Diplomityö, Anssi Luoma, Aalto yliopisto 2023

Kierrätysmateriaalien käyttö on keskeinen osa kestävää kehitystä rakennusalalla. Tässä tutkimuksessa tarkastellaan Turun seudulta saatujen kierrätysmateriaalien soveltuvuutta sullotun maan sekä valumenetelmällä rakennetussa ei-kantavassa muurirakenteessa.

Perinteisessä sullotun maan menetelmässä kosteaa luonnonmaata tiivistetään muotin sisään. Muotti voidaan poistaa välittömästi maan tiivistämisen jälkeen, jolloin jäljelle jää tiivistetystä maasta muodostuva rakenne. Valumenetelmää tutkittiin keskittyen erityisesti esivalettuihin lukkiutuviin betonielementteihin. Niiden avulla voidaan valmistaa yhteen liitettäviä elementtejä, jotka mahdollistavat tehokkaan rakentamisen. Molempia tekniikoita käyttäen tavoitteena oli luoda kierrätysmateriaaleista ympäristöystävällinen rakennusmateriaali. Molempien rakennustapojen sekä luodun materiaalin tärkein ominaisuus on puristuslujuus.

Tässä tutkimuksessa sideaineina käytettiin biopohjaista lento- ja pohjatuhkaa, masuunikuonaa ja CEM III/B:tä. Kiviaineksena on käytetty betonimursketta ja kivituhkaa. Sementtiä on käytetty pieninä määrinä massojen aktivaattorina, jolloin sen kokonaispitoisuus oli 3,33–5,00 massaprosenttia materiaalien kuivamassasta. Kierrätysmateriaalien ominaisuuksia ja soveltuvuutta tutkittuihin rakennusmenetelmiin arvioitiin laboratoriokokeilla. Tutkimuksessa keskityttiin materiaalien puristuslujuuden määrittämiseen käyttämällä ultraäänipulsseja sekä yksiaksiaalista puristuskoetta. Myös jäätymis-sulamissyklien
vaikutusta materiaalien ominaisuuksiin tutkittiin. Kustakin sarjasta testattiin kuusi näytettä, joista kolme altistettiin jäätymis-sulamissyklit ja kolme testattiin ilman altistumista jäätymis-sulamissykleille. Kierrätysmateriaaleja käytettäessä sullotun maan menetelmällä saavutettiin korkeammat puristuslujuudet kuin valumenetelmällä. Kun sullotun maan näytteet olivat kovettuneet 28 päivää, niiden puristuslujuudet vaihtelivat 3,1–18,1 MPa:n välillä. Kun taas valumenetelmällä valmistettujen näytteiden puristuslujuudet vaihtelivat välillä 0,8–11,2 MPa. Jäätymis-sulamissyklien vaikutus sullotun maan tekniikalla valmistettuihin näytteisiin oli lähes merkityksetön ja Stora Enson lentotuhkaa käytettäessä, näytteiden maksimaalinen puristuslujuus oli korkeampi jäätymis-sulamissyklien jälkeen. Sitä vastoin valumenetelmällä valmistettujen näytteiden puristuslujuus laski keskimäärin 37 %, kun ne altistettiin jäätymis-sulamissykleille.

Kierrätysmateriaalien käyttö sekä valamis- että sullotun maan menetelmällä soveltuvat parhaiten yksinkertaisiin, ei-kantaviin rakenteisiin, jotka eivät vaadi korkeita rakenteellisia ominaisuuksia, kuten suurta puristus-, veto-, tai leikkauslujuutta. Kierrätysmateriaalien käytön suurin etu on niiden pieni hiilijalanjälki verrattuna esimerkiksi perinteiseen betoniin.