Finnsementti

Betoni kantaa biotuotetehtaan

Metsä Fibren Äänekosken uusi 1,2 miljardin euron biotuotetehdas on Suomen metsäteollisuuden historian suurin investointi ja valmistuessaan maailman modernein sekä yksi suurimmista sellutehtaista. Betoni on valittu kestävyytensä ja joustavuutensa takia tehdasrakennusten ja valtavia kuormia kantavien rakenteiden päämateriaaliksi.

Projektin vaativuutta lisää se, että uusi biotuotetehdas rakennetaan vanhan toimivan sellutehtaan viereen.


Jos jossain, niin sellutehtaan rakentamisessa aika on rahaa, koska miljardi-investointi pitää saada mahdollisimman nopeasti tuottamaan. Siksi perustustyöt työmaalla ovat jo täydessä käynnissä, samalla kun maailman ensimmäistä uuden sukupolven biotuotetehdasta vielä suunnitellaan niiden päälle.

– Tällainen suuri teollisuusprojekti on siitä erikoinen, että suunnittelu ja toteutus sekä rakentamisen ja prosessin hankinnat käynnistyivät täysillä samanaikaisesti sen jälkeen, kun lopullinen investointipäätös tuli huhtikuussa. Ensimmäinen vuosi mennään rakentajien tarpeiden ja aikataulujen ehdoilla, ja seuraava vuosi asennetaan prosessia ja ruvetaan ajamaan tehdasta ylös, Metsä Fibren rakennuspäällikkö Pekka Salomaa sanoo.

Vuoden 2017 kolmannella neljänneksellä käyttöön otettava tehdas tuottaa vuodessa 1,3 miljoonaa tonnia sellua, jonka kysyntä kasvaa globaalisti – toisin kuin paperin. Tehdas tuottaa korkealaatuisen sellun ohella monipuolisesti erilaisia biotuotteita, biosähköä ja puupolttoainetta.

Biotuotetehdas tukee Suomea myös uusiutuvan energian tavoitteiden saavuttamisessa, sillä paljon energiaa vaativasta selluprosessista huolimatta, tehdas tuottaa sähköä 2,4 kertaa enemmän kuin itse tarvitsee. Tehdas lisää uusiutuvan energian osuutta Suomessa yli kahdella prosenttiyksiköllä.

Ennen kaikkea Metsä Groupiin kuuluvan Metsä Fibren biotuotetehdas on hieno osoitus siitä, että Suomeen kannattaa edelleen tehdä merkittäviä teollisia investointeja. Korkealaatuista pohjoista havukuitua käyttävän tehtaan hintakilpailukyky on hyvä. Se luo omalle alueelleen ja koko Suomeen biotalouteen keskittyneiden yritysten monipuolisen ekosysteemin, joka synnyttää ja tuottaa tulevaisuuden biotuotteita puuraaka-aineesta.

Valmistuttuaan maailman modernein ja omavaraisin tuotantolaitos tuo maahan arvoketjussa 1 500 uutta työpaikkaa, ja investointi lisää Suomen metsien kestävää hyödyntämistä. Mutta jo ennen kuin tehdas pääsee ahmaisemaan prosessiinsa päivittäin tarvitsemansa 240 tukkirekan ja 70 junanvaunun tukkikuormat, tuo rakentaminen talouteen merkittävän piristysruiskeen ja työllistää lukemattoman määrän rakennusalan ammattilaisia suunnittelusta rakentamiseen ja rakennustuoteteollisuuteen. Rakennusajan työllistäväksi kokonaisvaikutukseksi on arvioitu 6 000 henkilötyövuotta, ja rakentamisen ketjussa jokaisen työvaiheen on tapahduttava tarkasti suunnitellussa aikataulussa.

Alueelle rakennetaan myös huomattava määrä uutta infraa, kuten Sito Oy: suunnittelama silta.


Valtava rakennushanke jaettu pieniin osaurakoihin

– Aikataulun hallinnan kannalta on välttämätöntä, että prosessin suunnittelusta toimitetaan rakennesuunnittelun tarvitsemat lähtötiedot aiempien hankkeiden pohjalta määrittelemämme tietojenluovutusaikataulun mukaisesti. Esimerkiksi tietyillä viikoilla pitää prosessin maksimikuormat olla määriteltynä, rakennusten poikkileikkaukset lukkoon lyötynä ja pilareiden paikat katsottuna prosessin tilavaatimusten mukaisesti. Näin rakentamisessa päästään ensin viemään eteenpäin paalutussuunnittelua ja sen jälkeen paikallavaluperustusten ja elementtirungon suunnittelua sekä eri työvaiheita työmaalla aikataulun mukaisesti, Salomaa sanoo.

Hankkeen toteutusmuotona on tilaajavetoinen osaurakointi eli Metsä Fibre toimii käytännössä projektinjohtourakoitsijana ja kohteen päätoteuttajana.

– Rakentamisen hankinnat ostetaan osaurakoina, joita tulee noin sata isompaa kokonaisuutta tehtäväksi. Urakoiden kokoluokka on valittu niin, että myös pienempien yritysten osallistuminen projektiin on mahdollista, Salomaa kertoo. Maailman kymmenen suurimman sellutehtaan joukkoon kuuluvassa biotuotetehtaassa rakennusten kokonaistilavuus on noin 1,1 miljoonaa m³. Rakennusten pilaripalkkirungot tehdään pääosin betonielementeistä. Paikallavalubetonia tarvitaan noin 100 000 m³, etenkin perustuksiin ja laiteperustuksiin sekä jonkin verran myös muihin rakenteisiin.

Betoniterästä toimitetaan ja asennetaan pelkästään paikallavalurakenteisiin lähes 10 000 tonnia eli huimat kymmenen miljoonaa kiloa, kun teräsrakenteiden kokonaismäärä on noin 7 000 tonnia.

Tehdasrakennusten julkisivuissa alemmat osat, missä vaaditaan muun muassa törmäyskestävyyttä, tehdään pääosin betonisista sandwich-elementeistä ja yläosat kevyistä elementeistä.

– Rakennusmateriaalien valinnassa on otettava huomioon prosessin asettamat tekniset vaatimukset ja elinkaari niin, että ne ovat käytön ja huollon osalta riittävän kestäviä, huoltovapaita ja turvallisia materiaaleja. Betoni on teollisuusrakentamisessa hyvä materiaali, koska se täyttää nämä vaatimukset ja siitä voidaan tehdä sellutehtaan suurten kuormitusten edellyttämiä massiivisia rakenteita, Pekka Salomaa sanoo.

Massiivisia valuja perustuksissa

Perustusten osalta rakenteiden massiivisuudesta antaa hyvän käsityksen lokakuussa tehtävä 85 metrin korkuisen eli 13 metriä Helsingin Olympiastadionin tornia korkeamman soodakattilarakennuksen peruslaatan valu.

– Betonia valetaan 5 500 m³, eli valaminen kestää useamman päivän. Työ vaatii betoniasemilta toimitusvarmuutta ja valuporukalta osaamista. Betonin suhteutuksessa meidän täytyy varmistaa se, että lämpötilat pysyvät 55 asteen alapuolella, kun hydrataatio lähtee liikkeelle.Vertailukohteena voisi mainita tuulivoimalat, joiden perustuksiin betonia valetaan tavallisesti noin 500 m³, ja niissäkin rakenteen poikkeuksellinen massiivisuus aiheuttaa suuria vaatimuksia lämpötilan kehityksen hallinnalle. Siinä tärkeä merkitys on muun muassa betonin oikealla suhteutuksella ja seosaineiden käytöllä sementin rinnalla.

Biotuotetehtaan rakennesuunnittelusta vastaa Sweco Rakennetekniikka Oy, jonka teollisuussuunnittelun osastopäällikkö Jouni Hollo on rakennesuunnittelun lisäksi mukana projektin valvonnassa ja ohjauksessa. Hän pitää betonin keskeisenä etuna lujuuden ja kestävyyden lisäksi sen joustavuutta rakennusmateriaalina.

– Betonirakenteiden lujuutta voidaan joustavasti säädellä raudoituksen määrällä vielä suhteellisen myöhäisessä suunnitteluvaiheessa, kun prosessin ja laitteiden kuormitukset varmistuvat. Esimerkiksi teräsrakenteista täyden hyödyn saaminen edellyttäisi hyvin tarkkaa mitoitusta, jota ei voida tehdä silloin, kun kaikkia kuormia ei ole vielä tiedossa, Hollo sanoo.

– Vielä 1980-luvulla ajateltiin yleisesti, että metsäteollisuuden suuret hankkeet suurine kuormituksineen vaativat aina paikallavalurakenteita, mutta nykyisin rungot tehdään lähes kokonaan elementtirakenteisina, Hollo sanoo. Hänen mukaansa kahden vuoden aikataulu on näin mittavassa hankkeessa todella tiukka, ja siksi suunnittelu ja rakentaminen on limitettävä tiiviisti toisiinsa niin, että ne etenevät koko ajan rinta rinnan. Rakenteiden suunnittelu tarkentuu sitä mukaa, kun prosessisuunnittelu etenee.

Betonilla paljon etuja teollisuusrakentamisessa

– On todella innostavaa olla mukana suunnittelemassa tällaista suurta hanketta, joka tähtää suomalaisen metsäteollisuuden kilpailukyvyn varmistamiseen myös tulevaisuudessa, Jouni Hollo kertoo.

Teollisuusrakentamisessa betonin etuna on se, että siitä saadaan lujia rakenteita, jotka kestävät hyvin myös kemiallisia rasituksia.

– Nykyaikainen sellutehdas on hyvin siisti, mutta esimerkiksi jätevedenpuhdistamon rakenteisiin ja joihinkin prosessin osiin kohdistuu melko voimakkaita kemiallisia rasituksia, Hollo sanoo.

Myös sellutehtaan prosessin laitteiden ja putkistojen edellyttämät lukemattomat kiinnitykset on kiinnitystekniikan kehityksen ansiosta nykyisin äärimmäisen kätevää tehdä betoniin.

– Kiinnitykset voidaan tehdä kemiallisilla ja kiila-ankkureilla juuri oikeaan kohtaan työmaalla sitten, kun niitä tarvitaan. Enää ei tarvitse yrittää vielä elementtien valmistusvaiheessa arvata, minne kiinnityslevyjä pitää sijoittaa. Silloin niitä tulee helposti liikaa ja usein kuitenkin lopulta vääriin paikkoihin, Hollo sanoo. Betonirakenteiden poikkileikkausta ja teräsmäärää säätelemällä voidaan toteuttaa myös sellutehtaan erittäin suuria ja painavia säiliöitä sekä muita prosessin osia kannattelevia rakenteita.

– Prosessissa on valtavia, lähes 70 metrin korkuisia, 16 000 tonnin painoisia massatorneja rakennusten katoilla ja suuria siiloja, jotka sijaitsevat kymmenien metrien korkeudessa, kuvaa hankkeen päärakennesuunnittelija ja projektipäällikkö Samu Ristolainen Sweco Rakennetekniikka Oy:stä kantavien rakenteitten kuormituksia, jotka ovat tavanomaista rakentamista huikeasti suurempia.

Valtavia runkoelementtejä ja joustavaa kuorilaattaa

Maailman suurimpiin kuuluvan sellutehtaan betonielementtirungon mittakaava on huomattavasti järeämpi kuin esimerkiksi tavanomaisessa toimistorakentamisessa, mikä asettaa vaatimuksia myös työmaalla käytettävälle nostokalustolle.

– Suurimmat pilarit ovat lähes 40 metrin korkuisia ja painavat jopa 80 tonnia. Pisimmät jännebetonipalkit ovat 45 metrin mittaisia ja painavat 50 tonnia, Ristolainen sanoo. Hänen mukaansa betonirakenteet tekevät mahdolliseksi suuren joustavuuden myös levyrakenteissa, kuten välipohjien kuorilaattaholveissa. Tehdasvalmisteiset esijännitetyt kuorilaatat mitoitetaan niin, että välipohjiin voidaan mihin tahansa kohtaan tehdä jopa 500 mm:n aukko.

– Välipohjiin leikataan prosessisuunnittelun edetessä ja putkistoasennusten yhteydessä timanttiporalla satoja reikiä, mutta se tehdään tällä työmaalla täysin suunnitellusti, Jouni Hollo sanoo. Kuorilaattojen päälle valettava pintavalu teräsverkkoineen ja aukkojen reunoille asennettuine raudoituksineen tekevät välipohjarakenteesta erittäin lujan ja jäykän liittorakenteen, joka kestää sellutehtaan suuria kuormituksia. Välipohjissa yhdistyvät siten esivalmisteisen elementtirakentamisen nopeus ja tehokkuus paikallavalurakentamisen vahvuuksiin.

– Kuorilaattaratkaisulla vältytään paikallavaluholvien vaatimilta tukitorneilta, jolloin kummallakin tasolla pystytään heti työskentelemään, ja työt etenevät runkovaiheessa nopeammin, Pekka Salomaa kertoo.

Puusta otetaan kaikki hyöty irti

Projektin vaativuutta lisää se, että uusi biotuotetehdas rakennetaan vanhan sellutehtaan viereen. Vanha sellutehdas on toiminnassa suurine varastokenttineen, hakealueineen ja rekka- ja junakuljetuksineen siihen asti, kun uusi tehdas otetaan käyttöön. Alueelle rakennetaan samaan aikaan myös huomattava määrä uutta infraa, kuten kuusi kilometriä rautatietä ja uusi silta, jonka suunnittelijana on Sito Oy.

– Uudessa biotuotetehtaassa on panostettu sellun jatkojalosteisiin ja niiden tuotekehitykseen niin, että puusta otetaan irti kaikki, mikä siitä on hyödynnettävissä. Tämä on maailman ensimmäinen sellutehdas, joka on täysin vapaa fossiilisista polttoaineista, mikä on todella hieno asia. Esimerkiksi 160 metriä pitkä sementtiuunia muistuttava meesauuni lämmitetään sellutehtaissa tyypillisesti aiemmin käytetyn raskaan polttoöljyn sijaan tehtaan tuottamalla biokaasulla, Salomaa sanoo.

Teksti: Sampsa Heilä
Kuvat: Metsä Fibre Oy

Finnsementti on ainoa suomalainen sementinvalmistaja. Meillä on 100 vuoden kokemus sementin valmistuksesta. Finnsementti on tasalaatuisen sementin valmistuksen osaaja, teollisuudenalan kotimainen työllistäjä ja vaikuttaja. Valtaosa Suomen sementintarjonnasta tuotetaan Finnsementin Paraisten ja Lappeenrannan tehtailla. Sementin lisäksi tuotevalikoimaan kuuluu erilaisia betonin seos- ja lisäaineita sekä kivirouheita.

HAKU | SIVUKARTTA

Finnsementti Oy
PL 115
Lars Sonckin kaari 16
02601 ESPOO
puh. 0201 206 200
info@finnsementti.fi