Jätteenpolton kuona soveltuu hyvin tie- ja katurakenteiden materiaaliksi

Joonas Kaskinen

Joonas Kaskinen analysoi diplomityössään Fortumin kuonakoerakenteiden pitkäaikaisseurannan tuloksia. Jätteenpolton kuona soveltuu seurantamittausten perusteella hyvin tie- ja katurakenteiden jakavan ja suodatinkerroksen materiaaliksi. Kuona tuottaa tavanomaista kiviainesta paremman routasuojausvaikutuksen, on käytännössä routimatonta ja omaa alempien rakennekerrosten kuormitusolosuhteisiin riittävän mekaanisen kestävyyden.

Joonaksen opinnäytetyö löytyy Treposta: https://trepo.tuni.fi/handle/10024/156511

Mistä aiheesta teit diplomityösi ja mitkä olivat sen päätulokset?

Diplomityöni aiheena oli Jätteenpolton pohjakuonakoerakenteiden pitkäaikaisseuranta ja työn tilaajana Fortum Waste Solutions Oy. Yhdyskuntajätteen polton sivutuotteena syntyy palamattomasta materiaalista muodostunutta pohjakuonaa. Loppusijoittamisen sijaan kuonamateriaalia voisi hyödyntää maarakentamisessa korvaamaan luonnonkiviaineksia. Työn tarkoituksena oli selvittää jätteenpolton pohjakuonan teknistä soveltuvuutta käytettäväksi tien tai kadun rakennekerroksissa.

Kuvaaja koetierakenteiden routanousu- ja roudansyvyysmittauksista
Kuva 1. Roudan syvyyden ja routanousun tarkastelua koerakenteissa

Työn tekeminen perustui Fortumin rakentamista kuonakoekohteista saadun seurantamittausdatan analysointiin. Analyysin pääpaino oli pohjakuonan lämpöteknisissä ja kuormituskestävyys-ominaisuuksissa. Rakenteiden lämpötekninen analysointi pohjautui maarakenteiden routaantumisen teoriasta johdettuihin matemaattisiin malleihin. Näillä laskentamalleilla mittausdatasta takaisinlaskettujen tulosten verifiointiin käytettiin kaupallista elementtimenetelmäohjelmistoa ja analyyttisiä roudan syvyyden laskentamenetelmiä. Pohjakuonarakenteiden kuormituskestävyyttä ja rakennekerrosten jäykkyyden kehitystä tutkittiin koekohteille tehdyistä seurantamittauksista takaisinlaskettujen rakennekerrosmoduulien avulla. Takaisinlaskennassa hyödynnettiin elementtimenetelmäohjelmistoa.

Periaatekuva kerroksellisen rakenteen lämpätilagradientista
Kuva 2. Lämpötilagradienttien määritystä lämmönjohtavuuden laskentamallissa.

Työn tulosten perusteella jätteenpolton pohjakuona soveltuu käytettäväksi tien jakavassa ja suodatinkerroksessa. Pohjakuonan lämmöneristävyys on luonnonkiviaineksia jonkin verran korkeampi, jolloin sillä voidaan joissain tilanteissa päästä ohuempiin rakennekerrospaksuuksiin. Kuonamateriaali todettiin myös routimattomaksi.

Mistä sait diplomityön aiheen?

Professori Pauli Kolisojalta kuulin, että tällaista työtä oltiin teettämässä, kun jäin asiasta luennon jälkeen keskustelemaan. Aihe vaikutti siltä, että siinä voisi olla itseäni kiinnostavia elementtejä. Myöhemmin osoittautuikin, etten ollut väärässä.

Mitkä olivat tärkeimmät prosessissa oppimasi asiat?

Työssä alkuun auttoi huolellinen perehtyminen aiheeseen ennen mittausdatan tarkempaa läpikäyntiä, jolloin sain muodostettua selkeän kuvan mitä tässä ollaan oikeastaan tekemässä. Ajan käytön suunnittelu ja aikataulun luominen tuli oikeastaan tehtyä alun alkaen työn tilaajaa palvelemaan, mutta osoittautui itsellenikin hyödylliseksi, kun projekti ei enää tuntunut niin suurelta kokonaisuudelta. Työn tekemiselle oli myös varattu riittävästi aikaa, jolloin koin hyödylliseksi pitää välillä muutaman ”luovan” tauon kokonaan työn tekemisestä. Taukojen jälkeen asiat tuntuivat taas jotenkin selkeämmiltä ja työtä oli helppo edistää. Tämä tyyli ei tosin välttämättä sovi kaikille.

Miten opintosi tukivat diplomityön tekemistä? Entä työssäkäynti?

Koulun tarjoamat tiedot antoivat hyvän lähtökohdan työn tekemiselle ja nopeuttivat huomattavasti alkuun pääsyä. Esimerkiksi teoriaosuuden kirjoittaminen oli nopeasti pois alta, kun perusjutut olivat hallussa ja vaati vain tietojen kertaamista ja hieman syventämistä. Minulla ei ollut tutkimuksen aiheeseen esimerkiksi työelämän kautta juuri mitään kokemusta eli toisin sanoen kaikki laskelmat on tehty ja työn tulokset johdettu lähes täysin yliopiston kursseilla opeteltuja asioita soveltamalla. Vaikka en vastaavaa työelämässä olekaan tehnyt, antaa alalla työskentely kuitenkin näkemystä ja jonkinlaista näppituntumaa sekä auttaa laittamaan asioita oikeaan kontekstiin.

Mitä muuta haluaisit tuoda esille opinnoista tai diplomityöstä?

Diplomityön teko on mielenkiintoinen testi itselle siitä, miten pystyy perehtymään uuteen aiheeseen ja saamaan siitä tuloksia sekä esittämään niitä muiden ymmärtämässä muodossa. Prosessin aikana saattaa saada vihjettä siitä, onko itsellä kiinnostusta tutkimustyön tekemiseen, vaikkei diplomityötä taidetakaan ”oikeaksi” tutkimukseksi laskea. Tämän työn teko ainakin oli antoisan monipuolista sisältäen itseäni kiinnostavia asioita, kuten datan käsittelyä, ohjelmointia ja fem-mallinnusta. Opinnoissa tulee valtava määrä tietoa ja kaiken sisäistäminen saattaa olla hankalaa varsinkaan, jos ei omaa mitään taustaa aiheista. Kuitenkin yliopiston tarjoamat geotekniikan, mekaniikan ja matematiikan kurssit antavat vahvan pohjan ymmärtää ja analysoida maaperän fysikaalisia ilmiöitä.

Valmistut pian –  mitä seuraavaksi?

Toistaiseksi jatkan työelämässä suunnittelutöiden parissa. Itseäni kiinnostaa sellaiset työtehtävät, jotka edellyttävät jatkuvaa oppimista ja uuden omaksumista. Myös tutkimuspainotteisempi työ saattaisi kiinnostaa.