Ammoniak i flygaska Vägledning för betongtillverkare Utfört för: E-mineral Utfört av: Jørn Bødker Taastrup, den 27 september 2006 Byggnad - 1 -
Titel: Ammoniak i flygaska. Vägledning för betongtillverkare Författare: Jørn Bødker Reproduktion av delar av vägledningen är tillåtet, om källan anges. - 2 -
1. Innehåll 1. Innehåll...1 2. Bakgrund och syfte...2 3. Inomhusmiljö...3 3.1 Mätning...3 3.2 Praktisk betydelse för inomhusmiljö...5 4. Arbetsmiljö...6 4.1 Mätning...6 4.2 Praktisk betydelse för arbetsmiljön...6 5. Kontrollmätningar...7 6. Slutsats...8-3 -
2. Bakgrund och syfte På kraftverken har man på senare år börjat att rensa röken i salpeterhaltiga gaser. I samband med detta tillsätts små mängder ammoniak i röken, som neutraliserar de salpeterhaltiga gaserna. Beroende på driftförhållandena på de enstaka kraftverken kan en mindre del av den tillsatta ammoniaken hamna i flygaskan. Ammoniakinnehållet i flygaskan är oftast under 100mg/kg men i enstaka fall kan det uppkomma högre koncentrationer. När flygaskan blandas i våt betong, som är mycket alkalisk, kan ammoniaken frigöras. Man kommer därför att kunna se, att nyblandad betong som innehåller flygaska luktar ammoniak. Ammoniaklukten från betong är ett relativt nytt fenomen, och syftet med denna vägledning är att beskriva problemets omfattning och ev. förhållningsregler man följer hos betongtillverkare. - 4 -
3. Inomhusmiljö 3.1 Mätningar Nygjuten betong med flygaska kan lukta ammoniak, och man kan självklart oroa sig för att denna luktavgivelse fortsätter under lång tid och skapar problem för inomhusmiljön i en byggnad som är uppförd med denna typ av betong. Ammoniaken avtar emellertid med tiden och Teknologiska Institutet har genomfört en lång rad undersökningar i klimatkammare för att bekämpa avdunstningsförloppet. Det har gjorts mätningar av avdunstningshastigheten från vanlig betong helt utan flygaska, och från betong med flygaska som innehåller ammoniak. Förutom test på traditionell betong har det genomförts test på lättklinkerbetong. Det visade sig att ammoniakavdunstningen är relativt snabb omedelbart efter blandning och gjutning, och den avtar med tiden. Mätningarna tyder på att avdunstningshastigheten följer Ficks lag, vilket innebär att avdunstningshastigheten är omvänt proportionerligt med kvadratroten av tiden. Det är i övrigt nästan samma lag som beskriver karbonatisering och kloridinträngning i betong. I nedanstående bild 3.1 ser man avdunstningshastigheten avbildat som funktion av tiden. Där har använts betong helt utan flygaska, betong med flygaska som innehåller 65 mg/kg ammoniak, och betong med flygaska, till vilken det är tillsatt extra ammoniak, så att innehållet består av upp till 200 mg/kg ammoniak. Bild 3.1 Avdunstningshastighet av ammoniak från vanlig betong med stigande ammoniakinnehåll. - 5 -
Det har på samma sätt gjorts mätningar på traditionell lättklinkerbetong. Bild 3.2 Avdunstning av ammoniak från lättklinkerbetong jämfört med avdunstningen från vanlig betong. Avdunstningshastigheten är proportionerlig med ammoniakinnehållet i flygaskan, och lättklinkerbetong avger omedelbart efter gjutning mer ammoniak än vanlig betong; men avgivelsen av ammoniak från lättklinkerbetong faller snabbt. Cement kan också innehålla små mängder ammoniak, och betong utan flygaska kan därför också avge ammoniak. - 6 -
3.2 Praktisk betydelse för inomhusmiljö Luktgränsen för ammoniak är ca. 3 mg/m 3 och gränsvärdena i arbetsmiljön är 14/mg/m3. Det finns inget gränsvärde för inomhusmiljö, men ofta använder man 1/50 eller 1/100 av gränsvärdena för arbetsmiljön. 1/100 av gränsvärdena i arbetsmiljön är alltså 0,14 mg/m 3. Illustration: En ammoniakkoncentration på 0,14 mg/m 3 motsvarar att man i ett litet rum på t.ex. 25 m 3 använder "tre gånger så mycket salmiaksprit", och i samband med det låter ammoniaken förångas i ca. en kvart. Teoretiska beräkningar av koncentrationen av ammoniak i ett rum i ett hus som är byggt av betong visar att även om det användes flygaska med upp till 200 mg/kg ammoniak, var ammoniakkoncentrationen i rumsluften under detta värde redan efter två månader, räknat från den dag då betong gjöts. Det vill säga väsentligt tidigare än en byggnad normalt är inflyttningsklar. - 7 -
4. Arbetsmiljö 4.1 Mätningar Ammoniakavgivelsen är störst omedelbart under och lite efter gjutning av betong. Det är därför man i praktiken får de högsta koncentrationer i luften när arbetet utförs. Det har inte varit möjligt att finna ett företag där man under realistiska förhållanden kan mäta ammoniak i rumsluften. Det har därför genomförts en rad klimatkammarmätningar för att hitta den koncentration, som högst kan uppstå över nygjuten betong. Mätningar i laboratorier visar att under extrema förhållanden i en kammare med stora mängder nylagt murbruk och fullständigt utan luftförändring kommer koncentrationen av ammoniak i kammaren kunna öka till ca. 75 mg/m 3. Det är en jämviktssituation, där koncentrationen i luften, oavsett hur mycket betong som används i en lufttät kammare, inte kan öka ytterligare. I försöket användes murbruk med flygaska, vilket innehöll 200 mg/kg ammoniak. 4.2 Praktisk betydelse för arbetsmiljön Gränsvärdet för ammoniak i inandningsluften är 14/mg/m 3. Det är ett genomsnittsvärde under arbetsdagen, som dock icke får överskridas med mer än 100 %. Mätsituationen i en fullständigt stängd klimatkammare är orealistisk i arbetsmiljösammanhang. Man bör inte förvänta att även vid arbete med betong, som innehåller flygaska med 200 mg/kg ammoniak, i välventilerade produktionslokaler inte kommer att kunna uppstå ammoniakkoncentrationer på över gränsvärden på 14 mg/m 3. Vid gjutningar utomhus kan ammoniakkoncentrationerna i luften vara långt under gränsvärdena. - 8 -
5. Kontrollmätningar Ammoniak luktar starkt och upptäcks lätt med luktsinnet i koncentrationer som är långt under gränsvärdena i arbetsmiljön. Det kan emellertid vara nödvändigt att genomföra mätningar av koncentrationen i luften för att säkerställa att det ur hälsosynpunkt är försvarligt att arbeta i lokalerna. Det enklaste metoden för att bestämma ammoniakkoncentrationen i arbetslokalerna är provrörsmetoden där man använder provrör som t.ex. är levererade från firman Dräger. Man kan använda Drägerrör märkt "Ammoniak 2/a". Rörets glasspetsar bryts av och med hjälp av Drägers handpump sugs fem pumpslag genom röret. Om det finns ammoniak kommer röret skifta färg från gul till blå, och ammoniakkoncentrationen i luften kan avläsas på röret. Metoden är snabb och enkel att utföra. Nackdelen med metoden är att det finns en osäkerhet på avläsningen på ca. 10-15%, och att det är frågan om en ögonblicksmätning, som inte omedelbart visar genomsnittskoncentrationen under en arbetsdag. Önskas det en mer exakt mätning, kan det tas prover för efterföljande analys på laboratorium. Denna metod kräver utbildad personal vid provtagningen och analysresultaten är tillgängliga först flera dagar efter provtagningen. Metoden är i gengäld mycket exakt, och detektionsgränsen är låg - mindre än 0,01 mg/m 3. Denna mycket låga detektionsgräns innebär att metoden också kan användas för att kontrollera ammoniakkoncentrationen i inomhusmiljö. Handpumpa med provrör för ammoniak - 9 -
6. Slutsats Nygjuten och härdad betong med flygaska, som innehåller ammoniak, kommer att avge ammoniak i luften. Ammoniakavgivelsen avtar relativt snabbt med tiden, och med underlag från laboratorieförsök och teoretiska beräkningar, kan man räkna med att så länge man inte överskrider 200 mg/kg ammoniak i flygaskan kommer: det i välventilerade arbetslokaler inte kunna uppstå hälsoskadliga koncentrationer av ammoniak under gjutning av betong. ammoniaken efter några månader vara förångad i en sådan grad att det inte på grund av ammoniakavdunstning kommer att uppstå inomhusmiljöproblem i en byggnad. Ammoniakångan är relativt lätt att lukta och också relativt lätt att mäta i lutften. Med hjälp av t.ex. "Drägerrör" kan man få en indikation av koncentrationsnivån i luften, medan provtagning och efterföljande kemisk analys med stor precision kommer att kunna avgöra ammoniakkoncentrationen i luften både i arbetsmiljön och i inomhusmiljön. - 10 -