Svenska ”tortyrmetoden” kan missgynna klimatvänligare cement

2019-03-21 06:00  

Det finns alternativ till klimatvärstingen cement. Men i Sverige används de inte i samma utsträckning som i andra länder. En förklaring kan vara den svenska ”tortyrmetoden” som används för att testa motståndskraften mot saltfrost.

Byggmaterialet cement står för 5–8 procent av de globala koldioxidutsläppen som orsakas av människan. Det är betydligt mer än till exempel flyget, som står för ett par procent. Att hitta en koldioxidneutral ersättning till cementen skulle alltså ge betydligt större klimateffekt än om vi slutade flyga.

Ett möjligt sätt att minska utsläppen är att ersätta delar av cementen med andra material. Två alternativ som länge har använts är flygaska från kolkraftverk och slagg från stålindustrin.

Ett projekt inom ramen för forskningsprogrammet Mistra ersatte 5 procent av råvaran vid cementframställningen med slagg. Resultatet blev sänkta koldioxidutsläpp med 7,5 procent. Slagg och flygaska är restmaterial från andra industrier vilket minskar behovet av att bryta jungfrulig kalksten.

Avflagas vid frysning

Frågan är hur dessa material påverkar den färdiga betongens egenskaper? Exempelvis hur väl materialet står emot avflagning som sker då vägsalt blandat med vatten upprepade gånger fryser och tinar, så kallade saltfrostskador. Egenskapen är förstås viktig när till exempel vägbroar ska byggas i nordligt klimat.

Martin Strand, forskare vid avdelningen för byggnadsmaterial på Lunds Tekniska Högskola, LTH, har nyligen disputerat med sin avhandling om hur väl betong med olika inblandning av slagg och flygaska står emot sådan avflagning. Studien är delvis finansierad av Cementa och Svenska Byggbranschens Utvecklingsfond, SBUF

– Mina resultat indikerar att man kan använda upp till 35 procent slagg utan problem, säger han men påtalar genast att de säkert kan komma att ifrågasättas.

Läs mer: Deras gröna satsning för klimatvärsting är långt borta

Anledningen är att han har utvecklat en egen metod för utprovning. I Sverige gäller annars den så kallade Boråsmetoden (SS 137244).

Boråsmetoden kan enligt Martin Strand vara ofördelaktig för recept med slagg eller flygaska jämfört med om ren cement använts. Det handlar framför allt om hur betongprovet förbehandlas innan test, det vill säga hur länge det tillåts härda, torka och karbonatiseras. Karbonatisering sker när koldioxid i luften reagerar med ämnen i betongen. Martin Strand har också undersökt hur betongens porstruktur påverkar motståndskraften mot saltfrostskador.

Kallar den för tortyrmetod

Ingemar Löfgren, adjungerad professor på Chalmers och FoU-chef på Thomas Betong, påpekar att en del kallar Boråsmetoden för en ”tortyrmetod”.

– Att gå från +20 grader Celsius till -20 på ett dygn är extremt tufft. Men det görs för att säkerställa att konstruktionerna ska hålla i 50 eller 100 år, säger Ingemar Löfgren.

Metoden kan förenklat beskrivas så här: En 3-procentig saltlösning läggs ovanpå betongprovet. I en cykel som varar i 24 timmar kyls provet ner till -20 grader Celsius och värms sedan upp till +20 grader. Cykeln upprepas normalt 56 gånger. Var sjunde cykel filtreras den avskalade betongen bort, torkas och vägs.

Läs mer: Studie: Luftföroreningar dödligare än rökning

I stället för 56 cykler valde Martin Strand att göra 112. Detta för att se långtidstrender och vad som händer när det karbonatiserade skiktet skalas av. Martin Strand har även gjort andra förändringar av metoden, bland annat hur saltlösningen kommer i kontakt med betongprovet.

Han utförde tester på vanlig cement, så kallad portlandcement, samt sex alternativa recept: Med 20 respektive 35 procent flygaska, med 20, 35 respektive 70 procent slagg samt ett med 25 procent slagg och 10 procent kalkfiller. Han varierade hur länge proverna tilläts härda, torka och karbonatiseras innan test.

35 procent slagg minskade avflagningen

Antalet variabler blir stort. Det kanske viktigaste resultatet har redan nämnts ovan: Ett recept med 35 procent slagg minskade avflagningen jämfört med ren cement, oavsett torkning och karbonatisering.

Finns det något hinder mot att redan nu börja använda 35 procent slagg i cementen, sett till beständigheten mot saltfrostskador?

– Kritiker kommer säkert trycka på att jag inte har använt mig av standardmetoden och att resultaten därmed inte går att jämföra. Men standardmetoden innebär en viss förbehandlig av betongytan och jag har visat att denna process är fördelaktig för vissa recept. Men varför skulle vi inte kunna använda andra processer? frågan han sig.

Läs mer: Byggindustrin använder upp världens sandreserver

Han påpekar att det viktigaste är att labbresultaten efterliknar verkligheten.

– Till vidare studier har jag föreslagit att man testar betongprover från broar med alternativa betongrecept som har klarat sig bra under längre tid, och ser hur de presterar med den metod jag använt jämfört med Boråsmetoden. Om betongen då underkänns föreslår jag att nästa steg blir att kalibrera metoden genom att ändra hur betongen förbehandlas innan provet, säger Martin Strand.

Att ersätta delar av cementen med alternativa material är inte på något vis något nytt, påtalar både Martin Strand och Ingemar Löfgren. I exempelvis Danmark är det vanligt med inblandning av flygaska och i Norge är det tillåtet med upp till 35 procent slagg i vägbroar.

Svensk betongindustri ”konservativ”

Martin Strand menar att den svenska betongindustrin är konservativ jämfört med grannländerna.

– Vi vill mer hålla oss till ren portlandcement som har visat sig beständig, säger han.

Ingemar Löfgren menar att Martin Strands resultat ligger i linje med de senaste decenniernas studier.

– Jag har själv varit involverad i studier där man tittat på vilka mängder som var rimliga, och kom fram till cirka 35 procent, säger han.

Varför används inte alternativa material i högre grad i Sverige, som ett sätt att minska utsläppen?

- Det är en känslig fråga. Det har funnits en del förutfattade meningar bland dem som har varit involverade. Det har säkert också funnits en del industriintressen som inte har tyckt att det har varit så intressant. Mycket är kopplat till tradition och vad man har valt för strategier i olika länder, säger han men menar nu att det med ökat klimatfokus är på väg att ändras.

Är det dags att förändra testmetoden så att den inte missgynnar inblandning av slagg och flygaska?

– Det pågår diskussioner om hur den kan förändras för att ta hänsyn till olika aspekter, säger Ingemar Löfgren.

Fakta: Cement och betong

Portlandcement är benämningen på det vi i vardagligt tal menar när vi pratar om cement. Den tillverkas genom att kalksten och märgelsten mals och omvandlas till cementklinker i ugnar. Processen kräver en temperatur på cirka 1 450 grader och är förstås mycket energikrävande. Mindre mängder gips och sand tillsätts därefter och cementprodukten är därmed färdigställd.

Cement består i typfallet av: 21 procent kiseloxid (SiO), 64 procent kalciumoxid (CaO), 3,8 procent aluminiumoxid (Al2O3) och 4,6 procent järn(III)oxid (Fe2O3).

Slagg och flygaska har vissa gemensamma grundkomponenter, men annorlunda fördelning.

När cement blandas med vatten och ballast (sand och sten) får man produkten betong.

Johan Kristensson

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt