Betong med lägre klimatpåverkan

Betong med lägre klimatpåverkan Hur åstadkommer vi detta? Thomas Concrete Group, C-lab Betong ett naturligt och oorganiskt material Finns tillgängligt överallt & lokalt tillverkat råmaterialen till cement utgörs av de vanligaste förekommande grundämnena i jordskorpan. Konkurrenskraftigt, formbart, obrännbart, fukttåligt, beständigt, hållbart Ballast (80 %) berg & grus Bindemedel (14 %) cement, flygaska, slagg, kalksten Vatten (6 %) 3,1% 1,8% 0,7% 0,1% 0,1% Kiseldioxid Tillsatsmedel (<0,1 %) 6,4% Aluminiumoxid Innehåller inga farliga kemikalier Kan återvinnas till 100 % 6,7% 4,7% 15,9% 60,5% Järnoxid Magnesiumoxid Kalciumoxid Natriumoxid Kaliumoxid Titanoxid Manganoxid Fosforoxid Betongens livscykel Produktionsskedet (90 % av CO 2 -utsläpp från tillverkning av cementklinker) Kalkcykeln Kalciumhydroxid reagerar med koldioxid och blir åter kalksten Kalksten [CaCO 3 ] Värme ca. 1450 C (700-900 C) Ca. 300 kg CO 2 Driftsskedet (upptag av ca 15-20 % CO 2 under driftsskede karbonatisering!) + Koldioxid [CO 2 ] + [Ca(OH) 2 ] = [CaCO 3 ] +[H 2 O] Bränd kalk [CaO] + Koldioxid [CO 2 ] Återvinning & återanvändning (100 % av betongen går att återanvända) Av emissioner av CO 2 på ca 780-880 kg/ton klinker kan potentiellt ca 470 kg CO 2 tas upp genom karbonatisering (=56%). Kalciumhydroxid [Ca(OH) 2 ] + Vatten [H 2 O] Ca 1,2 ton CaCo 3 = 670 kg CaO + 530 kg CO 2 Thomas Concrete Group C-lab 1

Koldioxidupptag Ca. 300 000 ton koldioxid tas årligen upp av Sveriges betongkonstruktioner. Med förbättra hanteringen av rivningsmassor kan återtaget fördubblas till 600 000 ton/år. Målsättning för betongbranschen Allmänt Minskning med ca 20 % under de senaste 20 åren (husbyggnad). Svensk Betong 15 % minskning är möjlig redan nu. 20-30 % minskning med bästa möjliga teknik. 50 % minskning målsättning inom 5 års tid. 100 % minskning målsättning inom 20-30 års tid Trafikverket 15 % minskning till 2020 (jämfört med situationen 2015). 30 % minskning till 2025 (jämfört med situationen 2015). Klimatneutralt 2045. För mindre investeringsprojekt (< 50 Mkr). Exempel krav på betong 2020. Minskning med 20 % för cement (GWP 0,70 kg CO 2/kg cement). Alt. minskning för betong med 25 % (med samma hållfasthets- och exponeringsklasser). 2025. Minskning med 30 % för cement (GWP 0,62 kg CO 2/kg cement). Alt. minskning för betong med 35 % (med samma hållfasthets- och exponeringsklasser). Läs mer i exempelvis Betong och klimatet. En rapport om arbetet för klimatneutral betong Färdplaner för Betong- & Cementbranscherna Klimatneutralt till 2045 Arbetet för att nå målsättningen Kort sikt Utveckling & optimering av betongrecept. Alternativa bindemedel (främst GGBS & flygaska). Design- och materialoptimering (hållfast, armering, energilagring, mm). Lång sikt Teknik och processutveckling. Funktionskrav för beständighet. Nya bindemedelstyper. Nya tillsatsmedel för att styra betongens egenskaper (accelerator/aktivator). Transporter (mer miljöeffektivt). Öka CO 2 -upptag, hantera rivningsmassor. Thomas Concrete Group C-lab 2

Superplasticerare, Ballast, Vatten, kross natur kranlösning Byggcement Superplasticerare, Vatten, kran lösning Ballast, natur Ballast, kross Masugnsslagg Byggcement Färdplan cement Teknikutveckling Teknikutveckling & offentliga satsningar Hur kan klimatpåverkan minskas från betong i dagsläget? Den mest effektiva åtgärden är att begränsa mängden klinker i bindemedlet och/eller använda bindemedel med låg klimatpåverkan. I praktiken innebär detta att använda tillsatsmaterial i betong (t.ex. flygaska eller GGBS) kombinerat med att ha så höga vct som möjligt (med hänsyn till krav på hållfasthet och beständighet). Projektera byggnaden på rätt sätt Inte för höga hållfasthetsklasser. Utnyttja annan referensålder än 28 dygn. Föreskriva rätt exponeringsklass. Använd bilaga N i SS 137003. Inte för stränga krav på uttorkning. Optimera geometri på konstruktionen. Involvera berörda parter tidigt. Vilka möjligheter finns det till byggande med reducerad klimatpåverkan. Anpassa tidplan. Klimatpåverkan från betong med olika sammansättning (men med samma hållfasthetsklass) Klimatpåverkan 50 % Byggcement. 50 % GGBS. Klimatpåverkan 360 kg bindemedel per m 3 betong 100 % Byggcement. C30/37 med Byggcement Totalt GWP=254 kg/m 3 betong 98 % av klimatpåverkan från cementet! C30/37 med Byggcement och GGBS Totalt GWP=139 kg/m 3 betong 90 % av klimatpåverkan från cementet! Baserat på data från Svensk Betongs EPD-verktyg. Thomas Concrete Group C-lab 3

Beräknad klimatpåverkan [kg CO 2-ekv per m 3 ] 400 350 300 250 200 150 100 50 0-50 -100-150 Konventionell 387 kg CO 2-ekv per m 3 betong Ca 25 % Med ANL FA Ca 20 % 20 % GGBS Ca 25 % 30 % GGBS Ca 45 % 50 % GGBS Kravelement Cement enligt SS-EN 197-1 Accepterade cement och bindemedelssammansättningar i olika exponeringsklasser Tabell 8b i SS-EN 206:2013 Exponeringsklass X0 XC 1 XC 2 XC 3 XC 4 XS 1 XS 2 XS 3 XD 1 XD 2 XD 3 XF 1 XF 2 XF 3 XF 4 XA 1 XA 2 XA 3 Alla I I I I I I I I I I I I I I I Sulfat- II/A-S II/A-S II/A-S II/A-S II/A-S II/A-S II/A-S II/A-S II/A-S II/A-S II/A-S II/A-S II/A-S II/A-S II/A-S resis- tenta II/B-S II/B-S II/B-S II/B-S II/B-S II/B-S II/B-S II/B-S II/B-S II/B-S II/B-S II/B-S II/B-S II/B-S II/A-D II/A-D II/A-D II/A-D II/A-D II/A-D II/A-D II/A-D II/A-D II/A-D II/A-D II/A-D II/A-D bindemedel II/A-V II/A-V II/A-V II/A-V II/A-V II/A-V II/A-V II/A-V II/A-V II/A-V II/A-V II/A-V II/A-V II/A-V II/A-V II/B-V II/B-V II/B-V II/B-V II/B-V II/B-V II/B-V II/B-V II/B-V II/B-V II/B-V II/B-V II/B-V II/B-V se II/A-LL II/A-LL II/A-LL II/A-LL II/A-LL II/A-LL II/A-LL II/A-LL II/A-LL II/A-LL II/A-LL II/A-LL II/A-LL II/A-LL II/A-LL 5.3.2(5 II/A-M II/A-M II/A-M II/A-M II/A-M II/A-M II/A-M II/A-M II/A-M II/A-M II/A-M II/A-M II/A-M II/A-M II/A-M ) II/B-M II/B-M II/B-M II/B-M II/B-M II/B-M II/B-M II/B-M II/B-M II/B-M II/B-M II/B-M II/B-M II/B-M III/A III/A III/A III/A III/A III/A III/A III/B Hållfasthetsklass hos cement 32,5 32,5 32,5 42,5 42,5 42,5 42,5 42,5 42,5 42,5 42,5 42,5 42,5 42,5 42,5 42,5 42,5 42,5 Andel PC-klinker av bindemedel 30 35 35 65 65 35 35 65 35 35 65 65 65 65 80 35 35 Andel av bindemedlet Silikastoft Flygaska Slagg 70 5 5 20 20 Reduktion av CO 2 med upp till 15 % redan idag. Reduktion av CO 2 med upp till ca 60 % jämfört med branschreferens! Reduktion av CO 2 med upp till 20 % om gränser i dagens regelverk tänjs. I Sverige ca 390 kg CO 2 per m 3 betong. EPD från Svensk Betong. Thomas Concrete Group C-lab 4

Betong med flygaska eller GGBS egenskaper Allmänt Minskad användning av (Portland)cement. Lägre miljöbelastning. Annan kulör (ljusare om GGBS används). Egenskaper i färskt tillstånd Bättre arbetbarhet. Jämnare yttextur än portlandcement. Långsammare tillstyvnande. Puzzolana reaktioner Mindre tendens till vattenseparation. Viss osäkerhet rörande inblandning av tillsatsmedel. Viss absorbtion. Egenskaper hos hårdnande betong Normalt långsammare hållfasthetstillväxt. Minskad värmeutveckling. Egenskaper hos hårdnad betong Hållfasthet. Jämförbar 28-dygns hållfasthet som konventionell betong. Uttorkning. Motsvarande eller bättre jämfört med konventionell betong. Beständighet. Effekt beror på nedbrytningsmekanism. Exempel på projekt Där tillsatsmaterial har hjälpt till att förbättra betongens egenskaper (bland annat minskad klimatpåverkan) Betong med låg värmeutveckling Marieholm: Spec. UV-betong Önskemål om låg värmeutveckling, motsvarande Anläggningscement. C20/25 vid 28 dygn & C15/20 efter 5 dygn (i konstruktion). Möjliggjordes med användning av GGBS & CEM II/A-LL. Ca 9.000 m 3 betong en besparing av 1220 ton CO 2 (ca 50 % ). Betong med reducerad klimatpåverkan Riksbyggen Brf Viva Krav på begränsning av klimatpåverkan från (bland annat) betongkonstruktioner. Begränsning av klinkerandel och bindemedelhalter. Möjliggjordes med användning av GGBS & CEM II/A-LL. Ca 950 m 3 (platsgjuten) betong en besparing av ca 80 ton CO 2 (>30 % ). Thomas Concrete Group C-lab 5

Betong med reducerad klimatpåverkan Riksbyggen Brf Viva Reduktion av CO2/m 3 50% 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% Betong med god beständighet Eastern Scheldt storm surge barrier Byggd 1980-1986 och öppnad 1986. Sista stora dammen i Delta Works skydda mot översvämningar (1953 1800 omkom). En damm som normalt är öppen och tillåter tidvattenrörelser. Stängs vid för högt vattenstånd i havet. Görs någon per år under ett par timmar. Önskemål om 200 års livslängd. Betong (vct=0,45) med CEM III/B (66-80 % GGBS). En av CO 2 -utsläpp på ca 60-70 % (jämfört med om Portlandcement använts). 0% C40/50 C35/45 C35/45 C28/35 C35/45 C35/45 C28/35 C35/45 C28/35 XC4/XF3 XC3 XC3/XF1 XC2 XC4/XF1 XC4/XF3 XC4/XF3 X0 X0 Slutsatser Hur kan vi minska klimatpåverkan från betong idag? Den mest effektiva åtgärden är att begränsa mängden klinker i bindemedlet och/eller använda bindemedel med låg klimatpåverkan. I praktiken innebär detta att använda tillsatsmaterial i betong (t.ex. flygaska eller GGBS) kombinerat med att ha så höga vct som möjligt (med hänsyn till krav på hållfasthet och beständighet). Andra åtgärder för att höja vct och minska mängden bindemedel Inte för höga krav på hållfasthet. Inte för höga krav på exponeringsklass. Inte för höga krav på uttorkning. Utnyttja de möjligheter som användning av tillsatsmaterial ger för betongens egenskaper! Färskt tillstånd. Under hårdnande. Hårdnat tillstånd. Klimatavtryck betongbyggnader (vilka möjligheter/utmaningar har vi?) Mål CO 2 m 2 år = CO 2 Teknik & design Ekonomi (optimering av betong & konstruktion) (optimera yta & energi) ton bindemedel ton bindemedel m betong Lågt CO 2 Bindemedel 3 m betong 3m m2 2 Lågt CO 2 Betong år W m 2 1 år Lågt CO 2 Byggnad (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). Thomas Concrete Group C-lab 6

För mer material och information se vårt kunskapscenter : http://c-lab.se/forskning-och-utveckling2/vart-kunskapscenter http://thomasbetong.se/vart-kunskapscenter Frågor? Förslag? E-post: anders.lindvall@c-lab.se Thomas Concrete Group C-lab 7