Paikallavalurakenteisten välipohjien CO2-päästöihin vaikuttavat tekijät
Parkkila, Lauri (2023)
Parkkila, Lauri
2023
Rakennustekniikan DI-ohjelma - Master's Programme in Civil Engineering
Rakennetun ympäristön tiedekunta - Faculty of Built Environment
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2023-10-10
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202309198273
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202309198273
Tiivistelmä
Tämän diplomityön tavoitteena on selvittää, miten paikallavaletun betonilaatan kasvihuonekaasupäästöjä voidaan pienentää. Tutkimus jakautuu kirjallisuuskatsaukseen ja tutkimusosaan.
Kirjallisuuskatsaus käsittelee paikallavaletun välipohjan mitoitusta, laatan kasvihuonekaasupäästöjä sekä maailmalla kehitettyjä ratkaisuja välipohjalaatan päästöjen vähentämiseksi. Kirjallisuuskatsaus tuo myös esille vähähiilisten betonien ominaisuuksia sekä niiden käytössä huomioitavia seikkoja välipohjaa suunniteltaessa. Kirjallisuuskatsauksen tarkoituksena on antaa lukijalle peruskäsitys siitä mihin suuntaan kehitys alalla on menossa ja millaisia rakenteita tulevaisuudessa voitaisiin käyttää.
Tutkimusosuudessa lasketaan paikallavaletun välipohjarakenteen CO2e-päästöjä. Tutkimuksessa esimerkkikohteena toimii viisikerroksinen asuinkerrostalo, johon mitoitetaan paikallavalettu välipohjalaatta, jolle lasketaan raudoituksesta ja betonista johtuvat päästöt. Laatan eri parametrejä, kuten korkeutta, betonilaatua ja raudoitusta, muutetaan ja tutkitaan miten tämä vaikuttaa laatan päästöihin.
Betonin kasvihuonekaasupäästöt koostuvat pääosin sementistä. Vähähiilisissä betoneissa on siten pyritty korvaamaan sementtiä osittain tai kokonaan muilla sideaineilla, mikä vaikuttaa olennaisesti betonin eri ominaisuuksiin kuten lujuus-, kuivumis- ja virumaominaisuuksiin. Betonilaattojen päästöjä on erilaisten sideaineiden käytön lisäksi pyritty vähentämään myös laattaan asennetuilla kevennyskappaleilla tai muuttamalla kokonaan laatan muotoa puristetuksi holvirakenteeksi. Nämä uudet teknologiat vaativat kuitenkin vielä lisää tutkimusta ennen kuin niitä voidaan soveltaa asuinrakennuksissa. Asuinrakentamisen osalta on huomioitava, että ääneneristävyyden vaatimukset usein kasvattavat laatalta vaadittavaa paksuutta, mikä kasvattaa laatan päästöjä. Vähähiilisten betonien käyttöönotossa on nähtävissä myös muita ongelmia. Suurimpana ongelmana voidaan pitää vähähiilisten betonien hidasta alkuvaiheen lujuudenkehitystä. Erityisesti ongelmia tuottaa vähähiilisen betonin käyttö talviaikaan, kun betonin pitäisi saavuttaa 5 MPa:n jäätymislujuus. Lisäksi tietoa vähähiilisten betonien virumaominaisuuksista sekä kuivumisesta on vielä heikosti saatavilla.
Tutkimusosuudessa betonilaatan CO2e-päästöjä saadaan huomattavasti vähennettyä pienentämällä laatan paksuutta sekä muuttamalla betonin lujuusluokkaa tai käyttämällä vähähiilistä betonia. Vaihtoehtoisesti päästöjä voidaan vähentää myös kevennyskappaleita käyttämällä, mutta niiden yhteensovittaminen LVIS-asennusten kanssa voi olla haastavaa. Raudoituksen merkitys laatan kokonaispäästöistä todetaan esimerkkikohteessa olevan vain noin 10 %, joten raudoituksen optimoinnilla ei ole kokonaispäästöjen kannalta esimerkkitapauksessa suurta merkitystä.
Tutkimuksen tuloksena saatiin yksityiskohtaista tietoa siitä, miten eri tekijät vaikuttavat laatan kasvihuonekaasupäästöihin. Tuloksia voidaan käyttää tulevaisuuden projekteissa päätöksenteon tukena välipohjarakennetta valitessa.
Kirjallisuuskatsaus käsittelee paikallavaletun välipohjan mitoitusta, laatan kasvihuonekaasupäästöjä sekä maailmalla kehitettyjä ratkaisuja välipohjalaatan päästöjen vähentämiseksi. Kirjallisuuskatsaus tuo myös esille vähähiilisten betonien ominaisuuksia sekä niiden käytössä huomioitavia seikkoja välipohjaa suunniteltaessa. Kirjallisuuskatsauksen tarkoituksena on antaa lukijalle peruskäsitys siitä mihin suuntaan kehitys alalla on menossa ja millaisia rakenteita tulevaisuudessa voitaisiin käyttää.
Tutkimusosuudessa lasketaan paikallavaletun välipohjarakenteen CO2e-päästöjä. Tutkimuksessa esimerkkikohteena toimii viisikerroksinen asuinkerrostalo, johon mitoitetaan paikallavalettu välipohjalaatta, jolle lasketaan raudoituksesta ja betonista johtuvat päästöt. Laatan eri parametrejä, kuten korkeutta, betonilaatua ja raudoitusta, muutetaan ja tutkitaan miten tämä vaikuttaa laatan päästöihin.
Betonin kasvihuonekaasupäästöt koostuvat pääosin sementistä. Vähähiilisissä betoneissa on siten pyritty korvaamaan sementtiä osittain tai kokonaan muilla sideaineilla, mikä vaikuttaa olennaisesti betonin eri ominaisuuksiin kuten lujuus-, kuivumis- ja virumaominaisuuksiin. Betonilaattojen päästöjä on erilaisten sideaineiden käytön lisäksi pyritty vähentämään myös laattaan asennetuilla kevennyskappaleilla tai muuttamalla kokonaan laatan muotoa puristetuksi holvirakenteeksi. Nämä uudet teknologiat vaativat kuitenkin vielä lisää tutkimusta ennen kuin niitä voidaan soveltaa asuinrakennuksissa. Asuinrakentamisen osalta on huomioitava, että ääneneristävyyden vaatimukset usein kasvattavat laatalta vaadittavaa paksuutta, mikä kasvattaa laatan päästöjä. Vähähiilisten betonien käyttöönotossa on nähtävissä myös muita ongelmia. Suurimpana ongelmana voidaan pitää vähähiilisten betonien hidasta alkuvaiheen lujuudenkehitystä. Erityisesti ongelmia tuottaa vähähiilisen betonin käyttö talviaikaan, kun betonin pitäisi saavuttaa 5 MPa:n jäätymislujuus. Lisäksi tietoa vähähiilisten betonien virumaominaisuuksista sekä kuivumisesta on vielä heikosti saatavilla.
Tutkimusosuudessa betonilaatan CO2e-päästöjä saadaan huomattavasti vähennettyä pienentämällä laatan paksuutta sekä muuttamalla betonin lujuusluokkaa tai käyttämällä vähähiilistä betonia. Vaihtoehtoisesti päästöjä voidaan vähentää myös kevennyskappaleita käyttämällä, mutta niiden yhteensovittaminen LVIS-asennusten kanssa voi olla haastavaa. Raudoituksen merkitys laatan kokonaispäästöistä todetaan esimerkkikohteessa olevan vain noin 10 %, joten raudoituksen optimoinnilla ei ole kokonaispäästöjen kannalta esimerkkitapauksessa suurta merkitystä.
Tutkimuksen tuloksena saatiin yksityiskohtaista tietoa siitä, miten eri tekijät vaikuttavat laatan kasvihuonekaasupäästöihin. Tuloksia voidaan käyttää tulevaisuuden projekteissa päätöksenteon tukena välipohjarakennetta valitessa.