Mineraalisen rakennusjätteen hyötykäyttö maarakentamisessa

Työn tavoitteena on osoittaa betonimurskeen ympäristökelpoisuus maarakennuskäytössä sekä vertailla betonimurskeen ja luonnonmateriaalien elinkaaren aikaisia ympäristövaikutuksia maarakentamisessa. Teoriaosassa käsitellään betonimurskeen maarakennuskäyttöön vaikuttavaa lainsäädäntöä ja sen mahdollisia ympäristövaikutuksia. Lisäksi käydään läpi neitseellisten maarakennusmate-riaalien otosta aiheutuvia ympäristövaikutuksia. Työn kokeellinen osa koostuu kahdesta osasta: materiaalien haitallisten aineiden liukoisuuden mää-rityksistä ja elinkaariarvioinnista. Liukoisuuden määritykset tehtiin kenttäkokeina luonnonolosuhteissa Lahden tiede- ja yrityspuisto Oy:n Jokimaan pilot-luokan maaperätutkimuskeskuksessa. Lisäksi liukoisuudet määritettiin laboratoriossa valtioneuvoston asetuksen eräiden jätteiden hyödyntämisestä maarakentamisessa vaatimusten mukaisesti. Elinkaariarvioinnissa vertailtiin betonimursketta neitseellisiin maarakennusmateriaaleihin skenaarioissa, jotka sisälsivät materiaalin valmistuksen ja kuljetuksen käyttökohteeseen. Neitseellisiä materiaaleja käytettäessä oletettiin, että betoni loppusijoitetaan kaatopaikalle. Elinkaariarvioinnissa käytettiin Gabi-elinkaarimallinnusohjelmaa ja skenaarioita vertailtiin hiilidioksidiekvivalenttipäästöihin. Lisäksi elinkaariarviointiin otettiin mukaan vielä kehitysvaiheessa oleva menetelmä maankäytön indikaattoreiden määrittämiseen. Menetelmällä tutkittiin soranoton vaikutusta soraharjun maaperän laadulle ennen ja jälkeen soranoton. Tulokseksi liukoisuuden määrityksistä saatiin, että betonimurskekerroksen läpi suotautuneen sade-veden pH nousee hyvin emäksiseksi. pH:n nousu vaikuttaisi korreloivan positiivisesti tiettyjen metallien liukoisuuteen. Huomattavaa on, että kenttäkokeiden liukoisuudet ja laboratoriossa määritetyt liukoisuudet poikkesivat joltain osin toisistaan. Elinkaaritarkastelussa hiilidioksidiekvivalentti päästöjen suhteen suurin päästö aiheutuu, jos betoni loppusijoitetaan kaatopaikalle hyötykäytön sijaan. Maaperän laadun muutoksien määrittämisen menetelmä ei vielä ole käyttökelpoinen lähtötietojen yksinkertaistuksien ja puutteiden takia. Betonimurskeen hyötykäyttö maarakentamisessa ei aiheuta merkittäviä ympäristövaikutuksia, kun altistus vedelle minimoidaan. Lisäksi hyötykäyttö on suositeltava vaihtoehto loppusijoitukselle kaatopaikan rakentamisen ja käytön aiheuttamien ympäristövaikutusten takia.

The aim of this thesis is to demonstrate the environmental acceptability of crushed concrete in earth construction and to compare the environmental impacts in life cycle of crushed concrete and virgin materials in earth construction. The legislation and the potential environmental impacts concerning the use of crushed concrete in earthwork are examined in this thesis. The experimental part of the work consists of two parts: the determination of soluble hazardous substances in earth construction materials and life cycle survey. The determinations of solubility were made as field tests in natural conditions in Lahti science and business park Ltd’s Jokimaa Soil research centre. Additionally solubility determinations were made in laboratory according to the specifications of government decree concerning the recovery of certain wastes in earth construction. Through life cycle survey the use of crushed concrete in earth construction was compared to virgin materials in scenarios that included the manufacturing and transportation of the material to the loca-tion of use. Assumption was made that when using virgin materials the concrete waste is disposed to landfill. GaBi life cycle assessment software was used in life cycle survey and the scenarios were compared through carbon dioxide equivalent emissions. New and developing method of assessing the quality of land in regard of land use was included in life cycle survey. The method was used for studying the quality of land before and after extraction of esker gravel. The result of determining solubility of materials was that the pH of the rainwater percolating through crushed concrete layer increased to very alkaline. Increase in pH appeared to correlate posi-tively with solubility of certain metals. It is notable that there were some differences between solu-bility in field tests and in laboratory. In life cycle survey the biggest carbon dioxide equivalent emissions occur when concrete is disposed to landfill instead of utilization. The method for as-sessing the quality of land in regard of land use isn’t yet usable because of the simplification and deficiency of initial data. The use of crushed concrete in earth construction doesn’t inflict signifi-cant impacts on environment when the exposure to water is minimized. Additionally utilization of crushed concrete in earth construction is recommendable alternative to disposal due to the impacts on environment caused by the construction and use of landfills.