Betong med tillsatsmaterial Inverkan på klimatbelastning och beständighet

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "Betong med tillsatsmaterial Inverkan på klimatbelastning och beständighet"

Håkan Göransson
för 7 år sedan
Visningar:

1 Betong med tillsatsmaterial Inverkan på klimatbelastning och beständighet Ingemar Löfgren, FoU chef TCG & adjungerad professor Chalmers tekniska högskola

2 Betongens tidslinje Blandning Gjutning Tillstyvnande & glättning Tidig hållfasthet 28-d Rivning & återvinning Service life t 0 3h 8h 1d 2d dagar 1 månad månader 1 år år Betong, under dess livslängd, måste uppfylla krav gällande ett antal egenskaper (bindetid, hållfasthet & hållfasthetsutveckling, temperaturutveckling, krympning, etc.) och vara beständig m.h.t. den miljö som den ska placeras i (karbonatisering, frost, klorider, sulfater, syror, etc.). M.h.t. miljöbelastning & resursanvändning (LCA) kan krav ställas angående delmaterial och betongsammansättning (CO 2 -fotavtryck).

3 Minskad klimatbelastning från anläggningsprojekt Hur gör man, vad kan man göra och vad är möjligt? Sedan 2006 har Thomas Concrete importerat tillsatsmaterial, flygaska och mald granulerad masugnsslagg (GGBS). Drivkrafter: Tekniska, Miljömässiga & Ekonomiska fördelar. Fördelar och möjligheter har hittills främst utnyttjats i temporära anläggningskonstruktioner p.g.a. gällande regelverk. Metakaolin Silikastoft (hög SiO2) SiO 2 Silica GGBS Glass Natural CaO pozzolans SiO 2 Clay Fly ash high SiO 2 GGBS Portland cement Fly ash high CaO Metakaolin (hög CaO) Klacinerad skiffer CaO Lime Al 2O 3 Kalcium aluminate Al 2O 3

Skjuvgräns [Pa] Värmeutveckling, W [kj/kg] 80 60 40 20 0 Utnyttjande av tillsatsmaterialens

Inverkan på miljöbelastning Material CEM I Slagg (GGBS) Metakaolin (hög CaO) Silikastoft CO 2e

Inverkan på värmeutveckling 300 250 200 150 100 50 Inverkan på kulör Betong vct eqv 0,50 16mm

4 Skjuvgräns [Pa] Värmeutveckling, W [kj/kg] Utnyttjande av tillsatsmaterialens egenskaper Inverkan på reologi/arbetbarhet ökad mängd FA Viskositet [Pa s] Inverkan på miljöbelastning Material CEM I Slagg (GGBS) Metakaolin (hög CaO) Silikastoft CO 2e /ton kg 4 kg kg (hög SiO2) GGBS Klacinerad skiffer Inverkan på beständighet Inverkan på värmeutveckling Inverkan på kulör Betong vct eqv 0,50 16mm S3 CEM II/A-LL 42,5 R + GGBS 0% 11% 20% 33% 50% Tid från mix [timmar]

Ex. 1: Styrd hållfasthetstillväxt Sekantpålar (NL 12) Tryckhållfasthet (kub) [MPa] Specifikation (temporär konstruktion): Max 10 MPa vid 3 dygn & max 15 MPa vid 7 dygn. C16/20 efter 28/56 dygn.

5 Ex. 1: Styrd hållfasthetstillväxt Sekantpålar (NL 12) Tryckhållfasthet (kub) [MPa] Specifikation (temporär konstruktion): Max 10 MPa vid 3 dygn & max 15 MPa vid 7 dygn. C16/20 efter 28/56 dygn. Möjliggjordes med användning av flygaska & Byggcement. Tot. ca m 3, en besparing av 1600 ton CO 2 (45%). Styrd hållfasthet möjliggjorde snabbare byggnation och kostnadsbesparingar vbt = 0, % FA 33% FA 40% FA 46% FA 53% FA Ålder [dagar]

40 35 30 25 20 15 10 0 12 24 36 48 60 72 50 40 30 20 10 Tid [timmar] Härdning 20 C Härdning 5-8 C 0 1 10 100 Ålder [dygn] Marieholm: Spec.

6 Tryckhållfasthet (kub) [MPa] Temperatur [ºC] Ex. 2: UV-betong låg värmeutveckling NL 12: Spec. UV-betong Mycket låg värmeutveckling. C 20/25 28 dygn & C 15/20 efter 5 dygn (i konstr.). Möjliggjordes med användning av flygaska & CEM II/A-LL. Ca m 3, en besparing av 1120 ton CO 2 (50%) Tid [timmar] Härdning 20 C Härdning 5-8 C Ålder [dygn] Marieholm: Spec. UV-betong Låg värmeutveckling, motsv. Anläggningscement. C 20/25 vid 28 dygn & C 15/20 efter 5 dygn (i konstr.). Möjliggjordes med användning av slagg & CEM II/A-LL. Ca m 3, en besparing av 1220 ton CO 2 (50%).

Ackumulerad mängd avflagat material [kg/m 2 ] Blandning Rivning & återvinning Undersökning av beständighet inverkan av

anläggnings-betong med flygaska. SBUF-project 2010-2012 (Thomas Betong, Trafikverket, Bilfinger, NCC, Skanska & Swerock).

Från 2013 tillåts upp till 20% flygaska (tidigare max 10%) i anläggningsbyggande. 0,30 Provning vid 28 dygns ålder 0,25 0,20 0 % 0.

7 Ackumulerad mängd avflagat material [kg/m 2 ] Blandning Rivning & återvinning Undersökning av beständighet inverkan av tillsatsmaterial Service life t 0 1d 2d 4d 1 vecka 1 månad månader 1 år Flera år Från t 0 till 100 år: Beständighetsegenskaper hos anläggnings-betong med flygaska. SBUF-project (Thomas Betong, Trafikverket, Bilfinger, NCC, Skanska & Swerock). Undersökning för verifiering av beständighetsegenskaper. Från 2013 tillåts upp till 20% flygaska (tidigare max 10%) i anläggningsbyggande. 0,30 Provning vid 28 dygns ålder 0,25 0,20 0 % 0.45 CEM I 11 % 0.45 CEM I 25 % 0.45 CEM I 33 % 0.45 CEM I 0 % 0.45 CEM II 11 % 0.45 CEM II 25 % 0.45 CEM II 0,15 0,10 0,05 Beständighet: frost & klorider 0, Antal fryscykler

Kloridmigrationnskoefficient [10-12 m 2 /s] Kloridhalt [% av bindemedel) 6,0% 5,0% 4,0% 3,0% 2,0% 1,0% vct (vbt) = 0,35 0,0% 0 10 20 30 40 50 60 Djup [mm] 100% Slite 100% Anl 95%Anl+5%SF

8 Kloridmigrationnskoefficient [10-12 m 2 /s] Kloridhalt [% av bindemedel) 6,0% 5,0% 4,0% 3,0% 2,0% 1,0% vct (vbt) = 0,35 0,0% Djup [mm] 100% Slite 100% Anl 95%Anl+5%SF 85%Anl+10%Fa+5%SF 85%ANL+15%RHA CEM III/B Kloridprofil betong Träslövsläge (20 års exponering). Boubitsas, Luping & Utgenannt, SBUF projekt Ex. Beständighet klorider/korrosion Bestämning av kloridtäthet (kloridmigration), jämförelse med fältexponering för beräkning (modellering) av erforderliga täckskickt och förväntad livslängd ,38 CEM I 42,5N SR3 MH/LA 0,45 30% GGBS 0,40 20% FA 0,30 CEM I 42,5N SR3 MH/LA 0,38 25% GGBS 0,45 60% GGBS 0,39 12% FA + 4% Si 0,38 15% GGBS + 5% Si 0,30 15% GGBS + 5% Si Beräknade erforderliga täckskikt. Luping & Löfgren: Chalmers tekniska högskola, Bygg & miljöteknik, Rapport. no Ålder [dygn]

9 Miljöpåverkan & Kostnader - Möjligheter Miljöpåverkan kan minskas avsevärt (gröna upphandling). Med flygaska är potentialen 15-30% (ca kg CO 2 /m 3 ) och med slagg 15-50% (ca kg CO 2 /m 3 ). Idag är minskningen ca 15% (CEM II/A-V 42,5 N MH/LA/NSR). M.h.t. beständighet och erforderliga täckskikt el. förväntad livslängd (CEM I jmf. med CEM II med flygaska eller slagg) är inverkan på miljöbelastningen ännu större. M.h.t. beständighet, årligen ca. 700 miljoner kronor på underhåll av broar (exkl. kostnader för trafikstörningar). Förbättrad beständighet och ökad pålitlighet vid nybyggnad och reparation har en stor potential. Tekniska egenskaper och lösningar leda till andra besparingar, t.ex. minskat behov av kylning (för temperatursprickor), och möjligheter. En översyn och förändring av regelverket krävs dock!

Relevanta dokument

Klimartsmart Betong - Egenskaper & användning. Ingemar Löfgren FoU chef Thomas Concrete Group

Klimartsmart Betong - Egenskaper & användning Ingemar Löfgren FoU chef Thomas Concrete Group Betong som ett material Utvecklas gradvis (kontrollerbart) från flytande/plastisk till fast form däremellan