Sammanfattning 2010 - CBI Betonginstitutet

CBI:s informationsdag 2010
– Gröna skott inom betong och berg
CBI Betonginstitutet
100 44 Stockholm
tel 010-516 68 00
fax 08-24 31 37
[email protected]
c/o SP, Box 857, 501 15 Borås
tel 010-516 68 00
fax 033-13 45 16
www.cbi.se
1
Välkommen till CBI Betonginstitutets informationsdag!
Vintern har varit sträng i år och snödjupet större än på mer än ett decennium. Intresset för skidåkning har inte varit större än på länge och då inte enbart framför tv-rutan där vi kunnat glädja oss åt
Charlotte Kallas, Markus Hellners och de andra svenska skidrännarnas succé i Vancouver. Men nu
längtar vi efter vår! Sällan har väl informationsdagens tema passat bättre än i år: gröna skott. Vi vet
ju att de finns där under snön; snödropparna, krokusarna, blåsipporna, vitsipporna och de andra
vårblommorna och sällan har de varit så efterlängtade.
Skall vi vara helt ärliga valde vi ju inte temat p.g.a. stora kunskaper i meteorologiska långtidsprognoser utan som en syntes mellan en förmodan om att tillväxten snart tar fart i byggbranschen
och tankarna om ett hållbart samhälle. Under eftermiddagen har vi samlat ett antal föredrag som
förmedlar dessa båda budskap som i många fall också går att förena. Bostadsbyggandet har alltid
varit en motor för byggbranschen och i sitt bidrag ger Stellan Lundström sin syn på hur vi kan sätta
fart på det. Betongbranschen kan bidra till ett hållbarare samhälle både i produktions- och förvaltningsskedet. Fredrik Winberg berättar om hur cementindustrin arbetar för att reducera utsläppen
medan Kristina Mjörnell och Kristian Tammo redogör för hur man kan minska energiförbrukningen i bruksskedet. Eftermiddagen handlar även om möjligheter till självrengöring av betongytor,
självläkning av sprickor och begränsning av de skadliga partiklarna från biltrafiken.
CBI:s informationsdag innehåller också två förmiddagsseminarier. Dessa finns inte med i denna
sammanfattning men föredragen är inte desto mindre spännande för det. Det ena seminariet handlar
om innovativt betongbyggande för ökad tillväxt och innehåller ett halvdussin föredrag som täcker
både detaljer och mer generella frågor. Det andra seminariet handlar egentligen om en tillväxtens
motsats, krympning. Betongen krymper mellan 0,5 och 1 promille, inte per år men över tid. Modern
betong verkar krympa mer än äldre tiders betong och om vi skall kunna få betongvolymerna att
växa rejält behöver vi ha fortsatt full koll på betongens krympning. Det är bakgrunden till ett nationellt svenskt program om betongens krympning och flertalet av seminariets sju föredrag handlar
om just det.
Varmt välkommen till årets informationsdag
Johan Silfwerbrand
CBI Betonginstitutets informationsdag 2010
2
CBI Betonginstitutets informationsdag 2010
3
CBIs informationsdag 18 mars 2010
Från förmiddagens seminarier finns ingen dokumentation med här.
En pdf från presentationerna läggs ut på vår hemsida.
Eftermiddagens föredrag:
Så får vi fart på bostadsbyggandet
Stellan Lundström, KTH, Arkitektur och Samhällsbyggnad _________________________________ 5
SP Zero Emission Buildings
– en kompetensplattform om energieffektivt hållbart byggande på SP
Kristina Mjörnell, SP ________________________________________________________________ 7
Moderna tekniker för energilagring i betongbyggnader
Kristian Tammo, CBI Betonginstitutet __________________________________________________11
Betongsektorn kraftsamlar för miljön
Karin Pettersson, Swerock ___________________________________________________________15
Tekniska textilier för en ren yta och armering av betong
Katarina Malaga, CBI Betonginstitutet och Anna Lundahl, DTI _____________________________19
Självläkande betong
Leif Fjällberg, Anders Selander och Jan Trägårdh, CBI Betonginstitutet ______________________23
Nötnings- och poleringsegenskaper hos bergarter samt deras
förmåga att producera PM10
Magnus Döse, CBI Betonginstitutet ___________________________________________________29
Cementindustrin reducerar koldioxidutsläpp
Fredrik Winberg, Cementa ___________________________________________________________33
CBI Betonginstitutets informationsdag 2010
4
CBI Betonginstitutets informationsdag 2010
5
Så får vi fart på bostadsbyggandet
Stellan Lundström
KTH, Arkitektur och Samhällsbyggnad
[email protected]
Med hänsyn till befolkningstillväxt, omflyttningar och tidens tand så bör det i Sverige byggas i
storleksordningen 40 000 nya bostäder varje år. Allt sedan rekordåren i början av 1990-talet har
produktionen legat väsentligt under den nivån. Det finns flera orsaker till den låga nyproduktionen
varav den största sannolikt är den radikala omställningen från en starkt subventionerad sektor till en
sektor som arbetar på marknadsmässiga villkor. Omställningen handlar om pengar, nya risker och
en ny kultur. En marknad kommer inte av sig självt, ett bra exempel på detta är omställningen av
Östeuropa från planekonomi till marknadsekonomi.
Bostadsmarknaden ska tillgodose hushållens behov av bostäder under olika skeden av individernas
och hushållens livscykler. Det förutsätter att det fortlöpande tillförs nya lägenheter. Det förutsätter
också att det existerande beståndet av lägenheter utnyttjas optimalt. För att uppnå detta krävs nytänkande i följande avseenden;
•
I ett utvecklat samarbete mellan den privata och den offentliga sektorn måste planprocessen
bli mer transparent och förutsägbar i syfte att locka riskkapital till bostadsbyggandet. Idag
ska bostadssektorn konkurrera om kapital med IT, Telekom och Bioteknik.
•
Bostadsbyggande måste ses som ett riksintresse eller regionalt intresse. Enskilda kommuner
i en region kan inte enbart agera och tillämpa planmonopolet utifrån ett egenintresse, man
måste se det egna bostadsbyggandet utifrån regionens bästa. Det krävs en kraftfull regionplanering av både infrastruktur och bostäder.
•
Ett tydligare regelverk avseende byggherrens skyldigheter måste utformas för finansiering
av lokal infrastruktur. Dagens köpslående mellan kommun och byggherre har inte lagligt
stöd och skapar osäkerhet.
•
Kommunen som markägare i tidiga skeden kan utgöra en grund för god konkurrens mellan
byggherrar. Kommunens uttalade roll i ett marknadsdrivet byggande är att skapa konkurrens
mellan byggherrar och en volym av attraktiva byggrätter.
•
Den hittillsvarande rådande konkurrensmodellen med konkurrens om enskilda bostadsbyggnadsprojekt motverkar sitt eget syfte och leder till kortsiktiga beteenden som hindrar effektivitet. I stället bör lärdom tas av tillverkningsindustrin (t ex Toyota) där långtgående samverkan med underleverantörer och gemensamma målbilder leder till en effektiv produktion.
Detta förutsätter i sin tur att tillämpningen av lagen om offentlig upphandling ses över.
•
Uttryck som ”skärpning gubbar och sega gubbar” leder tankarna fel. Det är inte ”gubbarna”
det är fel på – det är incitamentssystemet som leder branschen fel.
CBI Betonginstitutets informationsdag 2010
6
•
En utvecklad samverkan med materialtillverkare och andra typer av underleverantörer kan
också inrymma modeller för delning av risker och vinster över en konjunkturcykel. Detta
kan bidra till en jämnare produktion av nya bostäder.
•
Hyresrätten är tydligt missgynnad som upplåtelseform i jämförelse med äganderätten och
bostadsrätten. Särskilt i växande storstadsregioner finns ett behov av hyresrätter som möjliggör snabba omställningar på arbetsmarknaden.
•
Hyresmarknaden bör delas upp i två marknader. Dels den sedvanliga hyresmarknaden som
medger ett långsiktigt boende med ett utvecklat besittningsskydd, dels en spotmarknad som
fås vid uthyrning på marknadsmässiga villkor av ägda villor, ägarlägenheter och bostadsrätter.
•
Ägarlägenheter kan på sikt locka kapital till sektorn, men det kräver en fri hyressättning vid
uthyrning av lägenheter och skatteregler som skapar incitament till uthyrning.
•
Tekniken för marknadsanalyser måste utvecklas. Mycket tyder på att bostadsmarknaden blir
allt mer nischad och därför måste arkitekten och byggherren veta ”vem ska bo i de nya
husen”.
•
Ett byggande utanför storstadsregionerna förutsätter att attraktiva lägen skapas. Exempelvis
krävs i vissa fall att strandskyddsreglernas tillämpning ses över.
Avslutningsvis så är det allt mer självklart att boendekonsumenten förutsätter att bostaden är energisnål och klimatsmart. Allt bostadsbyggande förutsätts nu vara ”grönt”, vilket bl.a. förutsätter ett
utvecklat livscykelekonomiskt tänkande. Vilket i sin tur förutsätter mera forskning på området –
säger professorn i fastighetsekonomi!
CBI Betonginstitutets informationsdag 2010
7
SP Zero Emission Buildings – en kompetensplattform om
energieffektivt hållbart byggande på SP
Kristina Mjörnell
SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut
[email protected]
Inledning
Bygg-, fastighets- och installationssektorn har starkt fokus på att skapa ett hållbart och energieffektivt byggnadsbestånd. Vid nybyggnad siktar många av de större byggherrarna på lågenergihus och
passivhus. Fastighetssektorn står dessutom inför ett stort behov av att renovera och bygga om befintliga byggnader där byggnaderna som byggdes under miljonprogrammet står för en stor andel.
Många företag, kommuner, kommunala bostadsbolag, privata fastighetsägare och egnahemsägare
är intresserade av att bygga passivhus och lågenergihus eller att energieffektivisera i samband med
renovering av det befintliga beståndet. Även arkitekter, konsulter, entreprenörer och materialtillverkare har stort behov av tekniskt stöd, kunskap och kompetensutveckling inom områden som
lågenergi- och passivhusteknik.
För att klara de globala miljömålen är det nödvändigt att förbättra det befintliga byggnadsbeståndet
och omgående ta klivet till passivhus i nybyggnationen för att långsiktigt sikta på plushus dvs.
byggnader som över tid levererar mer energi till nätet än de använder. Trots intensiva satsningar
förväntas byggsektorn långsiktigt stå för över 1/3 av den totala energianvändningen. Det här är ett
område där SP bistår uppdragsgivarna med allt från utveckling av tekniska lösningar, granskning,
provning och utvärdering av konstruktions- och systemlösningar för allt från lågenergihus till nollenergihus (zero emission buildings) och till och med plushus.
SP strävar efter att erbjuda en helhetssyn för att säkerställa hållbara byggnader med effektiv energianvändning, beständiga byggnadstekniska lösningar och god innemiljö. SP är starkt inom områdena
energieffektivisering, fuktsäkert byggande, byggnadsmaterial och beständighetsaspekter.
SP:s plattformar
SP driver en rad kompetensplattformar inom områden som är strategiskt viktiga för näringslivet.
Tyngdpunkten ligger på framtidsområdena energi och miljö. Finansieringen sker dels genom
stärkta strategiska kompetensmedel, dels genom medel från näringslivet och andra finansiärer.
Kännetecknande för plattformarna är också att de är långsiktiga, engagerar seniora forskare och
doktorander, bygger nära relationer med företag, universitet och högskolor och bidrar till ett etablera nätverk med internationella aktörer och forskare.
Det här gör SP ZEB
Vår vision är att SP ZEB skall vara ”ett kompetenscentrum för forskning, innovation och kunskapsöverföring inom energieffektiva hållbara byggnader” med fokus på energieffektivisering både
CBI Betonginstitutets informationsdag 2010
8
vid nybyggnad och vid renovering av befintliga byggnader. Inom plattformen arbetar vi inom områdena:
•
•
•
•
•
•
Energieffektiva, robusta konstruktioner och installationer
God innemiljö
Kvalitetssäkrad process och förvaltning
Material med låg miljöpåverkan och lång livslängd
Beteendets inverkan på energianvändningen
Miljöklassning av byggnader.
Vår absoluta styrka ligger i dag inom det tre första områden i listan ovan. Inom ZEB använder vi
den styrkan för att bygga vidare och utveckla starkare miljöer inom miljöklassning av byggnader,
kunskap om miljöpåverkan från byggmaterial genom till exempel LCA och inte minst hur människors beteende påverkar energianvändningen.
Områden inom kompetensplattformen SP ZEB.
Pågående aktiviteter
I SP ZEB bedriver vi verksamhet i hela projektkedjan från idéer till initiering, genomförande av
projekt och slutligen till spridning av resultat. Plattformens aktiviteter har två huvudsyften: dels att
internt samla, förvalta och utveckla SP:s kompetens, dels att ta fram ny kunskap i samverkan med
externa aktörer och sprida resultaten av dessa samarbeten i olika former.
För tillfället pågår ett tjugotal forskningsprojekt. Här följer några korta exempel:
Energieffektivisering av miljonprogrammet
Inom projektet MILPARENA arbetar SP tillsammans med Chalmers och fastighetsförvaltare i
västra Sverige med att bl a föreslå och utvärdera tekniska lösningar för energieffektiv renovering av
miljonprogrammets bebyggelse. SP utvärderar renoveringslösningar för byggnadens klimatskal
med avseende på fuktsäkerhet, lufttäthet etc., samt energieffektiva installationer för uppvärmning
och ventilation i ett antal pilotprojekt.
CBI Betonginstitutets informationsdag 2010
9
Kvalitetssäkrad renovering i Europa
Inom det EU-finansierade projektet SQUARE vidareutvecklar SP ett kvalitetssäkringssystem för
innemiljö och energianvändning som kan användas vid renovering. Systemet baseras på SPs befintliga system P-märkt innemiljö och energianvändning. Kvalitetssäkringssystemet tillämpas vid
fyra renoveringsprojekt i olika europeiska länder. Inom projektet sammanställs även aktuell kunskap och goda exempel på framgångsrika energiintelligenta lösningar vid renovering, anpassade till
bostadssektorn.
Kulturhistoriskt värdefulla byggnader
Inom projektet KULTHIS, Hållbar och varsam renovering och energieffektivisering av kulturhistoriskt värdefulla byggnader, kommer man att studera metoder att minska energianvändningen med
20-40 % och samtidigt förbättra innemiljön, förbättra beständigheten och öka livslängden hos konstruktioner och material men samtidigt bibehålla de kulturhistoriska värdena hos byggnaderna.
Kartläggning av risker med lågenergi- och passivhus
Inom det just avslutade projektet Lågenergihus/passivhus – Eventuella risker har man sammanställt
branschens frågor om lågenergihus, följt upp frågorna och undersökt riskerna, föreslagit fortsatta
utredningar samt sammanställt svar och förklaringar.
Termisk komfort i lågenergihus och passivhus
I projektet Termisk komfort i lågenergihus och passivhus kommer man att studera hur den termiska
komforten i lågenergihus påverkas av fönsterutformning och avsaknad av radiatorer, vilket kommer
att bidra till ökad kunskap om inverkan av byggnadens värmesystem på den termiska komforten vid
fönster.
Beständiga täthetslösningar
Inom projektet Lufttäthetsfrågor i byggprocessen – Beständighet hos täthetslösningar utvärderar
man hur tätheten i byggnader ändras med tiden. Man kommer att studera hur olika täthetslösningar
förändras med tiden och identifiera vilka som är beständiga. Resultatet från projektet är goda exempel på lösningar för lufttätt och beständigt byggande.
Spara energi genom tunga stommar
Inom projektet Tunga stommar - Energibesparing genom utnyttjande av tunga byggnaders
termiska beteende samarbetar LTH, Cementa, SP, LTU och MKB med att kvantifiera energibesparingseffekterna av tunga stommar och genom ett optimerat materialval minska byggnaders
energianvändning vilket skall ge ökad kunskap om värmelagring och dess effekter på en byggnads
energianvändning.
Exempel på resultat
Halverad energianvändning i det ombyggda bostadsområdet Brogården i Alingsås är ett av de konkreta resultaten av EU-projektet SQUARE. Brogården, med totalt 300 lägenheter, byggdes 19711973 och blev det sista miljonprogramsområdet i Alingsås. Hyresgästerna har upplevt lägenheterna
som dragiga och man har haft problem med fasadtegel som fryser sönder och sprickande balkonger.
Under renoveringsprocessen har man arbetat med att implementera kvalitetssäkringssystemet för
energianvändning och innemiljö som SP utvecklat.
I miljonprogramsområdet Backa Röd ligger Poseidons pilotprojekt Katjas gata 119. Det är ett bra
exempel på att det går att göra en energieffektiv ombyggnad av en befintlig fastighet från miljonCBI Betonginstitutets informationsdag 2010
10
programmet. För att få ett bra inomhusklimat och låg energianvändning har ny från- och tilluftventilation med värmeåtervinning installerats. Både krypgrunden, sockeln och fasaden har tilläggsisolerats. Alla fönster är bytta till nya med lågt U-värde. Takfoten har byggts ut för att täcka den tilläggsisolerade fasaden och även vinden har tilläggsisolerats. Lufttätheten har förbättrats avsevärt
och ny till- och frånluftsventilation med värmeåtervinning satts in. Under den kallaste perioden
används fjärrvärme för att täcka ev uppvärmingsbehov. Målet är att åtgärderna ska minska energianvändningen i byggnaden från 178 kWh/kvm Atemp till cirka 60 kWh/kvm Atemp.
CBI Betonginstitutets informationsdag 2010
11
Moderna tekniker för energilagring i betongbyggnader
Kristian Tammo
CBI Betonginstitutet
[email protected]
Bakgrund
Betong och andra stenmaterials värmelagrande och temperaturutjämnande effekt i tunga konstruktioner har länge varit känd. Den utjämnande effekten är som störst när utetemperaturen är förhållandevis hög, men samtidigt varierar kraftigt under dygnet. Bäst nytta av tunga konstruktioner har
man därför i länder med varmt inlandsklimat. En nackdel med tunga konstruktioner är att det krävs
en relativt stor temperaturskillnad mellan det tunga materialet och inomhusluften för att värmeutbytet ska ha någon märkbar effekt. Det gör att det är svårt att med dagens krav på stabil innetemperatur utnyttja tunga konstruktioners värmelagrande förmåga. För att kunna utnyttja en byggnads
värmelagringsförmåga på platser med jämnare dygnstemperatur och höga krav på innetemperatur,
bör därför andra metoder som kan förbättra betongbyggnaders värmelagrande förmåga utprovas.
En litteraturstudie, utförd av Söderqvist (2009), visar att en framkomlig väg till ökat utnyttjande av
betongs värmelagringsförmåga är att använda s.k. Phase Changing Materials, PCM. PCM består av
organiska eller oorganiska material som genom en fasomvandling från flytande till fast fas, vid en
given temperatur, lagrar eller frigör energi. Denna typ av värmelagring kallas även latent värmelagring. Oorganiska material (t.ex. salthydrater) är material med hög smältpunkt och hög effektivitet.
Organiska material (t.ex. paraffin m.fl.) finns i stort utbud, är kemiskt stabila, har låg smältvolym,
låg densitet och är återkristalliserande. Dock är de mindre effektiva, brandfarligare och relativt
dyra.
PCM kan användas genom:
•
•
•
•
Blandning direkt i färskbetongen (kan påverka betongen i hydratationen/cementpasta-stenbindning)
Impregnering av hårdnad betong (förutsätter en relativt porös betong och/eller porös ballast)
Makrokapslar ingjutna i betongen (ger en sämre värmeöverföring. Inkapsling aktuellt för
farliga preparat )
Mikrokapslar ingjutna i betongen (ger en effektiv värmeöverföring)
PCM har varit aktuellt inom solvärmelagring, fjärrkylnät, bilmotorer och husbyggnad m.m. Flera
studier inom betongbyggnad har visat att kyleffekten för luftkonditionering kan minskas vid användning av PCM i betongstommen, Zhang (2004), Hadjieva (2000), Cabeza (2007), Hawes (1989)
och Bentz & Turpin (2007).
En annan teknik för att öka betongens värmelagrande förmåga är att öka densiteten. Det görs enklast genom att använda tung ballast, som t.ex. täljsten och magnetit. Tung ballastinblandning an-
CBI Betonginstitutets informationsdag 2010
12
vänds i nuläget vid undervattensgjutningar för att genom den höga densiteten hindra rör och riggar
från att flyta upp till ytan. Betong med hög densitet används även med framgång som skydd och
avgränsning vid radioaktiv strålning, som t.ex. för röntgen och kärnkraftsindustrin. Med dagens
teknik finns det möjligheter att tillverka betong med en densitet på ca 6 ton/m2. För de flesta fall
används dock en densitet på 4 ton/m2. Jämför med betongens normala densitet på ca 2,5 ton/m2.
Expanderad grafit är ett annat material som vid inblandning i betongen kan öka dess värmelagring
samtidigt som densiteten blir något lägre än för ordinär betong. Anledningen till grafitens egenskaper är en mycket hög specifik värmekapacitet och god värmeledningsförmåga. Vid tillverkning av
expanderad grafit behandlas naturlig grafit i en oxideringsprocess. Den oxiderade grafiten utsätts
därefter för behandling med mikrovågor, vilket leder till att den börjar expandera. Expanderad grafit kan blandas in i betongen som pulver och/eller granulat. Den termiska konduktiviteten λ för ren
expanderad grafit varierar mellan 2 och 45 W/mK beroende på värmeflödets riktning och produktens densitet.
Forskningsprojekt
I ett FoU-projekt vid CBI Betonginstitutet har en genomgång av värmelagrande material som finns
på marknaden gjorts, där ett antal mer lämpliga produkter valts ut. Avgörande för produktvalet var
deras verksamma temperaturintervall, möjligheten att använda dem tillsammans med betong och
deras inköpspris. Produkterna har provats att blanda in i betongen.
Utvalda PCM-produkter är större plastförpackning med saltlösning (Climator), mikroinkapslad
paraffin (BASF), små paraffinpartiklar i lösning (BASF) och makroinkapslad paraffin (Rubitherm).
Den tunga ballast som valts ut i detta projekt är magnetit från Minelco och den expanderade grafiten har produktnamnet Ecophit och kommer ifrån SGL Group.
Vissa modifieringar har fått göras i betongrecepten för att få en fungerande betong. Stor vikt har
lagts på att möjliggöra gjutning i skikt, där den för värmelagring mer aktiva betongen med special
ballast eller PCM-behållare ska placeras nära betongens yta utan att förstöra betongens funktion
eller utseende. Exempel visas i bild 1-3. Syftet är att hålla nere kostnaden.
Bild 1. Mikroinkapslad PCM
(BASF) gjutet i 20 mm lager.
Bild 2. Makroinkapslad PCM
(Rubitherm) gjutet i 20 mm
lager.
Bild 3. Plastförpackning med
saltlösning (Climator).
Den totala värmelagrande och värmeledande förmågan i de olika betongblandningarna ska sedan
testas på SP Sveriges tekniska forskningsinstitut. Mätvärdena för betongsorterna ska sedan användas i ett beräkningsprogram för energiberäkingar utvecklat av bl.a. Eva-Lotta Kurkinen på SP.
Beräkningsprogrammet ska ge förståelse av hur de olika materialegenskaperna kan påverka energiåtgång och komfort i en byggnad. Ingående värmelagrande produkter ska även testas beträffande
beständighet, kvaliteten på betongytan (planhet, sprickor) och konsekvenser vid perforering.
CBI Betonginstitutets informationsdag 2010
13
Resultaten från projektet ska bidra till att framtida betongbyggnaders värmelagrande egenskaper
kan utnyttjas vid mer komfortabla temperaturer än vad som är möjligt med konventionell betongteknik. Ett bättre utnyttjande av en byggnads värmetröghet ger byggnader ett bättre inneklimat och
en lägre energiförbrukning.
Referenser
Söderqvist, J., (2009), Uppdragsrapport nr: 2009-26 Energilagring i betong och betongbyggnader,
CBI, Stockholm
Bentz D.P. and Turpin R., (2007), Potential applications of phase change materials in concrete
technology, Cement & Concrete Composites 29, pp. 527-532.
Cabeza L. F., Castellón C., Nogués M., Medrano M., Lep-pers R. and Zubillaga O., (2007), Use of
microencapsulated PCM in concrete walls for energy savings, Energy and Buildings 39,
pp. 113-119.
Hadjieva M., Filipova T., Stojkov R. and Penchev A., (2000), Composite salt-hydrate concrete
system for building energy storage, Renewable Energy 19, pp. 111-115.
Hawes D.W., Banu D., Feldman D., (1989), Latent heat storage in concrete, Solar Energy Materials
19, North-Holland, Amsterdam, pp. 335-348.
Zhang D., Li Z., Zhou H., and Wu K,. (2004), Development of thermal energy storage concrete,
Cement and Concrete Research 34, pp. 927-934.
CBI Betonginstitutets informationsdag 2010
14
CBI Betonginstitutets informationsdag 2010
15
Betongsektorn kraftsamlar för miljön
Karin Pettersson
Swerock
[email protected]
Bakgrund
Eftersom klimatproblemet är globalt måste vi fundera på vilka åtgärder vi gör och se till att vi gör
åtgärder som ger mest effekt. Det innebär att det handlar om åtgärder inom Sverige men också åtgärder på andra håll i världen. Inget land kan ensamt lösa klimatproblemet.
Bygg- och Fastighetssektorn kallas ibland ”Den fyrtioprocentiga sektorn” – eftersom den står för i
storleksordningen 40 % av energi- och materialanvändningen och en väsentlig del av avfallet och
ca 10 % av transportarbetet. När det gäller byggnation är det viktigt med klimatsmart byggande i
alla led.
Endast 15 % av den totala kostnaden för en byggnad är relaterad till uppbyggnaden. Resten, 85 %
är driftskostnader under resten av husets livscykel, framförallt uppvärmning och nedkylning.
Materialet betong
Betong är ett väletablerat och tryggt material som används i hela världen för en rad olika byggnader. Betong är formbart och har många konstruktiva och materialtekniska fördelar som leder till att
materialet väljs som byggnadsmaterial.
De flesta byggnader använder sig av massiv betong som är känt för sin hållbarhet, brandsäkerhet,
ljudisolering och dess termiska massa. Betong gör det också möjligt att bygga flexibelt vilket ger
möjligheter till att planera för kommande enkla om- och utbyggnader av huset.
Betongen har så många fördelar när det gäller hållbarhetsaspekterna, så man ska egentligen inte
behöva fundera på att bygga med något annat än betong. Men kunskapen måste bli bättre och sektorn måste arbeta mer aktivt än tidigare med dessa frågor, inte minst när det gäller miljöfrågorna
och klimatsmart byggande.
Nytt råd inom Svenska Betongföreningen
Resultatet av en inledande hearing om hållbart byggande i betong i november 2009, blev bildandet
av Hållbarhetsrådet inom Svenska Betongföreningen. Inom hållbarhetsbegreppet ingår de tre
grundpelarna miljö-, sociala och ekonomiska aspekter, se figur 1.
Rådets syfte är att verka för ökad kunskapsspridning samt vidareutveckling av betongens egenskaper inom ett hållbart boende och byggande. Rådet möjliggör också att frågorna kan lyftas högre på
dagordningar och fler kan få information och vetskap om hur betongen kan bidra till klimatsmart
byggande, bättre hållbarhet och minskad miljö- och klimatpåverkan.
CBI Betonginstitutets informationsdag 2010
16
Figur 1. Hållbarhetsbegreppets tre grundpelare.
Energibesparingar under byggnadens livslängd
Betong är ekonomiskt fördelaktigt, har lång livslängd och består av naturliga råvaror. Den största
fördelen med betong i byggnader är förmågan att lagra värme, vilket sker i och med materialets
höga densitet. Detta innebär en minskad energiåtgång och ett bättre inomhusklimat där vi kan trivas
att bo eller arbeta i. Vi vet att en jämn temperatur gör att både vår förmåga och trivsel ökar.
Den energibesparing som möjliggörs av betongens termiska massa kan minska kostnaderna för
uppvärmning och kylning vilket utgör en stor del av driftskostnaderna i fastigheten. Jämfört med
lättare konstruktioner har betong en oöverträffad förmåga att absorbera värme under dagen,
se figur 2.
Figur 2. Kyl- och uppvärmningsbehov i lätta respektive tunga byggnadsmaterial.
Klassningssystem
För att utvärdera den totala påverkan ett hus har på miljön gör vi ofta en livscykelanalys. Idag finns
ett stort antal olika klassningssystem, t.ex LEED, Green Building, Miljöklassad byggnad och
BREEAM, för att stödja en miljövänlig byggprocess och miljövänligt byggande men det finns
ingen tydlig samlande huvudman för miljöklassningssystemen. Vi behöver ”koka ner” det till ett
fåtal gångbara system som kan uppfylla olika behov inom Fastighets- och byggbranschen, bostäder,
lokaler, stora och små fastigheter.
Karbonatisering en viktig miljöaspekt
Ca 3 % av Sveriges totala koldioxidutsläpp kommer från cementindustrin. Koldioxiden kommer
dels från förbränning, dels från den kemiska omvandlingen av kalksten till cementklinker. Fördelen
med gjuten betong är att den över tiden tar tillbaka en del av den koldioxid som avgått under tillverkningsprocessen av cement.
CBI Betonginstitutets informationsdag 2010
17
Vi har bra kunskap om hur mycket en speciell betongkvalitet karbonatiserar i utomhusklimat. Det
vi däremot inte känner lika bra till är hur mycket en betongkonstruktion karbonatiserar i ett inomhusklimat. Inom ett gemensamt forskningsprojekt , CO2-kretslopp i cement och betong, där CBI,
IVL, Institutet för Vatten och Luft samt Lunds Tekniska Högskola samarbetar, analyseras och undersöks bl.a. karbonatiseringsnivåer, mängder, på befintliga betongkonstruktioner i inomhusklimat.
Om ett betonghus rivs och krossas efter dess livslängd läggs ofta den krossade betongen i en hög.
Detta kan resultera i stora högar som under sin livstid också absorberar koldioxid. Inom projektet
CO2-kretslopp i cement och betong studeras även upptaget av koldioxid i betonghögar.
Hur mycket koldioxid en betongkonstruktion absorberar under sin livslängd är också en viktig
information för att beräkna och bedöma miljöpåverkan ur ett livscykelperspektiv.
Återvinning
Det mesta som blir över vid betongtillverkning är återvinningsbart. Till exempel separerar vi
cementslammet i speciella sedimentationsanläggningar. Delar av överskottsvattnet samt sand och
grus återförs till produktionen.
”Betong ett fantastiskt byggnadsmaterial”
CBI Betonginstitutets informationsdag 2010
18
CBI Betonginstitutets informationsdag 2010
19
Tekniska textilier för en ren yta och armering av betong
Katarina Malaga
Anna Lundahl
CBI Betonginstiutet
[email protected]
DTI
[email protected]
Stora ekonomiska resurser och miljöbelastande kemikalier
används idag för att rengöra betongytor på fasader och anFigur 1. Lotusblomma (PDphoto.org)
läggningskonstruktioner. Det finns ett stort behov för nya
kreativa och hållbara lösningar inom underhållbranschen. Genom att gjuta betongplattor mot en
smart textil som har en yta liknande lotusblomman får betongen en vattenavvisande och självrenande yta som också är resistent mot biologisk påväxt. Tekniken och kunskapen kommer från
textilindustri och har tidigare utnyttjats för tillverkning av vattenavvisande plagg. Den här tekniken
kan även användas inom byggmaterialindustri.
En del av forskningsprojektet kommer att handla om att ta fram textilarmering för icke-bärande
betongelement som skall användas för produktion av sandwich-element.
Forskningsprojektet startade i höstas som ett samarbete mellan CBI Betonginstitutet AB, Dansk
Teknologisk Institut, FOV Fabrics, MA Arkitekter, SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut,
Textilhögskolan i Borås, som producerar textilier och betongprefabindustrin representerad av
Strängbetong. Syftet är att inom snar framtid utveckla tekniken för självrenande ytor med mervärde
i form av fysikaliska egenskaper och textilarmerade delar av sandwich-element.
Bakgrund
Smarta textilier har under det senaste decenniet fått stor uppmärksamhet från textilindustrin i
Europa. Generellt har textilproduktionen i Norden och de flesta länderna i Europa flyttat till andra
länder. För att kunna behålla produktionen i våra länder är det viktigt att utvecklingen fortsätter och
att kunskapen och affärerna stannar kvar i de nordiska länderna. Inom byggindustrin har smarta
textilier utforskats och man har fått goda resultat. Speciellt för konstruktioner som är armerade med
textiler av t ex glasfiber och kolfiber. Den stora fördelen är att man kan minska tjockleken på konstruktionen, vilket ger lättare konstruktioner och lägre kostnader för material och transporter. Detta
ger positiva fördelar med tanke på miljön. Andra fördelar med textiler i betong är att man kan skapa
flexibla gjutningar och kanske även en 3D form. I Sverige, i dagsläget, finns det ingen forskning på
multifunktions-ytmaterial för oorganiska byggmaterial. Bara ett fåtal universitet studerar tekniska
textiler för detta ändamål, däribland universiteten i Dresden och Aachen i Tyskland. Där har man
kommit långt i sin forskning och har gjort mycket inom detta område. Den kunskapen kommer att
användas i detta projekt. Det finns endast en begränsad kunskap om textilens fysikaliska egenskaper med tanke på vatten- och kloridgenomtränglighet i betongen. Här finns ett behov av forskning
om isoleringseffekt av textilbetongens yta, vilken leder till energibesparingar. Undersökningar om
fuktens transport in och ut i betongen och textilen är nödvändiga för en prototyptillverkning av
självrengörande och mikrobiologiska ytor. På grund av klimatförändring som förväntas ge mer regn
i Norden är betongfasader och konstruktioner mer och mer mottagliga för biologisk påväxt och
smuts på ytan. För att hålla byggnadernas fasader rena så krävs ett ständigt arbete och självrengörande ytor är framtidens byggnadsmaterial. För att få en sådan yta kan man använda en fotokataly-
CBI Betonginstitutets informationsdag 2010
20
tisk reaktion med titandioxid (TiO2), vilket innebär att man inkluderar kemikalier i hela betongblandningen som är en kostsam process.
Projektets inriktning
1) Kombinationen av textil och betong ger en mycket intressant utvecklingsprocess och innovativ
slutprodukt. Textil och betong är två mycket olika material: textilen – ett flexibelt, tunt och lättviktsmaterial, lätt att arbeta med och lätt att förändra strukturen på: betong – ett material som naturligt har hög tryckhållfastighet men en låg draghållfastighet, låg formbarhet efter gjutning, låg
energiabsorption och är väldigt sprött. Slutprodukten kommer att bli en hållbar lösning för de problem som idag är associerade med betongens yta.
2) Kombinationen av verksamhetsområden som kan leda till synergistisk effekt för industrin. Samarbetet mellan de olika företagen i detta projekt kommer att gå över gränserna och skapa ett nätverk
av kunskap. Detta ger stora chanser och möjligheter att ett utbyte av kunskap och fortsatt samarbete.
• Textil ingenjörskonst – skapar textilforskning i Sverige.
• Ingenjörskonst – betong
• Byggnadsfysik
• Kemiingenjör – impregnering och efterbehandling
• Arkitektur och estetiska aspekter- kommersiellt mervärde
• Fastighetsskötsel – mindre kostnad
Övergripande mål med forskningsprojektet
Huvudmålen för detta projekt är att:
• Överföra den självrengörande tekniken på smarta textiler med Louts-effekt till betong.
• Utveckla armering av icke-bärande betong
Figur 2. Gjutning av betong, form med textil i botten (vänster) och den resulterande
betongytan (höger).
Hållpunkterna för detta projekt kommer att vara följande:
•
•
•
•
Identifiering av tekniska textiler med rätt struktur
Typ och tillämpning av beläggning på textilerna
Vidhäftningsförmågan mellan textilen och betongen
Armering av betong
CBI Betonginstitutets informationsdag 2010
21
•
•
Fysikaliska egenskaperna och hållbarheten för kombinationen textil och betong
Provning av materialet under extrema väderförhållanden
Resultat
Ansenligt mycket resurser läggs varje dag på att reparera och underhålla betongytor. Projektet ska
resultera i
• en underhållningsfri produkt som har en lång livstid,
• ett relativt tunt textilarmerat betongelement för fasader.
Figur 3. Armering med textilt material [TU-Dresden].
CBI Betonginstitutets informationsdag 2010
22
CBI Betonginstitutets informationsdag 2010
23
Självläkande betong
Leif Fjällberg
Anders Selander
Jan Trägårdh
CBI Betonginstitutet
[email protected]
CBI Betonginstitutet
[email protected]
CBI Betonginstitutet
[email protected]
Inledning
Att betong har en självläkande förmåga har länge varit känt. Det noterades redan 1836 av Franska
Vetenskapsakademien att betong i kontakt med vatten, såsom tankar, rör och kulvertar, har en
självläkande förmåga, Hearn (1998). År 1926 gjorde Granville (1931) en grundlig analys om
självläkningsfenomenet. Under senare år har intresset ökat och den första internationella konferensen om självläkande material hölls 2007 i Nederländerna.
Vid lägre vct är självläkning möjlig då vatten reagerar med ohydratiserat cement, vid högre vct genom karbonatisering av kalciumhydroxid vid ett vattenflöde genom sprickan. Självläkning fungerar
främst i små sprickor upp till ca 0,3 mm, men de rapporterade maximala sprickvidderna varierar
beroende på betongens sammansättning och yttre förhållanden.
Under senare år har olika medel som antingen appliceras på betongytan eller som gjuts in i betongen tagits fram.
På CBI Betonginstitutet pågår ett projekt om självläkning finansierat av A-konsortiet. En litteraturstudie om självläkande betong har utförts, från vilken framgår ett stort antal sätt att åstadkomma
självläkning. Flera av metoderna är på laboratoriestadiet, men det finns också ett stort antal självläkande medel på marknaden.
Mekanismer
Några mekanismer vid självläkning ges nedan. En av de vanligaste mekanismerna är utfällning av
kalciumkarbonat, då betongen innehåller en stor mängd kalcium.
1) Vid vattenflöde i en spricka reagerar lösta kalciumjoner och kolsyra, vilket ger kalciumkarbonat. Mekanismen är något olika beroende på vattnets pH, Edvardsen (1996).
Ca2+ + CO32- → CaCO3
(då vattnets pH > 8)
Ca2+ + HCO3- → CaCO3
(då vattnets pH är 7,5-8)
2) Speciellt vid låga vct genom fortsatt cementhydratation av oreagerad cementklinker, vilket
resulterar i bildandet av mera cementgel (C-S-H). Detta kan även ske till en viss del utan ett
yttre vattenflöde.
3) Om puzzolaner som t. ex. flygaska används fås en självläkande effekt vid senare ålder genom
puzzolanreaktioner.
CBI Betonginstitutets informationsdag 2010
24
SiO2 + Ca(OH)2 → C-S-H
4) Sedimentering av fina partiklar vid ett vattenflöde.
5) Genom inblandning av expansiva cement bestående av sulfoaluminater dvs. svavel- och aluminiumföreningar. Reaktionsprodukter som bildas då dessa reagerar med vatten i betongen är kalciumsilikathydrat, kalciumsulfoaluminathydrat, ettringit, monosulfat och kalciumhydroxid.
6) Genom att använda självläkande medel som i kontakt med vatten bildar tätande reaktionsprodukter.
Utförande
För ändamålet tillverkades betong av byggcement med cementhalten 480 kg/m3, vct 0,45 och med
dmax 8 mm på ballastmaterialet. Efter härdning i ca 120 dygn utborrades betongkärnor med diametern 120 mm och sågades till en höjd av 150 mm. Därefter spräcktes betongkärnorna på längden
och en spricka med sprickvidden ca 0,4 mm upptill och 0 mm nedtill eftersträvades genom att sätta
en distans upptill och tejpa hårt runt omkring borrkärnorna samt klämma åt med slangklämmor.
Sprickvidderna varierade dock mellan provkropparna, då en del bitar av betongen lossnade vid
spräckningen.
Försöken delades in i två delar. En del där sprickorna tätades från utsidan och en del där självläkande medel göts in i betongen samt betonger utan självläkande medel.
På betongkärnorna limmades sedan upp- och nedvända trattar, figur 1, och över sprickan undertill
fästes en 3 cm bred tejpbit. I trattarna hälldes vatten som fylldes på vid olika tidpunkter och den
totala vattenmängden noterades.
Figur 1. Spräckta betongkärnor och pålimmad tratt.
I försöken där sprickan tätades utifrån användes dels två självläkande medel dels injekteringscement (inj.cem) och inj.cem blandat med en silan. Pasta bestående antingen av inj.cem, vatten och
flytmedel eller en blandning bestående av inj.cem blandat med en silan hälldes i sprickorna.
Sprickorna fylldes synbarligen ända ned med dessa två blandningar.
Blandningarna innehållande självläkande medel består utom den självläkande substansen i huvudsak av cement och sand (kristallisationsprodukter), i försöken betecknade med A respektive B. Då
dessa blandas med vatten fås ett bruk som stryks på den spruckna betongytan i ett några mm tjockt
CBI Betonginstitutets informationsdag 2010
25
skikt. Efter att bruket fått härda i ca en vecka limmades trattar på betongkärnor behandlade med
dessa bruk. Efter några dagar började påfyllningen av vatten i trattarna.
Även på betongkärnorna som innehöll ingjutna självläkande medel limmades trattar och vatten
fylldes på. Dessa medel är motsvarande kristallisationsprodukter som skall gjutas in i betongen och
har betecknats A-ingj respektive B-ingj.
Resultat
I figur 1 visas en spricka som fyllts med injekteringsbruk i ett tidigare arbete. Bruket har trängt ner
nästan till armeringen som ligger på ett djup ca 60-70 mm från överytan.
Armering
Figur 1. Spricka fylld med injekteringsbruk markerad med vita pilar. Armering vid röd pil.
I det pågående arbetet där sprickan tätades från utsidan med inj.cem och inj.cem + silan har bruket
trängt ner genom hela borrkärnan, vilket iakttogs då bruket fylldes på i sprickan. I figur 2 t.v. visas
flödet genom tratten för referensprovet med obehandlad spricka samt de behandlade proverna. I
figur 2 t.h. visas de behandlade proverna i en annan skala. Flödet var minst för proverna som innehöll inj.cem och silan (Inj + silan) samt proverna bestående av enbart pasta av inj.cem (Inj.). Även
för prov A som är ett självläkande medel är flödet lågt.
CBI Betonginstitutets informationsdag 2010
26
Figur 2. Påfylld vattenmängd sedan tratten fyllts en första gång, där avdunstningen beaktats för
de behandlade proverna. Till vänster visas flödet genom ett obehandlat referensprov till höger
de behandlade proverna.
Som ses från figur 2 gav samtliga behandlade prover en kraftig minskning av vattenflödet.
I den del av försöken där ingjutna medel användes varierade det totala flödet från ca 1 liter till ca
10 liter för enskilda provkroppar under 120 dygn. I figur 3 visas flödet för prover i olika gjutserier
med ungefär samma initialflöde.
Figur 3. Flödet för provkroppar från fyra olika gjutserier. Ref är ett obehandlat referensprov,
Ref+ cem ett prov med ca 3 % extra cement samt A-ingj resp. B-ingj två självläkande medel
(ingjutna).
CBI Betonginstitutets informationsdag 2010
27
Preliminära resultat visar att ingen markant förbättring med självläkande medel har erhållits så här
långt, figur 3. Längre provperiod kan ge större skillnad då flödet har stabiliserats på den slutliga
nivån.
Även för referensproverna utan ingjutna medel fås en klar minskning jämfört med initialvärdet
under de 2-3 första veckorna. Självläkning förekommer tydligen även i de obehandlade proverna
(minskning av flödet) antagligen beroende på utfällning av kalciumkarbonat.
Slutsatser och diskussion
Att fylla en spricka med största sprickvidden omkring 0,5-1,0 mm fungerar bra med ett bruk bestående av injekteringscement eller blandat med en silan. Även självläkande medel som appliceras på
betongytan ger en tätande effekt.
För enskilda prover med ingjutna medel erhölls en viss förbättring av tätningseffekten jämfört med
obehandlade prover. Även den obehandlade betongen har en självläkande förmåga antagligen beroende på kalciumkarbonatutfällning. För en del prover erhölls periodvis en ökning av flödet även vid
senare tidpunkter, vilket tyder på att kanaler bildats och täppts till. Vilka utfällningsprodukter som
bildats och i vilken mängd återstår att undersöka för att ge en säkrare bedömning.
Referenser
Edvardsen Carola, ”Water Permeability and Autogenous Healing of Cracks in Concrete”, ACI
Materials Journal, Vol. 96, Nr. 4, pp. 448-454, 1999.
Fjällberg Leif, ”Självläkning av betong”, CBI-uppdragsrapport 2009-16, 15 s.
Granville, W.H. ”The permeability of Portland cement concrete”, Building Research, Technical
Paper 3, pp. 1-61, 1931 (reprinted from 1926).
Hearn Nataliya, ”Self-sealing, autogenous healing and continued hydration: What is the differens?
Materials and Structures, Vol. 31, pp. 563-567, Oct 1998.
CBI Betonginstitutets informationsdag 2010
28
CBI Betonginstitutets informationsdag 2010
29
Nötnings- och poleringsegenskaper hos bergarter samt
deras förmåga att producera PM10
Magnus Döse
CBI Betonginstitutet
[email protected]
Halten av inandningsbara partiklar mindre än 10 µm (PM10) i utomhusluft regleras i Sverige av en
miljökvalitetsnorm, förordning (2001:527) för utomhusluft. Den nuvarande normen överskrids i
många väg- och gatumiljöer idag i storstadsmiljöer (figur 1). En viktig bidragande orsak till detta är
damm från vägslitage orsakat av dubbdäck. Tidigare studier har visat att stenmaterialet från beläggningen är den främsta källan till PM10 under de perioder då halterna är som högst (sen vinter/tidig vår). Partiklarna som bildas består i huvudsak av mineralkorn från beläggningens stenmaterial, vars egenskaper alltså styr såväl mängden bildade partiklar som deras kemiska och fysikaliska egenskaper.
Figur 1. Sammanställning av data från Stockholms och Uppsala läns luftvårdsförbund fram till
2008 vad gäller dygnsmedelvärden av PM10 årsvis för olika mätstationer i länet.
En möjlighet att minska de negativa effekterna av slitagedamm från vägbeläggningar är att välja
stenmaterial som ger så låga halter av partiklar som möjligt. Då stenmaterialets egenskaper även
påverkar beläggningens beständighet och ytegenskaper, måste ett lämpligt material uppfylla flera
olika krav med betydelse för såväl livslängd, trafiksäkerhet, miljö, hälsa och buller. En åtgärd som
starkt påverkar beläggningsval är att minska dubbdäcksanvändningen, särskilt i tätorter. En minskad dubbdäcksanvändning skulle, då dagens beläggningar är anpassade till dubbdäcksanvändning,
CBI Betonginstitutets informationsdag 2010
30
medföra ökad polering av vissa särskilt hållfasta beläggningar och därmed påverka friktionen
mellan däck och vägyta på ett ur trafiksäkerhetssynpunkt på ett negativt sätt.
Sammantaget innebär detta att om dubbdäcksandelen minskas måste stenmaterial som har goda
nötningsegenskaper kunna användas, men med lägre poleringsbenägenhet och samtidigt med liten
benägenhet att avge PM10. Kvaliteten på stenmaterialet i slitlagret för svenska vägar bestäms med
hjälp av kulkvarnsvärde. Ur PM10-bildningssynpunkt är det inte klarlagt om stort nötningsmotstånd också medför mindre mängd PM10. Det totala slitaget på beläggningen är mindre med sten
av god kvalitet men vad som är intressant i detta sammanhang är storleksfördelningen på de partiklar som genereras och andelen PM10 av det totala slitaget.
För att titta närmare på det totala slitaget och mängd producerad PM10 har olika bergarter med
varierande kvalitet undersökts. Mekaniska tester som bestämmer nötnings-, sprödhets- och poleringsegenskaper har utförts. Mängden och storleksfördelningen (kornkurva) på det finmaterial (0-2
mm) som genererats från testerna har sedan analyserats med hjälp av laserdiffraktion.
Resultaten visar (figur 2) att de bergarter som har det största slitaget också producerar procentuellt
mest PM10. Vissa av dessa bergarter kommer att jämföras med fullskaleförsök i provvägsmaskin
hos Statens Väg- och Transportforskningsinstitut (VTI) för att se hur väl detta motsvarar faktisk
storleksfördelningen hos stenen vid ett verkligt slitage.
Figur 2. Diagram som visar 10 olika bergartsprov och samband mellan deras kulkvarnsvärde
(enligt metod SS-EN 1097-9) och halten PM10 i gram/kg.
Sambandet mellan nötnings- och poleringsegenskaperna redovisas i figur 3. Här syns att det är ett
relativt bra samband mellan dessa egenskaper. I praktiken innebär detta att flertalet av de stenmaterial som valts för ytbeläggning på våra högtrafikerade vägar idag troligtvis är poleringsbenägna och
inte skulle klara de krav som finns i Europa på poleringsmotstånd.
Några prover visar goda nötningsegenskaper samtidigt som de inte är så poleringsbenägna.
Går det att hitta material som inte är så poleringsbenäget, har högt nötningsmotstånd och samtidigt
producerar liten mängd PM10 ?
CBI Betonginstitutets informationsdag 2010
31
Figur 3. Sambandet mellan bergartsprovens polished stone value (PSV), en metod som mäter
bergarters poleringsmotstånd från bildäck, och kulkvarnsvärde
Under 2010 kommer CBI att delta i två Vägverksprojekt, som är relaterade till PM10- problematiken. I den ena projektet kommer fokus att läggas på hälsoeffekterna av PM10 från olika stenmaterial. Projektet heter Wear Tox II och leds av VTI. Med anledning härav undersöks även stenmaterialens varierande kornform och deras ytråhet och hur dessa parametrar eventuellt har betydelse för
partiklars förmåga att fastna i vår lungvävnad.
Det andra projektet, som också leds av VTI med CBI som samarbetspartner, utgår från att undersöka och jämföra partikelproduktion av PM10 från betongvägar kontra de i normala fall använda
asfalt-bitumenbeläggningarna.
CBI Betonginstitutets informationsdag 2010
32
CBI Betonginstitutets informationsdag 2010
Cementindustrin reducerar koldioxid utsläpp
Fredrik Winberg, vd Cementa AB
Vår miljö och det som påverkar vår miljö är idag frågor som ligger högst upp på agendan. Alla beslut
bör idag föregås av en analys av vilka effekter det har på vårt samhälle, både kortsiktiga och
långsiktiga, positiva och negativa och täcka såväl miljö, ekonomiska som sociala aspekter. Det är
beslutet att bygga som ger inverkan på samhället. Frågan är nog inte om man skall bygga utan hur
man skall bygga för att nå det mest optimala resultatet.
Cement och betong har som det mest använda byggnadsmaterialet en betydande roll i samhället och
gör ur ett livscykel perspektiv en stor nytta för det uthålliga samhället och är i många fall det bästa
alternativet att bygga med. Vår uppgift är att så objektivt som möjligt kunna visa det och att ta fram
kunskap hur detta kan förbättras.
På Cementa arbetar vi med att studera hela kedjan ifrån den färdiga konstruktionens genom alla
produktionssteg tillbaka ända till våra gruvor där vi bryter vår kalksten. Vi vet att ofta har
användningsfasen den största rollen i en livslängdsbedömning men självklart skall alla delar i
processen beaktas. Vad gör vi då inom cementindustrin och i första hand i Sverige, och med
fokusering på koldioxid, som trots allt är den mest uppmärksammade frågan idag.
Den globala produktionen av cement svarar för 4-5 % av värdens totala koldioxidutsläpp, och
cementproduktion är därför ett viktigt område att påverka CO2 utsläpp.
Koldioxidutsläppen från cementproduktionen härrör sig från kalcineringen av kalksten vid
klinkertillverkningen samt från bränslet som behövs för reaktionen. Fördelningen är c. 60 % från
kalkstenen och 40 % från bränslet.
Cementindustrin har under de senaste 20 åren markant minskat sina koldioxidutsläpp genom att
satsa på mera energieffektiva processer, användning av alternativa bränslen och råmaterial, minskad
andel klinker i cement, energiåtervinning på fabrik, vindkraft och i dagsläget även koldioxid
avskiljning och lagring.
Åtgärder vid cementproduktion
Cementa har minskat sina koldioxidutsläpp per ton cement med 15 % sedan 1990 genom att vi har
minskat energiåtgången per ton klinker, andelen alternativa bränslen är idag över 35 % och andelen
biobränslen är ca.10 %.
Utveckling av cement
Klinkerandelen i våra cement är idag 89 % och vår målsättning är att minska den i ett första
steg till 79 % och vårt långsiktiga mål är 75 % , med bibehållen produktkvalitet. Vi utvecklar cement
av typ II A och Typ II B, med minimum 80 % respektive 65 % klinker med kalksten, flygaska och
granulerad masugnsslagg som tillsatsmaterial . Cementen är efter labbförsök nu klara för testning på
marknaden vilket kommer att äga rum under 2010. De nya cementtyperna kommer att lanseras på
marknaden 2011-2012.
2(2)
Cementens koldioxid belastning bör som nämnts inledningsvis alltid betraktas ur ett
livscykelperspektiv där man räknar in fördelarna med cement och betong. Betong tar även upp
koldioxid både som konstruktion men isynnerhet vid återanvändning, alltså som krossat material. Det
totala upptaget är 20-30 % av emissionerna från cementproduktionen sett ur ett livscykelperspektiv
på ca. 100 år. Ett projekt med medverkan av CBI, LTH och IVL pågår med målsättning att ta fram en
beräkningsmodell och tidsmässigt kvantifiera CO2-upptaget i olika betongkvaliteter och miljöer, under
brukarskedet och efter rivning , i okrossad och krossad betong.
Inom cementindustrin pågår även ett utvecklingsarbete för att kunna tillämpa tekniken för koldioxid
avskiljning och lagring, s.k. CSS. Det som idag framstår som om en möjlig teknisk lösning är s.k.
postcombustion, avskiljning av koldioxid ur rökgasen genom en amin absorptions process.
Processen är dock energikrävande och bör anpassas till cementproduktionen så att inte kostnaderna
för avskiljningen blir alltför höga. En försöks anläggning planeras att byggas på en cementfabrik
under de närmaste åren.
Energimyndigheten har startat ett förprojekt, där även Cementa deltar, med målsättning att ta fram
ett forskningsprogram för koldioxid avskiljning och lagring i Sverige. Den stora frågan är att få
acceptans för att lagra koldioxid, tex. i sandstenslagren i södra Östersjön, samt övriga juridiska
frågor i samband med lagringen. Dom ekonomiska aspekten för utvecklingen av tekniken i Sverige är
även betydelsefulla för det kommer att kosta mycket pengar och diskussionen om fördelningen av
kostnaderna mellan stat och industri har inte startat än.