Ilmaston lämpeneminen ja talvien muuttuminen Suomessakin sateisemmiksi vaikuttaa suuresti siihen, miten rakennukset pysyvät kunnossa. Toni Pakkala selvitti väitöstutkimuksessaan ilmastonmuutoksen vaikutuksia olemassa olevaan betonirakennuskantaan. Tulevaisuudessa on tärkeää pitää nykyisistä rakennuksista huolta järkevästi ajoitetuilla kunnossapitotoimenpiteillä.

Nykyisen rakennuskannan, varsinkin säälle alttiiden betonirakenteiden vaurioitumisesta nykyilmastossa on tehty jo pitkään laadukasta tutkimusta Tampereen yliopiston Rakenteiden korjaamisen ja elinkaaritekniikan tutkimusryhmässä. Ryhmässä työskentelevä Toni Pakkala pureutuu väitöstutkimuksessaan siihen, miten ilmastonmuutoksen myötä mahdollisesti muuttuvat ilmasto-olosuhteet vaikuttavat betonirakennuskannan vauriomekanismeihin ja vaurioitumisen nopeuteen. Tutkimus on maailmanlaajuisesti uraauurtava, sillä vaikka ilmastonmuutokseen sopeutumistutkimuksia on tehty runsaasti niin Suomessa kuin ulkomaillakin, ne ovat keskittyneet pääsääntöisesti uudisrakentamiseen, rakenteiden rakennusfysikaaliseen toimintaan tai yksittäisiin vauriomekanismeihin.

”Suomen kerrostalokannasta yli puolet rakennettiin nopean kaupungistumisen vuoksi välillä 1960–1989. Tutkimuksissa on huomattu, että niiden säilyvyysominaisuudet ovat heikot pääasiassa rakennusaikaisen puutteellisen tiedon ja siten puutteellisten vaatimusten vuoksi. Siitä huolimatta rakenteet ovat kestäneet nykyilmastoa melko hyvin”, Toni Pakkala kertoo.

Sisämaahankin rannikon olosuhteet?

Vesi on mukana lähes kaikissa huokoisten materiaalien vauriomekanismeissa. Tulevaisuudessa kosteusrasitustaso tulee nousemaan merkittävästi joka puolella maata. Rannikolla vaurioituminen on ollut sisämaata nopeampaa, lähinnä juuri kosteusrasituksen vuoksi.

”Jo nykyäänkin ankarimmin rasitetut rakennukset rannikolla joutuvat tulevaisuudessa entistä suuremman viistosaderasituksen piiskaamaksi ja sisämaassa puolestaan lähestytään rannikon nykyisiä olosuhteita. Sademäärät kasvavat ympäri vuoden, mutta merkittävintä kasvu on talvikausina, jolloin lämpenemisen vuoksi sade tulee yhä useammin vetenä tai räntänä lumen sijaan. Loppusyksystä ja talvella myös kuivuminen on hitaampaa, koska ulkoilman suhteellinen kosteus pysyy korkeana. Myös pilvisyys lisääntyy, jolloin auringonvalo ja sen lämmittävä vaikutus ovat muutenkin vähäisimmillään Suomen leveyspiirillä”, Pakkala sanoo.

Vaikka tuulen mukana julkisivuille päätyvä vesisateen eli viistosateen määrä kasvaakin, Suomen oloissa tyypilliset betonirakenteiden vauriomekanismit, kuten pakkasrapautuminen ja raudoitteiden korroosio, eivät kuitenkaan välttämättä kiihdy merkittävästi. Pakkasrapautuminen vaatii veden lisäksi myös jäätymis-sulamissyklejä. Rannikolla ne vähenevät lämpötilojen noustessa, mutta sisämaassa niiden määrä pysyy nykyisellä tasollaan.

”Kosteus saattaa myös hidastaa reaktiota, jossa betonin teräksiä suojaava alkalisuus vähitellen poistuu. Toisaalta ilman hiilidioksidipitoisuuden kasvu nopeuttaa sitä ja samalla kosteuden kasvu nopeuttaa merkittävästi terästen ruostumista, kun se lopulta pääsee alkamaan”, Pakkala selittää.

Uudet rakennukset kestävät ilmaston muuttumista

Toni Pakkala havaitsi tutkimuksessaan myös, että nykymääräysten mukainen betonirakentaminen kestää muuttuvan ilmaston rasitukset. Huolehtiminen olemassa olevasta rakennuskannasta, jolla ei vastaavia ominaisuuksia ole, nousee kuitenkin merkittävään rooliin.

”Ilmastonmuutoksen myötä rakennusten kunnossapitosyklien tulee lyhentyä ja niiden vauriotilannetta tulee seurata yhä tiheämmin kuntotutkimuksilla. Näin mahdollisesti nopeutuviin vauriomekanismeihin voidaan reagoida ajoissa ja estää tai hidastaa niiden etenemistä. Kasvavan viistosaderasituksen hillitsemiseen on myös paljon perinteisiä, hyvin tunnettuja menetelmiä, kuten räystäät. Niillä pystytään alentamaan rakennusten kovimmalla rasituksella olevien yläosin rasitusta merkittävästi. Myös esimerkiksi puustolla ja järkevällä aluesuunnittelulla voidaan vaikuttaa rakennusten säilymiseen paremmassa kunnossa”, Pakkala sanoo.

Saarijärveläissyntyinen Toni Pakkala työskentelee tällä hetkellä projektipäällikkönä Tampereen yliopiston Rakenteiden korjaamisen ja elinkaaritekniikan tutkimusryhmässä ja korjausrakentamisen erikoisasiantuntijana Renovatek Oy:ssä sekä toimii Julkisivuyhdistys ry:n hallituksen puheenjohtajana.

Diplomi-insinööri Toni Pakkalan rakennustekniikan alaan kuuluva väitöskirja Assessment of the Climate Change Effects on Finnish Concrete Facades and Balconies tarkastetaan julkisesti Tampereen yliopiston rakennetun ympäristön tiedekunnassa perjantaina 14.2.2020 klo 12 Hervannan kampuksella Rakennustalon salissa RG202 (Korkeakoulunkatu 5, Tampere). Vastaväittäjänä toimii professori Tore Kvande NTNU Trondheimista. Kustoksena toimii dosentti Jukka Lahdensivu Tampereen yliopiston rakennetun ympäristön tiedekunnasta.

Väitöskirjaan voi tutustua osoitteessa http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-03-1423-1.