien osalta ja tässä kohtaa erityisesti betonin valmistuksessa on kehitettävää. Kehitystä kirii yleinen paine hiilidioksidipäästöjen vähentämiseen ja yleisesti ekologisen kuorman vähentäminen.

 
Päivitetty
13.3.2020