BETON - TIL GAVN FOR MILJØ OG SAMFUND

BETON - TIL GAVN FOR MILJØ OG SAMFUNDProduktområdeprojekt vedrørende Betonprodukter 2003-2006Betonindustriens FællesrådAalborg Portland A/STeknologisk InstitutSeptember 2006

BETON - TIL GAVN FOR MILJØ OG SAMFUNDProduktområdeprojektet for Betonprodukter har givet den danske betonbranche mulighed for at belyseog dokumentere en række miljømæssige aspekter for såvel materialet beton som for betonbyggeri.Produktområdeprojektet blev indledt med en kortlægning af den danske betonindustri og en prioriteringaf miljøemner, som betonindustrien ønskede at få belyst. Det er bl.a. disse emner, der er grundlaget fordenne brochure.Brochuren omhandler beton og betonbyggeri og dets samspil med det omgivende samfund. Der findestilsvarende en brochure om producenternes muligheder for at fremstille beton på en miljøvenlig måde.Vi håber, at denne brochure kan medvirke til at gøre den danske byggebranche endnu mere bæredygtigved at fremme brugen af de mest miljøvenlige teknikker og metoder, der kendes.

BETON - TIL GAVN FOR MILJØ OG SAMFUND1 : Produktområdeprojekt vedrØRENDE BetonprodukterFaktaStøttet af Miljøstyrelsen, 2003 - 2006. Udført afBetonindustriens Fællesråd, Aalborg Portland ogTeknologisk Institut i fællesskab med et antal betonproducenter.FormålBidrage til at nedsætte miljøbelastningen fra byggerietved at løse en række væsentlige problemstillingerfor betonindustrien.Projektet er blevet fulgt af en bred interessentgruppebestående af betonproducenter, leverandører af råvarertil beton, entreprenører og bygherrer.Der blev i 2003 udarbejdet en handlingsplan medbetonbranchens egen prioritering af de væsentligstemiljøaspekter, som krævede at blive belyst.Som afslutning blev der i oktober 2006 afholdt enworkshop, hvor alle interesserede var indbudte tilat høre om projektets resultater.

BETON HAR EN POSITIV INDFLYDELSE PÅ MILJØET4Beton er det mest anvendte konstruktionsmaterialei verden primært på grund af dets store fleksibilitet,høje styrke og gode holdbarhed.Beton er generelt et bæredygtigt materiale, idet råstofferne(sand, grus, kalk og vand) er udbredt overhele kloden. Beton kan således produceres lokalt medlokale delmaterialer og efter lokale byggetraditioner.Betonbyggeri har en lang række positive sider,som bidrager til at beskytte samfundet og det omgivendemiljø. Alle disse fordele gør, at beton er etyderst miljøvenligt materiale.Lang levetid og minimalt vedligeholdBeton er et næsten uopslideligt byggemateriale,som garanterer lang levetid uden svigt og med etminimalt vedligehold. Alene det minimale vedligeholder en stor miljømæssig fordel, idet f.eks. jævnligmalebehandling af andre byggematerialer harmiljømæssige konsekvenser.Desuden er beton yderst robust overfor såvel menneske-som naturskabte påvirkninger og tåler populærtsagt at stå ude om natten. Dette betyder, atbeton bidrager til at sikre samfundets værdier ogdets vækst ved at udgøre de rammer, som er nødvendigefor, at et moderne samfund kan fungere,både når det gælder byggeri og infrastruktur.Undervejs i en betonkonstruktions driftsfase erder desuden en række forhold, hvor beton har godeegenskaber i forhold til andre (lettere) byggematerialer.Det drejer sig f.eks. om støjdæmpningog varmelagring, hvor betonens høje vægt virkertil gunst.Dertil kommer, at beton er et uorganisk (mineralsk)materiale, som ikke bidrager til råd og svamp, ogsom kan modstå brandpåvirkninger uden at medvirketil ildens spredning.Fleksibelt materialeBeton kan designes så det lige netop opfylder defunktionskrav, som bygherren kræver. Det væresig krav til styrke, vægt og holdbarhed - ellerarkitektoniske krav til byggeriets udseende, geometriog udtryk.2 : DELPROCESSER I PRODUKTIONEN AF BETONBYGGERI1 Indvinding af råstoffer (sand, sten, kalk)2 Oparbejdning af råstoffer (sortering og knusning af sand og sten, brænding af kalk til cement)3 Transport af delmaterialer fra råstofproducenten til betonproducenten4 Blanding af cement, sand, sten og vand (samt evt. flyveaske, tilsætningsstoffer, mv.)til frisk flydende beton5 Transport af frisk beton til støbeform (med betonkanon til byggepladsen eller med transportbåndtil støbehallen på elementfabrik)6 Udstøbning, vibrering og afretning af beton (på byggeplads eller på elementfabrik)7 Betonen hærdner og opnår styrke og stivhed (på byggeplads eller på elementfabrik)8 Transport af elementer fra elementfabrik til byggeplads og indbygning i byggeri

BETON OPSUGER SÅVEL DRIVHUSGAS SOM UDSTØDNINGSGASFAKTA56541323 : BETONPRODUKTION I DANMARK UDGØR ÅRLIGT 10 MIO. TONBetonproduktion i Danmark fordelt på betontyper. Den totale årlige produktionsmængde ligger på ca. 10mio. ton (2004 niveau). Beton kan opdeles efter vægt med letbeton startende omkring 600 kg pr. m 3 tilproduktion af byggeblokke. Letklinkerbeton til vægelementer vejer typisk mellem 1200 og 1900 kg pr. m 3 .Letbeton fremstilles ved anvendelse af letklinker, som er ler der er ekspanderet under brænding. Normalbeton ligger vægtmæssigt i området 2000-2300 kg pr. m 3 . Normal beton omfatter kategorierne 1-5 i diagrammetog udgør således langt hovedparten af den danske betonproduktion.1 Fabriksbeton 47%2 Betonelementer (bjælker, søjler, vægge mv.) 7%3 Huldækelementer 4%4 Betonvarer (fliser, rør, fundablokke mv.) 30%5 Diverse (murermestre, gør-det-selv) 5%6 Letklinkerbeton (elementer) 7%

BETON OG NATURLIGE RESSOURCER6Beton udgøres hovedsagligt af råstoffer, som findes istore mængder. Derfor er der ingen umiddelbar ressourceknaphedindenfor betonindustrien. Desuden erder i det seneste tiår indført en række økonomiske tiltagder motiverer til en fornuftig udnyttelse af råstofferne:Spildevandsafgift medfører øget brug af genbrugsvandog regnvand til betonproduktion. Det ersåledes normal praksis at genbruge f.eks. vaskevandpå betonfabrikkerne.Deponeringsafgifter for nedrivningsaffald samtkrav om kildesortering. Betonproducenterne minimererderes affaldsmængder ved at udvaske oggenbruge sand og grus, eller ved at nedknuse betonrester(returbeton, overskudsproduktion, etc.)og anvende det til stabilt grus o.l.Afgifter på de bedste kvaliteter af naturligt tilslag forat øge anvendelsen af mindre eftertragtede råstoffer.Betonaffald genanvendes i stor stilDanmark ligger i den europæiske top, når det drejersig om at genanvende nedrivningsaffald (beton ogtegl). Med en genanvendelsesprocent på omkring90 procent er der meget lidt affald, der ender påfyldpladser. Nedknust byggeaffald anvendes primærtsom fyldmateriale og bundsikring i vejbygning,men det er også muligt at genanvende detsom erstatning for naturligt tilslag i ny beton.Ved at anvende restprodukter, som nævnt i Figur 4,til betonproduktion spares der råstoffer, og samfundetundgår samtidigt at deponere disse restprodukter.Ydermere erstatter sådanne restprodukter typiskcement, hvorfor de påvirker betonens miljøegenskabermeget positivt. Cementproducenterne arbejdersamtidigt selv løbende på at forbedre cementensmiljøprofil. Det sker bl.a. ved at tilsætte restproduktereller kalkmel på cementfabrikken. Dette kræverimidlertid også miljømæssig omtanke. Der kan væremiljøfremmede stoffer såsom tungmetaller i restprodukterne.Det har ingen betydning for miljøet, sålænge restprodukterne er indbygget i en betonkonstruktion,fordi stofferne så er bundet i cementforbindelserne.Men efter endt levetid står konstruktionenforan nedrivning, og så er det vigtigt, at der ikkesker udvaskning, når det nedknuste betonaffaldgenanvendes som vejfyld eller lignende.Produktområdeprojektet har undersøgt udvaskningeksperimentelt. Konklusionen er, at udvaskning franedknust beton med flyveaske og spildevandsslamikke er forskellig fra beton uden disse restprodukter.Disse undersøgelser er stadig på et meget foreløbigtstade, og der foregår yderligere undersøgelseri andre projektsammenhænge for at forstå ogkortlægge udvaskningsproblematikken til bunds.4 : ANVENDELSE AF INDUSTRIELLE RESTPRODUKTERBetonbranchen har i 30 år arbejdet på at finde industrielle restprodukter til at blande i beton. Det drejersig især om finkornede, askelignende materialer, som er sammenlignelige med cement i mange henseender.Derfor kan man med fordel tilsætte disse stoffer og reducere cementbehovet. Disse materialerhar desuden en positiv indflydelse på betonens egenskaber. Det drejer sig om:Flyveaske som er et restprodukt fra kulfyrede kraftværkerMikrosilika som er et restprodukt fra aluminiumproduktion (norsk)Slagge som er et restprodukt fra stålproduktion (anvendes ikke i Danmark)Aske fra forbrænding af spildevandsslam som er et restprodukt fra rensningsanlægNedknust flaskeglas som er et overskudsprodukt fra indsamling af flasker og glasStenmel som er et restprodukt fra knusning af store sten og klippestykker

BETON OG ENERGIYDEEVNEEn væsentlig grund til betons gode miljømæssigeegenskaber er, at tunge byggematerialer udgør et effektivtvarmelager. Det kendes f.eks. fra gulvvarme,som bibeholdes i flere timer efter, at varmeforsyningener afbrudt. Et andet eksempel er en sydvendtvæg, der udstråler varme på terrassen længe efter, atsolen er gået ned. Betons evne til at lagre varme betyder,at betonbygninger ofte har god energiøkonomi.For kontorbyggeri med lette, transparente facader erdet specielt vigtigt at anvende beton som varmelager,hvis dagtemperaturen ikke skal blive for høj. Dentunge beton kan optage varme om dagen og afgiveden igen om natten. Dermed bliver komforten i bygningenstørre og varmeregningen mindre - ligesomenergiforbruget til eventuelle kølesystemer falder.Termisk inertiPå grund af betons relativt høje varmeledningsevnetrænger varmen langt ind i væggen. Derfor kan enstørre del af materialet udnyttes end ved materialermed en mindre varmeledningsevne. For at opnå etmærkbart bidrag til varmebalancen har det også betydning,at der er et stort overfladeareal med mulighedfor varmeakkumulering set i forhold til rummetsvolumen. Betonoverfladerne skal være i kontakt medrumluften og ikke være dækket af nedhængte lofterog isolering for at kunne udnytte effekten fuldt ud.Bedre termisk indeklimaBetonbygninger har en god varmeakkumuleringsevne.Derfor vil der ske en udjævning af rumtemperaturerhen over døgnet. Om dagen med solindfald ogtilførsel af varme fra el-apparater og personer skerder en temperaturstigning i betonen. Senere faldervarmetilførslen, og varmestrømmen vender, hvorvedvarmen afgives til rummet igen. Denne varmeoptagelseog -afgivelse giver en forsinkelseseffektog en udjævning af temperatursvingningerne i rumluften.Dermed opnås en naturlig regulering af temperaturernehen over døgnet. Effekten kan udnyttesbåde om vinteren og om sommeren:Om vinteren, når der er et opvarmningsbehov,medfører varmeakkumuleringen, at temperaturstigningeni rummet ikke bliver for høj som følge afsolindfald. Derved reduceres varmetabet igennemklimaskærmen og ved ventilation af bygningen.Om sommeren (eller ved problemer med overophedning)begrænser varmeakkumuleringen ligeledestemperaturstigningen i rummet. Dette medfører,at behovet for at fjerne overskudsvarme vedkøling og/eller solafskærmning reduceres.I det nye bygningsreglement (2006) skal de varmeakkumulerendeegenskaber af byggematerialernemedtages i energiberegninger for nye byggerier.7

FAKTABETON KAN SKRÆDDERSYS TIL AT OPFYLDE ALLE KONSTRUKTIONSBEHOV0,880,70,6xyMånedEnergi MWh0,50,40,30,20,10Maj Juni Juli August September5 : ENERGIMÆNGDER SOM SKAL FJERNES PGA. OVEROPHEDNINGTunge byggematerialer mindsker energiforbruget om sommeren til fjernelse af overskudsvarme. Diagrammetviser dette energiforbrug for fire forskellige bygningstyper i henhold til dansk praksis for energiberegninger.De fire bygningstyper er:Ekstra let, lette vægge, gulve og lofterMiddel let, enkelte tungere deleMiddel tung, flere tunge dele, f.eks. betondæk og tegl- eller letbetonvæggeEkstra tung, tunge vægge, gulve og lofter i beton og tegl

BETON GENBRUGER INDUSTRIELLE RESTPRODUKTER OG SPARER SAMFUNDET FOR DEPONERINGFAKTA150125Dansk grænseværdi baseret på 1/100 af arbejdsmiljøkravx Dage efter udstøbningy Ammoniakkoncentration - µg/m 391007550257 14 21 28 35 42 49 56636 : AMMONIAKDAMPEAmmoniakdampe målt i klimakammerforsøg og omregnet til koncentrationen i et standardrum omgivetaf betonvægge og -dæk. Efter fire uger er ammoniakkoncentrationen faldet til niveau på ca. 25 µg/m 3 ,uanset om betonen indeholder flyveaske eller ej. Dette niveau ligger langt under én procent af den arbejdshygiejniskegrænseværdi, som anvendes af de danske myndigheder.Med flyveaskeUden flyveaske

GODT INDEKLIMA I BETONBYGNINGER10Betonbranchen har i forbindelse med Produktområdeprojektetundersøgt, om beton påvirker indeklimaet.Det er sket ved en række forsøg, hvor betonsafgasning af flygtige stoffer til indeluften er blevetmålt. Målingerne er sket på typiske danske betonsammensætninger,som anvendes til boligbyggeri.Konklusionen er entydig: Betonoverflader afgiverikke flygtige stoffer i koncentrationer, der påvirkerindeklima eller sundhed. Dette understøttes af ensensorisk undersøgelse, hvor et testpanel på 20personer har lugtet til de undersøgte betontyper ien periode på fire uger. Lugtindtrykket blev i alle tilfælderegistreret som acceptabelt, og intensitetenfaldt fra moderat til svag hen over perioden.De undersøgte betoner omfatter huldæk som erudbredt som etageadskillelse i dansk boligbyggeri,letklinkerbeton og normal beton til vægelementersamt gulvbeton. Afgasningsforsøg er foretaget iklimakammer efter EN 13419 og der er efterfølgendedetekteret op til 15 stoffer.For de flygtige organiske stoffers vedkommendehar der enten ikke kunnet måles noget, eller målingerneligger langt under lugtgrænseværdierne.Dermed er det påvist, at betonen ikke bidrager tildisse stoffers forekomst i bygninger.Kulbrinter fra formolieBrug af mineralsk formolie ved udstøbning af betonmedfører, at der efterfølgende vil fordampesmå mængder af kulbrinter fra betonoverfladen.Undersøgelserne dokumenterer, at efter 28 døgnslagring er mængderne så små, at de ikke påvirkerindeklimaet i negativ retning. Kulbrinterne forsvinderfuldstændigt ved brug af vegetabilsk formolie,som anvendes i stigende grad af hensyn til betonproducenternesaffaldshåndtering.AmmoniakdampeNy beton kan afgive ganske små mængder ammoniak.Det gælder især beton, der indeholder flyveaske.Dette er blevet undersøgt ved at måle afdampningenfra to betoner til brug indendøre: Enbaseret på ren cement og en indeholdende flyveaske.Begge betoner afgiver ammoniakdampe -men kun i helt ubetydelige mængder, som liggerunder én procent af den danske grænseværdi forammoniak i arbejdsmiljøet. Desuden mindskes afdampningenrelativt hurtigt med tiden. Det er tydeligtat flyveasken medfører et forhøjet ammoniakniveaulige efter udstøbning set i forhold til denrene cementbaserede beton. Den anvendte flyveaskehar et ammoniakindhold svarende til det normaleniveau for danske kraftværker (Figur 6).

BETON FORBEDRER BYGGERIETS ENERGIYDEEVNEFAKTA100Målinger uden beton vil ligge i dette område1180xyMinutterNo 2 i % af startkoncentration6040200010 20 30 40 50607 : NO2 KONCENTRATIONMålinger af NO 2 koncentration i klimakammer med betonfliser og lyspåvirkning. Referencemålingeruden beton giver målinger i det øverste skraverede område. Ved prøvningstidspunktet er fliserne mindst3 måneder gamle.Ubehandlet i mørkeUbehandlet i UV-lysTiO 2 behandlet i mørkeTiO 2 behandlet i UV-lys

BETON OG LUFTEN12Det er tidligere blevet foreslået at anvende fotokatalytiskestoffer, som påføres betonoverflader,som luftrenser drevet af solens ultraviolette lys.Produktområdeprojektet har undersøgt, hvorvidtdenne effekt er målbar, og om det fotokatalytiskestof TiO 2 har gunstig indvirkning på omdannelsenaf nitrøse gasser (NOx).Beton renser byluft for udstødningsgasserAfprøvningen er foregået på betonfliser med elleruden TiO 2 overfladebehandling. Fliserne blev udsatfor forskellige lyspåvirkninger i et klimakammer, ogdet blev målt, hvordan NO 2 -koncentrationen i klimakammeretændrede sig med tiden (Figur 7).Konklusionen er, at beton absorberer NO 2 - uansetom betonoverfladerne belyses med ultraviolet lyseller påføres TiO 2 . Efter ca. en time er koncentrationenunder 10 procent af startkoncentrationen.Beton optager drivhusgasserCementpartiklerne i hærdnet beton optager CO 2fra atmosfæren ved en proces, der hedder karbonatisering.Dermed er beton med til at reduceredrivhuseffekten.Karbonatisering sker i betonoverflader, der er i kontaktmed luften. I en væg, et gulv eller en vejbroforegår processen ganske langsomt. Når betonkonstruktionernedrives og knuses, sker karbonatiseringenmange gange hurtigere, fordi overfladenbliver langt større (Figur 8). Betydningen af karbonatiseringfor betons CO 2 -regnskab er blevet dokumentereti et fællesnordisk projekt. Projektet viste,at beton optager cirka 60 procent af den CO 2 , derfrigives ved brænding af kalk i forbindelse med cementproduktionen.Optagelsen sker dels i betonenslevetid, dels når betonen nedknuses efterendt levetid (Figur 9).Dermed er det dokumenteret, at ganske normalbeton optager og omdanner nitrøse udstødningsgasseruden hjælp fra fotokatalyse og kostbareoverfladebehandlinger. Denne miljøgavnlige effektforegår kontinuerligt overalt - ikke mindst påfortove samt på torve og pladser med betonbelægninger.Typisk vil produktionen at et kg cementklinkermedføre udledning af 500 g CO 2 fra brænding afkalken. På samfundsplan er der derfor tale om, atbetonen atter optager meget betydelige mængderCO 2 . Det nordiske projekt anslår, at optagelsensvarer til cirka en halv procent at samfundets totaleCO 2 -udledning.

BETON KAN GENBRUGES EFTER ENDT LEVETIDFAKTA32,5A13xyKarakteristisk dimension - mmSpecifikt overfladeareal - mm 2 /kg21,510,5B0110 100C8 : OVERFLADEAREAL AFHÆNGIG AF KORNSTØRRELSEIllustration af specifikt overfladeareal afhængig af kornstørrelse. Bemærk logaritmisk x-akse.ABCTotal karbonatisering tager ca. 1 månedTotal karbonatisering tager ca. 11 årTotal karbonatisering tager ca. 1100 år

FAKTABETON GAVNER INDEKLIMAET1001480xyÅr% karbonatiseretEFTER NEDRIVNING6040Levetid200020 40 60 80 1009 : KARBONATISERING AF BETONKarbonatisering af beton medvirker til optag af CO 2 i hele levetiden. Efter nedrivning og nedknusningøges karbonatiseringshastigheden markant.

Miljømæssige fordele ved betonbyggeriFase i livscyklusMiljøaspekterRåmaterialer(udvinding og oparbejdningaf sand, sten, kalk)Findes i rigelige mængder over hele klodenGenanvendelse af nedknust byggeaffald reducererbehovet for naturlige tilslagsmaterialerBetonproduktion(blanding, transport,udstøbning, etc.)Anvendelse af restprodukter fra f.eks. kraftværker og renseanlægReducerer behovet for deponering og sparer på cementenBetonproduktion foregår oftest lokalt, hvilketminimerer transportbehovetBetonens ydeevne kan designes til at imødegå netopde påvirkninger den møder i sin levetidDriftsfasenBeton er yderst modstandsdygtig overfor vejr- ogvindpåvirkninger og kræver minimalt vedligeholdReparationer udføres ligeledes med miljøvenlige materialerBeton medvirker til, at bygningens energiydeevne forbedresIndeklimaforhold forringes ikke af betonTværtimod forbedres den termiske komfortbl.a. ved anvendelsen af gulvvarmeBeton kan medvirke til at absorbere farlige stofferfra udstødningsgasserDesuden foregår der et kontinuert optag af CO 2igennem hele levetidenNedrivningNedknust beton genanvendes i byggesektorensom fyldmateriale eller som genbrugstilslag i ny betonCO 2 optaget accelereres kraftigt når betonen nedknusesBeton har ingen problemer med udvaskning af f.eks.tungmetaller ved deponering eller brug som fyldmateriale

Udgivet i forbindelse med:Produktområdeprojekt vedørende Betonprodukter 2003-2006Udarbejdet med tilskud fra Miljørådet for Renere ProdukterDetbemærkesatdefremsattesynspunkterikkenødvendigvisdækkesafRådetellerMiljøstyrelsenwww.betoninfo.dkwww.aalborg-portland.dkwww.teknologisk.dkwww.mst.dkProjektrapporter kan downloades fra Miljøstyrelsens hjemmeside,eller ved henvendelse til Produktområdeprojektets deltagere