Energieffektiv framställning av
betong med krossat bergmaterial
Björn Lagerblad, *Hans-Erik Gram,
Mikael Westerholm
CBI Betonginstitutet
*Cementa
MinBas dagen 2011
Regeringens miljömål
2010 ska uttaget av naturgrus i landet vara högst
12 miljoner ton per år och andelen återanvänt
material utgöra minst 15 % av ballast användningen
Mton
100
90
80
70
60
50
40
Krossberg (Crushed bedrock)
Övrigt (Others) *
Morän (Till)
Naturgrus (Sand and gravel)
30
20
10
0
1984
1986
1988
1990
1992
1994
1996
1998
*) Absoluta merparten av "övrigt" består av krossat berg bl. a. från separata krossar,
skrotsten, överskottssten från industrimineral- och prydnadsstensbrytning
2000
För närvarande tillverkas cirka 6 miljoner kubikmeter betong
Stenen (8-16 mm) är oftast av kross medan gruset (0-8 mm) är naturgrus.
År 2008 förbrukades något över 2 miljoner ton cement i Sverige varav huvuddelen
gick till betong.
Detta motsvarar 7 miljoner kubikmeter betong där varje kubikmeter betong
innehåller cirka 1 ton 0-8.
Detta medför att betong kräver cirka 7 miljoner ton förädlad naturgrus vilket i sin tur
medför att betong förbrukar mer än 1/3 av all naturgrus.
Skall vi minska förbrukningen av naturgrus minska så måste vi
kunna ersätta 0-8 mm naturgrus med motsvarande krossgrus.
Betong är inte den största
avnämaren av ballast. Cirka
10-15 % av all ballast går till
betong.
Miljöpåverkan och växthusgaser
I Sverige förbrukas ca 2,3 miljoner ton ren cementklinker per år. Omräknat till
ren Portland cement (CEM I) genererar 1 ton cement ett utsläpp på 800 kg
CO2. Detta ger ca 1,6 miljoner ton CO2 per år. En del tas upp genom
karbonatisering men man måste kalkylera med mera än
1 miljoner ton CO2 per år
Det förbrukas ca 12 miljoner ton ballast. Beräknat på helkross genererar detta
ca
0,027 miljoner ton CO2.
Transporterna av ballast baserat på bränsleförbrukning generar ca
0,024 miljoner ton CO2
Tillverkningen av betong och sammanhängande transporter genererar ca
0,024 miljoner ton CO2
Det är viktigast att begränsa cementkonsumtionenmen man bör även minska på transporter och transportavstånd
Industriella problem
En övergång från naturgrus till ballast från
krossat berg ger problem för både
ballastindustrin och för betongtillverkare.
Ballastleverantörerna måste lära sig att
tillverka ballast med en bra och jämn kvalité
För detta krävs kvalitetskriterier och metoder för
produktionskontroll
För produktion krävs nya metoder för
betongproportionering och anpassning i fabrik
för att kunna tillverka betong med krossballast
Problem
Största delen av Sverige är uppbyggd av granitiska
bergarter. De flesta befintliga bergtäkter ligger
graniska bergarter
Internationellt undviker man ofta att göra betong av
finmaterial från granitiska bergarter
Vanligast är att förutom naturballast använda
finballast från utvalda kalkstenar.
Dessutom används finballast från krossad kvartsit
eller diabas/basalt
Alla olika bergarter ger olika problem vilket fordrar
kunskap vid brytning och användning
Granit som finballast i betong
Problemet ligger i att granitiska bergarter ger finmaterial
med flisig och flakig form. Framför allt beror detta på
att de kan innehålla höga halter glimmer.
För att lösa detta måste man;
• Välja rätt bergart
• Välja rätt krossteknik
• Mineralbearbeta
• Sikta, tvätta etc
• Proportionera betongen med hänsyn tagen till
krossballastens egenskaper.
Granitens problem är flakighet i finfraktionen
F-shape 63-125 µm
Flakig
Kubisk
Lic A-L Persson KTH 1996
. F-shape
är kvoten mellan längsta och kortaste avståndet i en partikel.
Flytgränsspänning [Pa]
160
N1
C1
C3
C5
C7
C9
C11
C13
140
120
100
80
N2
C2
C4
C6
C8
C10
C12
C14
Olika finmaterial ger olika
reologi
60
40
20
0
0
10
20
Finmaterial < 0.25 mm [vol.- %]
Samma betong men
med olika 0-2 mm
material.
Finmaterialet är den
mest väsentliga
variablen.
30
Samma betong olika grus 0-2
Petrografisk analys på olika graniter
0,075-0,125 mm
100%
75%
50%
25%
0%
K1
K2
K3
K4
K5
K6
K7
K8
K9
K10
K11
K12
K13
K14
K15
K16
N1
0,125-0,25 mm
100%
75%
50%
25%
0%
K1
K2
K3
K4
K5
K6
K7
K8
P rK9
ov
K10
K11
K12
K13
K14
K15
K16
N1
K10
K11
K12
K13
K14
K15
K16
N1
1-2 mm
100%
75%
50%
25%
0%
K1
K2
Glimmer
K3
K4
Kvarts
K5
K6
K7
Fältspat
K8
K9
Hornblände
Pyroxen
Salisk
Mafisk
Granitfamiljen. Olika graniter har olika sammansättning. Om man väljer rätt granit
utan glimmer och med mycket fältspat så får man en bra finballast för
betongtillverkning.
Kvarts 100 %
Kvartsrik granit
Kvartssyenit
Granit
Granodiorit
Kvartsdiorit
Kvartsmonsonit
Syenit
Alkalifältspat 100 %
Diorit
Kvarts 0 %
Plagioklas 100 %
Effekt av vindsiktning
1
N3
Vindsiktad 0,063-0,5
Vindsiktad 0,5-2
Visar två fraktioner
separerade med vindsikt
F-aspekt
0,75
Den flakigare formen hos
0,063-0,5 beror på att
glimmerpartiklarna vid
vindsiktningen hamnar här.
0,5
Detta medför att man kan
minska glimmerhalten
genom att vindsikta och
sedan endast använda den
grövre fraktionen.
0,25
0
0,0750,125
0,125-0,25
0,25-0,5
Fraktion
0,5-1
Vad gör man
• Väljer rätt berg
•
•
•
•
•
Kubisera (fungerar sämre på finballast)
Vindsikta (Glimmeranrikning i finare fraktioner
Tvätta (Tar bort överskott av filler)
Ta bort glimmer (magnetseparation, flotering)
Optimal proportionering anpassad för den
specifika krossprodukten
• Fortsättning och mera detaljerad i morgon i
Workshop A1
