Optimizing Environmental Effects of Prefabricated Concrete Building Frames

Abstract

Diplomityön tavoitteena oli selvittää betonielementtien ympäristövaikutusten riippuvuuksia materiaali- ja valmistustekniikasta sekä käytettyjen betonilujuuksien ja runkoratkaisun vaikutuksia elementtirungon ympäristövaikutuksiin. Diplomityössä laskettiin neljän tilaratkaisultaan vastaavan elementtirungon ympäristövaikutukset. Rungot olivat perinteinen pilari-palkkirunko, moderni pilari-palkkirunko, korkealujuusbetonista valmistettu pilari-palkkirunko ja kantavat ulkoseinät-laatat runko. Tutkittuja elementtejä olivat pilari, palkki, sandwich-seinäelementti ja ontelolaatta. Lisäksi tutkittiin konsolien, Plaano-tasoitteen, pintabetonin, leukapalkin ja suorakaidepalkin ympäristövaikutuksia.

Tässä tutkimuksessa betonielementtirunkojen ympäristövaikutuksia tutkittiin rajatun elinkaariarvion perusteella. Ajallisesti tutkimus on rajattu raaka-aineiden otosta vaiheeseen, jossa elementit on toimitettu työmaalle.

Diplomityössä tehtiin kaksi kyselyä elementtiteollisuudelle. Kyselyistä saatiin elementtien valmistuksen ympäristövaikutustietoja.

Toimistotalon ympäristövaikutukset muodostuvat rakentamisesta, rakennuksen käytöstä ja rakennuksen hävittämisestä. Rakennusrungon ympäristövaikutuksiin vaikuttavat rakennushetkellä syntyvien kuormien lisäksi muuntojoustavuus, energiatehokkuus ja rakennuksen sijoittuminen.

Betonielementtien ympäristövaikutukset muodostuvat raaka-aineiden valmistuksesta ja otosta, raaka-aineiden kuljetuksesta, betonielementtien valmistuksesta, kuljetuksesta työmaalle, asentamisesta, käytöstä, huollosta ja loppusijoituksesta. Ympäristövaikutuksiltaan merkittävimmät vaiheet ovat raaka-aineiden valmistus ja hankinta sekä betonielementtien valmistus.

Betonin ympäristövaikutukset riippuvat sementin määrästä. Korkealujuusbetonin ympäristövaikutukset /betoni-m[3] ovat suuremmat kuin tavallisella betonilla, mutta suhteutettuna puristuslujuuteen korkealujuusbetoni on tavallista betonia ympäristöystävällisempää.

Kuljetukset muodostavat merkittävän osuuden betonielementtien ympäristövaikutuksista. Tehtaan sijainti markkinoihin nähden vaikuttaa selvästi kuljetusten ympäristövaikutuksiin. Muotinirrotusaineiden kulutus on vähäistä, ja siksi ne eivät ole betonielementtien ympäristövaikutusten kannalta merkittäviä. Betonielementin valmistuksessa kuluu energiaa keskimäärin 1028 MJ/betoni-m[3]. Betonielementtituotannon energiankulutus vaihtelee selvästi vuodenajan mukaan.

Vaihtoehtoisten betonielementtirunkojen ympäristövaikutusten erot ovat pieniä. Parhaimman ja huonoimman vaihtoehdon ero ilmaston lämpenemisen vaikutuksessa on 6 %. Kantavat ulkoseinät-laatat runko oli ympäristöystävällisin. Seuraavaksi ympäristöystävällisin oli korkealujuusbetonirunko.