Krav på lägre klimatavtryck: Dagens och morgondagens betong &

betongkonstruktioner

Vägen mot en fossilfri byggbransch

Ingemar Löfgren

FoU chef Thomas Concrete Group

Färdplan Betong & Cement

Betongens-

livscykel

• Produktionsskedet

• Driftsskedet

• Återvinning &

återanvändning

Skillnader:

• Typ av cement som används (varierar också

mycket inom länderna).

• Vilka mineraliska tillsatsmaterial som finns

tillgängliga, vilka som används och hur de får

användas.

• Tillgång ballast och dess kvalitet.

Thomas i fem länder

USA (Georgia, N. & S. Carolina):

• CEM I, enbart

• Tillgång till slagg har varit god, nu

längre transporter.

• Flygaska (typ F) har minskat, börjar att

titta på “reclaimed ash”.

• God tillgång av ballast med bra kvalitet

(dedikerade leverantörer).

Tyskland (nordvästra):

• CEM III/A & CEM I

• Tillgång av flygaska är begränsad (ca

50% av behovet).

• God tillgång av sand, sämre vad gäller

sten.

Polen (norra):

• CEM II/A-V & CEM II/B-V, samt CEM I

• Tillgång av flygaska är god.

Exempel - skillnader i betongsammansättningar

1) CEM III/A 42,5 N

2) Flygaska

Sverige Tyskland Polen USA

C20/25 16 mm S4 2401) + 402)

vbt 0,68

2451) + 702)

vbt 0,60

2501) + 652)

vbt 0,57

1541) + 772) + 773)

vbt 0,54

Bindemedelshalt 280 kg/m3 315 kg/m3 315 kg/m3 308 kg/m3

Klinkerhalt 74% 42% 60% 50%

kg CO2 (ca.) 168 115 150 130

1) CEM II/A-V eller

CEM II/A-LL

2) Slagg

1) CEM II/A-V eller

CEM II/B-V

2) Flygaska

1) CEM I

2) Slagg

3) Flygaska

Skillnader:

• Typ av betong som levereras (t.ex. hållfasthet).

• Regelverk/standarder och vad som tillåts.

• Byggherrens & föreskrivande leds påverkan.

• Traditioner, erfarenheter samt hur man bygger.

Thomas i fem länder

USA (Georgia, N. & S. Carolina):

• DOT (Dep. of Transport) har stor

påverkan.

• Byggherren & konsluter har stor

påverkan.

• Ofta enbart krav på tryckhållfasthet

(möjliggör t.ex. CarbonCure).

Tyskland:

• Oftast lägre tryckhållfasthet (C20/25,

C25/30 & C30/37 vanligast).

• Vintertid, minskat byggande.

• Min. cementhalt (DIN 1045-2) hög!

Polen:

• Oftast lägre tryckhållfasthet (C20/25, C25/30 & C30/37 vanligast).

• EN 206 börjar att användas.

Reflektioner

Stora skillnader, som styrs av tillgång av delmaterial (ballast och bindemedel) – ca. 10-30% lägre CO2.

Men marknandens “efterfrågan” & förväntning har mycket stor inverkan.

Jämför t.ex. Bara de nordiska länderna.

Det som skiljer mest (avs. Sverige) är dock:

• Krav på högre hållfasthet och låga vct (uttorkning & formrivning/vintergjutning) leder till högre cement-/bindemedelshalter .

• Högre hållfasthet (mer armering).

• Lättarbetad betong, höga konsistensklasser.

Reflektioner

Utmaningar är minskad tillgång av traditionella mineraliska tillsatsmaterial.

- Energiomställning begränsar tillgång av flygaska.

- Omställning i stålindustrin (CO2-fri produktion, t.ex. HYBRIT) kommer påverka tillgång på masungnsslagg.

På kort sikt (10 år) finns dock möjligheter :

• Använda mer av det som finns tillgängligt och de möjligheter som finns.

• Lös uttorkningsproblematiken – eller byt byggmetod (plastmattor).

• Möjliggöra snabb hållfasthetstillväxt (även vintertid).

• Förändra entreprenörernas beteende och vanor.

• Utnyttja hållfastheten & hållfasthetstillväxten (om det går).

• Sedan 2006 har Thomas Concrete importerat & använt tillsatsmaterialen

flygaska och mald granulerad masugnsslagg (GGBS).

• Drivkrafter: Miljö, samt tekniska & ekonomiska fördelar.

Al2O3

CaO SiO2

CaO

SiO2

Al2O3

Lime Kalcium aluminate

Portland

cement

GGBS

Clay

Glass

Natural

pozzolans

Silica

Fly ash

high CaO

Fly ashhigh SiO2

Meta-

kaolin

Flygaska

(hög CaO)

Metakaolin

GGBS

Klacinerad

skiffer

Flygaska

(hög SiO2) Silikastoft

Färdplan Betong – Alternativa Bindemedel

Utnyttjande av tillsatsmaterialens egenskaper

Flygaska

(hög CaO)

Metakaolin

GGBS

Klacinerad

skiffer

Flygaska

(hög SiO2) Silikastoft

0

50

100

150

200

250

300

0 12 24 36 48 60 72 84 96 108 120

Värm

eutv

eck

lin

g, W

[k

J/k

g]

Tid från mix [timmar]

Betong vcteqv 0,50 16mm S3

CEM II/A-LL 42,5 R + GGBS

0%11%

20%

33%

50%

0

20

40

60

80

0 20 40 60 80

Sk

juvgrä

ns

[Pa]

Viskositet [Pa s]

ökad mängd FA

Inverkan på

reologi/arbetbarhet Inverkan på värmeutveckling

Inverkan på beständighet

Funktionskrav & erf. täckskikt

Material CO2e/ton

CEM I ≈ 780-880 kg

Flygaska ≈ 4 kg

Slagg (GGBS) ≈ 52-67 kg

Inverkan på miljöbelastning

Inverkan på kulör

Brf Viva Göteborg

● Ingår i ”Positive Footprint Housing”. Social hållbarhet,

energieffektivitet och minskad miljöpåverkan.

● Alternativ vid val av material till stomme (föreslagna av

ledande leverantörer)

− Prefabricerad betong.

− Platsgjuten betong.

− Massivträ.

● Kravspecfikation

− Beständighet, brand, ljud och energianvändning.

− Miljöbyggnad Guld och 100 år livslängd.

● Bedömning av klimatpåverkan enligt SS-EN 15978

Exempel på betong lev. till Brf. Viva

Exempel på betong lev. till Brf. Viva

Exempel på betong lev. till Brf. Viva

Exempel på betong lev. till Brf. Viva

Platsgjutna konstruktionen (950 m3)

sänkt miljöbelastning (CO2) med

30% i snitt genom att använd slagg

& CEM II/A-LL.

Begränsningar p.g.a. exponerings- & hållfasthetsklasser.

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%

45%

50%

C40/50XC4/XF3

C35/45XC3

C35/45XC3/XF1

C28/35XC2

C35/45XC4/XF1

C35/45XC4/XF3

C28/35XC4/XF3

C35/45X0

C28/35X0

Reduktion a

v C

O2/m

3

Ytterligare red. miljöbelastningen genom optimera hållfasthetskrav

och/eller att utnyttja 56 eller 90 dygn som referensålder (28 d).

Västlänken och nya centralstationen

Totalt ca 330 000 m3 betong.

All betong kommer att ha minst 16% slagg.

Västlänken och nya centralstationen

Betong till ”slitsmurar”, Trafikverket tillåter 47,3%

slagg (minst 50% portlandklinker).

Motivering miljöaspekter (miljöbonus) samt tekniska

aspekter.

Reduktion av CO2 är 43% och totalt ca 15 000 ton

CO2.

343

280248

216195 185

153

100

150

200

250

300

350

400

450

kg C

O2/m

3

4,9

2,62,1

5,3

2,92,4

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

28 56 120

Ch

lori

de

mig

rati

on

co

effi

cien

t

DN

TB 4

92

[1

0-1

2m

2/s

]

Age [days]

C40/50 F6 16 w/c 0,45 1,75 Delvo

C40/50 F6 16 w/c 0,50 1,6 Delvo

Karlatornet

Karlatornet – Höghållfast betong

Betonger till bottenplatta (3,85 m tjock):

• C40/50 CEM I 42,5 N SR MH/LA med 36% slaggKrav på hållfasthet vid 56 dygn.

Betonger till kärna & pelare:

• C70/85 CEM II/A-LL med 38-45% slagg

• C60/75 CEM II/A-LL med 30% slagg

• C50/60 CEM II/A-LL med 28% slaggKrav på tidig hållfasthet: 15-20 MPa @ 18 tim (klätterform)

Betonger till bjälklag:

• C50/60 CEM II/A-LL med 17% slaggKrav på tidig hållfasthet: 15 MPa @ 24 tim & 25 MPa @ 36

tim (efterspänning)

Karlatornet – Höghållfast & ”styv” betong

32

34

36

38

40

42

44

46

48

50

40 50 60 70 80 90 100 110

Ela

stic m

odulu

s (

sta

b. secant)

[G

Pa]

Compressive strengt [MPa]

Glimminge

Kållered

EC 2

P.g.a. tornets slankhet och svängning

(komfort), extra krav på betongens E-modul

(styvhet).

Granit

Gabbro

Integrerad LCC & LCA i informationsstrukturer och processer

https://www.ivl.se/download/18.20b707b7169f355daa7219b/1558533868859/B2343.pdf

Erlandson M.: Klimatförbättrade betongkonstruktioner – Användarstöd till BM. Rapport B2343, IVL Svenska

Miljöinstitutet 2019.

Klimatavtryck betongbyggnader - Strategi & möjligheter

(1) Mindre cementklinker i bindemedlet; (2) Mindre ”cement” i betongen;

(3) Mindre betong & ingen “onödig” överhållfasthet; (4) Utnyttja och optimera

energiprestanda/värmelagring; & (5) Livslängd/Livscykel (50 jmf. 100 år).

𝐶𝑂2

𝑚2∙å𝑟=

𝐶𝑂2

𝑡𝑜𝑛𝑏𝑖𝑛𝑑𝑒𝑚𝑒𝑑𝑒𝑙∙𝑡𝑜𝑛𝑏𝑖𝑛𝑑𝑒𝑚𝑒𝑑𝑒𝑙

𝑚𝑏𝑒𝑡𝑜𝑛𝑔3 ∙

𝑚𝑏𝑒𝑡𝑜𝑛𝑔3

𝑚2 ∙𝑚2

å𝑟∙𝑊

𝑚2 ∙1

å𝑟

Mål

Lågt CO2

”Betong”Lågt CO2

”Bindemedel”

Teknik & design

(optimering av betong & konstruktion)

Lågt CO2

”Byggnad”

Ekonomi

(optimera yta & energi)

Energi i miljöcertifieringssystemen

Min. inbyggd energi

& CO2

Minska cem.klinker

öka alt. bindemedel

CCS/CCU

Återvinn & -använd,

opt. CO2-upptaget

Prestanda:

energi, ljud,

brand,resiliens,

flexibiltet & livslängd.

Effektiv design:

- Använd mindre

- Optimera hållfasthet