Betoni taipuu 3D-maailmaan ja pitsimäisiksi julkisivuiksi

Suorakulmaiset betonitalot ovat jo historiaa Keski-Euroopan modernissa arkkitehtuurissa. Kuitubetoni on antanut betoniarkkitehtuurille aivan uusia vapausasteita. Betonitalo voi olla minkä muotoinen tahansa,  sillä plastinen betonimassa muovautuu mihin vain. Julkisivu voi olla paitsi kolmiulotteinen ja pintakuvioitu myös pitsimäinen. Betoniseinä voi olla paitsi reikäinen myös valoa läpäisevä. Parvekkeet voivat ”leijailla” siroina ja hoikkina sinne tänne siroteltuina tasoina pitkin julkisivua.

Vuoden Betonirakenteessa käytettiin itävaltalaista kuitubetonia, koska suomalaistehtaat eivät vielä taipuneet sen tekoon. Kuva: Chapelle.

Huippuarkkitehdeista varsinkin Zaha Hadid on oivaltanut kuitubetonin tuomat mahdollisuudet. Zaragozan sillan kaarevat rakenteet Espanjassa muodostuvat 29 000 kuitubetonilevyelementistä. Hadid on hyödyntänyt kuitubetonin hoikkuutta ja keveyttä myös portaikoissa.

Kuitubetonilevyt ovat pääroolissa myös Frank Gehryn suunnittelemassa Luis Vuitton-säätiön rakennuttamassa taidemuseorakennuksessa Pariisissa.

Suomalaiset hukkasivat etsikkoaikansa

Partek kehitti 1980-luvulla suurella panostuksella Dimensio-tekniikkaa, jossa ajatuksena oli jyrsiä 3D-muotoja suoraan vahamuottiin. Vaha voitiin kierrättää, ja robotti jyrsi muottia yön aikana.

Tämä hieno oivallus kaatui paitsi 1990-luvun lamaan myös suomalaisarkkitehtien vastustukseen. Koneet myytiin vähin äänin ulkomaille.

Minimalismiin kasvatetut, ankaran betonibrutalismin kyllästämät suomalaisarkkitehdit oli opetettu inhoamaan kaikkea koristelua. Se sai armon vasta, kun tähtiarkkitehdit olivat ensin tehneet siitä maailmalla suosittua. Ensin tuli graafinen betoni ja sitten värikkyys ja 3D-pinnat.


Nämä muutokset alkavat pikkuhiljaa näkyä Suomessakin. Helsingin Arabianrantaan Lontoonkadulle noussut asuinkerrostalo sai Vuoden 2013 Betonijulkisivu -arkkitehtuuripalkinnon harsomaisen keveillä julkisivuillaan. Arkkitehdit Kirsi Korhonen ja Mika Penttinen olivat innostuneet kuitubetonin mahdollisuuksista tutustuttuaan Tanskassa ja Ranskassa sen käyttöön. Suomesta he eivät saaneet ideoimilleen betonijulkisivuille valmistajaa. Parma tutki eri vaihtoehtoja, mutta se ei vielä tuolloin pystynyt tarjoamaan kuitubetoniratkaisua. Parman emoyhtiö Consolis pitää päämajaansa Ranskassa, jossa Lafarge valmistaa Ductal-teräskuitubetonia. Sen tuominen Ranskasta olisi kuitenkin ollut liian kallista.

Valmistajaksi saatiin lopulta itävaltalainen Rieder, jonka kuitubetonilevyjä (Fibre C ja Fibre 3D) tuo Suomeen Seroc Oy. Alkalinkestävällä lasikuidulla vahvistetun betonielementin paksuus Lontoonkadun talossa oli vain seitsemän senttiä. Ohuimmillaan levy on 13 milliä.

Riederin elementtejä käytettiin myös Helsingin Jätkäsaaren Länsisatamankadulle valmistuneessa ATT:n asuinkerrostalossa, johon arkkitehtitoimisto Huttunen-Lipasti-Pakkanen suunnitteli pitsimäiset julkisivut. Se valittiin tammikuussa Vuoden betonirakenteeksi.

Kotimaisia kuitubetonisandwich-elementtejä

Kolmiulotteiset pinnat ovat myös Kuopion kaupunginteatterin laajennuksen vahvuutena.  ALA-Arkkitehtien suunnittelema kohde on Suomen toinen ehdokas Mies van der Rohe -palkinnon saajaksi.

Kuitubetonielementit valmisti Betoniluoma käyttäen PiiMat Oy:n makropolymeerikuitua. Yritykset ovat yhdessä Parocin kanssa kehittäneet uutta tuotetta. Kuitubetonielementtien valmistajien joukkoon on tullut mukaan myös Lipa-Betoni, joka tekee siitä Naarajärven toimitalonsa julkisivut. Lipallakin ”raudoituksena” on PiiMatin polymeerikuitu, sillä tuotteen patentti on kaikkien Betoniteollisuus ry:n jäsenten käytettävissä.

Kehitystyötä kannusti ulkonäkösyiden  lisäksi se, että energiamääräyk-set olivat kasvattaneet julkisivuelementtien paksuutta ja kustannuksia. Siksi tilalle haluttiin ohuempi, kevyempi ja halvempi tuote.

Kuituja eri tarkoituksiin

Suomessa kuituja on käytetty pisimpään kuitusementtilevyjen teossa. Kestävien asbestikuitujen sijaan nykyisin käytetään orgaanisia kuituja. Värikkäillä levyillä on saatu näyttäviä julkisivuja.

Kuitusementtilevyt eivät kuitenkaan ole sama asia kuin kuitubetonilevyt. Niissä materiaalina on sementti ja kiviaines + lasikuitu (mm. FibreC tai 3D) tai polymeerikuidut tai teräskuidut.  Kuitubetonilevyt ovat kovia ja murtuvat huonosti. Ominaisuudet ovat kuten betonirakenteella. Sitten on vielä erilaiset Steni-julkisivulevyt, joissa runkoaines on murskattua kiveä ja sideaineena polyesterikomposiitti.

Kuitubetonilattioissa käytetään halkeilua estäviä polymeerikuituja, joiden halkaisija on alle 0,3 millimetriä. Makrokuituja, joiden halkaisija on suurempi kuin 0,3 millimetriä, voidaan käyttää teräskuitujen tapaan myös betonin jäännösvetolujuuden parantamiseen.

Tanskasta tuodaan ohuita parvekelaattoja

Tanskassa kuitubetoni on tehnyt läpilyönnin parvekkeissa. LO-Rakenne Oy tuo maahan Hi-Con A/S:n kuitubetoniparvekkeita. Yhtiö lupaa, että lähes 300 millimetrin paksuinen betoninen parvekelaatta voidaan korvata alle 100 millin paksuisella kuitubetonilaatalla. Esimerkkejä löytyy jo Tampereelta ja Helsingistä niin uudis- kuin korjauskohteista. Helsingissä sellaiset on muun muassa Unioninkadun asuinkerrostalossa ja Pohjoisrantaan sellaiset on tulossa Korhosen ja Penttisen korjauskohteeseen.

Teollinen muotoilija Topi Äikäs Consoliksesta esitteli tammikuussa betonialan seminaarissa Consoliksen ranskalaisyhtiön Bonna Sablan Marseilleen MuCEM-museoon tekemää pitsimäistä julkisivua, joka on tehty ultralujasta Ductal-betonista. Ductalin puristuslujuus on peräti 200 megapascalia. Moneen tarkoitukseen se on liiankin lujaa ja ennen kaikkea liian kallista ja sopii Äikäksen mukaan lähinnä tuollaisiin monumentaalirakennuksiin.

Consolis kehittää 3D-pintoja

”Perusongelma näissä 3D-rakenteissa on se, että valmistus erityisesti muotin osalta on sen verran kallista, etteivät nämä ratkaisut mene Suomessa läpi. Me Consoliksessa paneudumme siihen, miten tehdä yksilöllisiä 3-ulotteisia betonirakenteita ja -pintoja, ilman että kustannukset nousevat pilviin”, johtaja Jouni Punkki Consoliksesta sanoo.

Ensisijaisesti Punkki näkee käyttömahdollisuuksia arkkitehtonisissa 3D-rakenteissa ja pinnoissa mutta jättää oven raolleen kehitystyölle myös yksinkertaisemmissa rakenteissa.

”Kuitubetonia käytetään silloin kun sitä tarvitaan, mutta se ei ole itsetarkoitus. Kuitutyyppi ja kuitubetoni valitaan tarpeen mukaan”, Punkki sanoo.

Hän lupaa, että yhtiöltä tulee aiheeseen liittyviä pilottiprojekteja jo tänä vuonna.

Äikäksen mukaan betonille voidaan saada kolmiulotteisia pintoja hyvin monenlaisella muottitekniikalla. Kangasmuotissa betoni hakeutuu kankaan jouston mukaan orgaaniseen muotoon. Tanskalaisella Adapalla puolestaan on käytössä kaksoiskaareva, säädettävä muottipinta, jolla saadaan erinomainen pinta.

Mallikappale voidaan valmistaa esimerkiksi 3D-printterillä tai CNC-jyrsimellä ja muotti voidaan valmistaa joustavasta materiaalista, kuten silikonista. Muutamista peruspaloista voidaan koota varsin monimuotoisia pintoja. Osien kiinnittämiseen pitää kuitenkin kiinnittää huomiota.

3D-tulostus on vielä liian kallista

3D-tulostuskin on Äikäksen mukaan mahdollinen, mutta toistaiseksi se on rakentamiseen turhan kallis menetelmä. Ero sarjavalmisteiseen tuotteeseen on helposti kymmenkertainen. Siksi lopputuotteen 3D-tulostus on arkipäivää vasta lähinnä hammas- ja leukakirurgiassa.

Kiinassa ”printattiin” viime vuonna viisikerroksinen betonitalo, mutta käytännössä tuo 3D-tulostus tarkoitti vain suorakaiteen muotoisten, kennomaisten, jälkijännitettyjen elementtipalkkien tekemistä. Samat olisi saatu tehtyä muoteillakin, ja pinta olisi ollut paljon parempi kuin pursottamalla tehty.

Äikäksen mukaan betonin ”tulostuksessa” yhtenä ongelmana on löytää sellainen massa, joka pursuaa suuttimien läpi ja kovettuu välittömästi ennen uutta pursotusta. Myös laatutaso sekä kerroksellisen rakenteen vetolujuuden puute ovat betonin 3D-printtauksen haasteita. Kataloniassa tulostetaan robotilla jo isojakin betonikappaleita, video.

”3D-tulostus on betonirakentamisessa vielä kokeellinen ja kallis menetelmä, eikä sen pintalaatu tyydytä”, Äikäs sanoo. Tulevaisuutta se voi silti olla, sillä tähän liittyviä kehityshankkeita on paljon maailmalla.

Tätä artikkelia on kommentoitu 6 kertaa

6 vastausta artikkeliin “Betoni taipuu 3D-maailmaan ja pitsimäisiksi julkisivuiksi”

  1. Vuonna 1992 julkaistiin Pariisissa PIZZI-elementtisarja, joka oli Partekin Dimensio-kehityshankkeen tulos. Sarjaan kuului korkealujuusbetonista (K120) ja kuituraudoituksesta mallinnettuja elementtejä ja komponentteja.

    Myöhemmin lähinnä Spede käytti suurta 3D-kaiverruskoneta veneenmuottien valmistamiseen.

    https://architecturerock.wordpress.com/about/pizzi-3d-elements-1992

    Arkkitehti Ricardo Bofill kokeili elementtitekniikkaa Marne-la-Valléessa, mutta hänen kömpelöt muodot oli halvempaa toteuttaa timpurityönä tehdyillä muoteilla.

    DI Antero Kajava valmisti kuitubetonista myös kanootin.

    J. Risku

  2. Arkkitehtina Juhani Risku varmaan tietää parhaiten, miksi suomalaisarkkitehdit eivät aikoinaan innostuneet heille tarjotusta tilaisuudesta tehdä ”arkkitehtibetonista” haluamiaan luomuksia. MInulle yksi kehittäjistä sanoi arkkitehtien tylysti ilmoittaneen, että he haluvat suunnitella suoria pintoja kuten tähänkin saakka eikä mitään koristelua. Koristelu oli marginaaliin jätetyn Oulun koulun touhuja, ja siksi pannassa vakavasti otettavassa arkkitehtuurissa, siis siinä joka pääsi Arkkitehtilehteen. Reima Pietilä taisi Tampereen Metsossa käyttää kuitubetonin mahdollisuuksia, mutta siihen se sitten jäikin. Eipä tuota Reimaakaan taidettu aina arvostaa Helsingissä, vaikka Oulussa hän oli gurun maineessa luonnosta muotonsa ammentaneella arkkitehtuurillaan. Siis sillä mikä maailmalla on nyt niin kovassa huudossa.

    1. Seppo Mölsä näyttää uskovan 3D-kappaleiden, joita käytettäisiin kuorrutuksena tai ornamentteina, olevan hyvän arkkitehtuurin lähtökohta. Kyllä homma lähtee liikkeelle kokonaisuuden hallinnasta ja joskus siihen liittyy pelkistetyt muodot.
      Ko. asian (suorat pinnat jne jne) esilletuonti toistuvasti arkkitehtien morkkaamisesta tuntuu lapselliselta. Lopeta jo, Seppo!
      Kolmiulotteisuus voi toki olla joku ratkaisu, mutta vain osaratkaisu.
      R

      PS.
      Lohjalla oli osana Metraa käytössä Sanitecin jyrsintätekniikka, mutta ei sitä kannattanut hyödyntää.
      R

  3. Kaupunki-ilmastossa noen ja pölyn tartuttua muutamia vuosia, julkisivu on varmaan tosi hienon näköinen. Sitten kolmen neljän kymmenen vuoden kuluttua kiinteistönomistaja kysyy korjausrakentamisen asiantuntijalta, voiko tätä kuule mitenkään korjata.

  4. Ei muuten juurikaan likaannu. Pinta on posliinimaisen tiivistä ja sileää, aika vähän tekemistä perinteisen betonin kanssa. Suomeenkin olisi sinänsä luotava julkisivunpesukulttuuri, Euroopassa pestään julkisivut 5-10 vuoden välein.

  5. Missä ihmeessä tehdään parvekelaatoista 300 mm paksuja – eläintarhan elefanttiosastollako?

Vastaa

Tilaa uutiskirje

Kooste rakennusalan tärkeistä uutisista sähköpostiisi kolmesti viikossa. Saat myös kutsuja Rakennuslehden tapahtumiin. Lisätietoja

Kooste rakennusalan tärkeistä uutisista sähköpostiisi kolmesti viikossa. Saat myös kutsuja Rakennuslehden tapahtumiin.

Anna sähköpostiosoitteesi