Artikelförfattare: Andrzej Cwirzen, Byggmaterial, Luleå tekniska universitet
Den svenska byggindustrin genomgår en grön omställning, där företag söker sätt att förbättra hållbarheten. Trots att koldioxidutsläppen kommer från många olika källor är betong en betydande bidragsgivare till koldioxidutsläppen på grund av de stora volymer som används. Huvudbindemedlet i betong är Portlandcement, som har ett högt koldioxidavtryck. Ett av de enklaste sätten att göra betong mer miljövänlig är att minska mängden Portlandcement genom att använda tillsatsmaterial (även kallade SCM: Supplementary Cementitious Materials) som flygaska och masugnsslagg.
Denna artikel introducerar ett spännande nytt alternativ: återvinning av cementbindemedel från gammal betong, en innovativ process som vi nyligen har bevisat är möjlig.
Innan vi fördjupar oss i återvinning av bindemedel är det viktigt att förstå den bredare kontexten för betongåtervinning. I Europa kommer över 40 procent av allt avfall från byggnation och rivning. I Sverige produceras över 2,3 miljoner ton byggavfall årligen. Detta inkluderar över 1,3 miljoner ton betongavfall. Det mesta av detta hamnar på soptippar eller används för vägbyggnation. Endast 15–20 procent av detta avfall används i produktion av ny betong.
Återvinningsprocessen
Den typiska återvinningsprocessen av betong innefattar till att börja med separering av materialen, följt av krossning av betongen, borttagning av armering och föroreningar samt sållning av materialet i olika partikelstorlekar. Slutprodukten är återvunnen betongballast (så kallad RCA: recycled concrete aggregates), som kan ersätta en del av de nya ballasterna i ny betong. Dock tillåter Sverige för närvarande endast 5 procent RCA i ny betong utan ytterligare tester, medan europeiska standarder (Eurocode2 och EN206) sätter gränser baserade på exponeringsklass eller typ av konstruktionselement. När tillräckliga mekaniska och hållbarhetstester utförs tillåter de flesta standarder högre andelar av RCA. De mekaniska egenskaperna är enkla att bestämma, men hållbarhetstester kan vara kostsamma och tidskrävande.
Den främsta begränsningen för RCA är cementpastan som är knuten till ballasten. I Sverige används granit vanligtvis som ballast, vilket är kemiskt stabilt. Däremot varierar egenskaperna för den fastsittande cementpastan beroende på den ursprungliga betongens proportionering, ålder och exponering. Vanligtvis ökar den kvarvarande cementpastan vattenbehovet för den nya betongen, men effekten beror på vattencementtalet och förekomsten av SCM i den ursprungliga blandningen. Till exempel om den ursprungliga cementpastan har ett lågt vattencementtal och den nya betongen innehåller exempelvis silikastoft så behövs mindre vatten. Detta måste beaktas i den nya betongens proportionering.
Påverkande faktorer
Flera andra faktorer påverkar också prestandan hos RCA, inklusive karbonatisering (som kan förtäta strukturen), frostskador (som orsakar inre sprickbildning och efterföljande ökat vattenupptag) och förekomsten av vissa kemiska ämnen som klorider från avisningssalter eller havsvatten. Betong som utsätts för kemiska processer i industribyggnader kan också absorbera eller reagera med ytterligare kemikalier. Dessa förändringar i den kemiska sammansättningen kan påverka hydratiseringsprocessen hos ny betong som innehåller RCA. Därför kan användningen av RCA potentiellt minska hållfasthet och hållbarhet eller också ha obetydliga effekter, beroende på dessa variabler.
Betongavfallets kvalitet
Betongavfall kommer från en rad olika källor: rivning, överbliven färsk betong från betongfabriker eller byggplatser och kasserade, prefabricerade betongelement. Kvaliteten på detta avfall varierar, med högre och jämn kvalitet från prefabbetong och större variation från rivningsstrukturer. Åldern och exponeringshistoriken för betongen är kritiska faktorer, eftersom äldre strukturer ofta saknar detaljerad information om deras ursprungliga proportionering och kan ha genomgått långvarig försämring.
Därför är det avgörande att separera och kategorisera gammal betong baserat på kvalitet. Grovare RCA-partiklar (större än 1 mm) har vanligtvis mindre fastsittande cementpasta (cirka 35 procent), medan finare partiklar kan innehålla så mycket som 70 procent cementpasta. De finare fraktionerna utgör en större risk i nya betonganvändningar. Studier om användningen av dessa små partiklar från återvinning av betong har genomförts i årtionden. Dock anses dess användning i ny betong fortfarande vara problematisk och undviks därför generellt. En typisk användning av dessa fina fraktioner är att delvis ersätta sand. Begränsade studier har också genomförts för att utvärdera möjligheten att använda dem som SCM. Resultaten visade att betongens hållfasthet i de flesta fall minskade.
