MILJØVENLIG BETONPRODUKTION

MILJØVENLIG BETONPRODUKTIONProduktområdeprojekt vedrørende Betonprodukter 2003-2006Betonindustriens FællesrådAalborg Portland A/STeknologisk InstitutSeptember 2006

MILJØVENLIG BETONPRODUKTIONProduktområdeprojektet 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 redskaber, som kan anvendes til at producere beton og gennemføre betonbyggeripå en endnu mere miljøvenlig og bæredygtig måde. Der findes tilsvarende en brochure om betonsmiljømæssige fordele for samfundet og for brugerne af betonbyggeri.Som et væsentligt led i formidling af projektets resultater er der udarbejdet en tjekliste for miljøvenligbetonproduktion. Listen findes bagest i brochuren.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 ER ET BÆREDYGTIGT BYGGEMATERIALEBeton er det mest anvendte konstruktionsmateriale iverden. Det skyldes primært gode tekniske egenskabersom fleksibilitet, høj styrke og god holdbarhed. Ide senere år har det desuden spillet ind, at beton eret bæredygtigt materiale, idet råstofferne (sand,grus, kalk og vand) er udbredt over hele jordkloden.Beton kan således produceres lokalt med lokaledelmaterialer og efter lokale byggetraditioner.Miljøvenlige betonteknologier har stor betydning,fordi der produceres store mængder beton. Aleneden danske produktion er årligt ca. to ton beton pr.indbygger, så en forbedring af betonbyggeris miljøprofilvil have betydelig effekt til gavn for heledet danske samfund. Hertil kommer, at byggebrancheni sagens natur er meget interesseret i at minimereenergiforbruget, idet dette slår direkteigennem på byggeriets økonomi.Betonbranchen har siden 1990’erne bestræbt sig påat styrke betonens i forvejen positive miljøprofil.Nedsættelse af såvel energiforbrug som nedsatudledning af CO 2 fra cementproduktionen.Ny betontyper til både friskbeton og elementbeton.Det seneste eksempel er selvkompakterendebeton, som forbedrer arbejdsmiljøet markant.Betonbranchens målrettede indsats for at indføremere miljøvenlige teknologier kulminerede meddet store udviklingsprojekt Grøn Beton i 1998-2002. Grøn Beton skabte et godt grundlag for atarbejde videre med endnu mere miljøvenlig beton.Nogle af emnerne i denne brochure stammer fradette projekt.Sådan produceres beton mere miljøvenligtBrochuren præsenterer i de følgende afsnit de bedsteteknologier til miljøvenlig betonproduktion. Teknologierneer tilgængelige og kan indføres i betonproduktionenuden større besvær. Succesen for denenkelte producent afhænger naturligvis af en rækkeforhold, som f.eks. produktionsapparatets alder ogstand, og skal vurderes i hvert enkelt tilfælde.De miljøvenlige teknologier bidrager til:3Det har især drejet sig om:Minimering af råstof- og energiforbrug. Herundergenbrug af vand i betonproduktion.Minimering af drivhuseffekten gennem anvendelseaf industrielle restprodukter.Reduktion af farligt affald fra betonproduktion.1 : 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.

4VandAfvaskning afformblanderbilerBundfældningsbassinRensningsanlægCementSandStenLetklinkerFlyveaskeBetonkonstruktionReturbetonFejlstøbningerOverskudsproduktionBetonslamStålTræIsoleringOlieEmballageStål og metalTræSpildolieSorteringGenbrugForbrænding2 : MATERIALEFLOW I BETONPRODUKTIONFlowdiagrammet viser, hvordan betonproducenterne genbruger restprodukter fra fremstillingen af beton.Længst til venstre findes råstofferne til betonproduktion og til højre findes affaldsprodukterne, som genererespå en elementfabrik eller på betonfabrik og byggeplads.Hærdnede betonrester nedknuses og bruges oftest til vejbygning.

RÅSTOFFER OG ENERGIFORBRUGRåstofferne til beton er sand, grus, kalk og vand, somfindes i rigelige mængder over hele jordkloden. Hertilkommer stål til armering. Det eneste materiale meden vis knaphed er rustfrit stål, som til gengæld kunanvendes i meget beskedent omfang i forbindelsemed beton. Dermed har beton et godt miljømæssigtudgangspunkt uden rovdrift på knappe ressourcer.Det er opgjort, at dansk nedknusningsaffald udgørca. 1 mio. ton årligt (betonbaseret byggeaffald).Det er teknisk muligt at benytte nedknust beton iforbindelse med produktion af ny beton. Nedknustbeton kan således erstatte naturligt tilslag undervisse betingelser. Stort set alt dansk byggeaffaldgenbruges i dag som fyldmateriale i vejsektoren,men det forventes, at der på sigt vil blive en størreandel som genbruges i produktionen af ny beton.Produktion af såvel frisk beton som færdige betonprodukterskaber en vis mængde restprodukter.Generelt sorterer og genanvender producenterne istort omfang disse restprodukter. Især vandforbrugetkan reduceres væsentligt, hvis vaskevandetgenbruges enten som vaskevand eller som procesvand.Dette motiveres desuden af vandafledningsafgiftersamt af behovet for en fordyrende neutraliseringaf spildevandet, hvis det skal udledes til detlokale rensningsanlæg. Det er endvidere muligt atmedtage regnvand opsamlet fra belægninger oghustage i betonproduktionen og dermed minimerevandforbruget yderligere.EnergiforbrugEnergiforbruget til betonbyggeri begynder ved produktionaf tilslagsmaterialer og slutter med konstruktionensnedrivning. De delmaterialer, som det krævermest energi at fremstille, er cement og armering,mens de øvrige energibidrag typisk er en størrelsesordenmindre. Dette er årsagen til, at betons miljøprofiloftest opgøres på basis af cementforbruget alene.Figur 4 viser energiforbrugets fordeling for en énmeter lang kantbjælke på en vejbro. Kantbjælken erarmeret med ca. 100 kg slap armering pr. m 3 . Vedandre armeringsmængder og andre konstruktionselementervil fordelingen være anderledes, mentendensen er den samme.Stålarmeringens miljøeffekt er ikke yderligere behandleti denne brochure, men figuren viser tydeligt,hvordan armeringen bidrager til energiregnskabet.Det understreger vigtigheden af at inddrage miljøhensynallerede i designfasen af en armeret betonkonstruktionog ikke kun under udførelsesfasen.53 : BETONPRODUKTION I DANMARKDanmark producerer årligt i størrelsesordenen2,2 mio. m 3 fabriksbeton0,5 mio. m 3 normal beton til elementer0,25 mio. m 3 letklinkerbeton til vægelementer1,3 mio. m 3 betonvarerI alt svarer dette til næsten 10 mio. tonHeraf udgør tilslagsmaterialer ca. 8 mio. ton, hvilket gør dem til det største råmateriale til byggeriet.

6100%80%NedrivningVedligeholdByggepladsBetonfabrikKemikalier60%500Slap armeringTilslag40%20%680Cement0%4 : ENERGIFORBRUGFordeling af energiforbrug set over livscyklus. For de to største bidrag er angivet energiforbruget i MJpr. m kantbjælke. Summen af alle bidrag er ca. 1500 MJ. For slap armering er medregnet en genanvendelsesandelpå 90%.Analyse gengivet fra Produktområdeprojektets Handlingsplan, 2003.

DRIVHUSEFFEKTMindre drivhuseffektBrug af beton medfører, at der udledes en vismængde CO 2 til atmosfæren. Det skyldes delsenergiforbruget ved fremstilling af armering og cement,dels et CO 2 -bidrag fra kalcinering af kridt underbrænding af cementklinkerne (Figur 5).Derfor har cementbranchen i en årrække haft fokuspå bæredygtighed og miljøvenlige produktionsmetoderigennem, og der er opnået betydelige resultater.Cementbranchen har dermed virket som etlokomotiv for resten af betonbranchen både i Danmarkog på verdensplan.Danske betonproducenter gør en betydelig indsatsfor at mindske CO 2 -udslippet. Den mest effektivereduktion fås ved at reducere cementklinkerindholdeti betonen.Dette sker f.eks. ved at anvende industrielle restproduktermed cementlignende egenskaber. Formaletkalkstøv kan også spare på cementklinkerne,som vejer tungt i det miljømæssige regnskab.En anden udbredt måde er at optimere betonreceptenved hjælp af pakningsanalyse eller lignende,så der anvendes så lidt cement som muligt.Gennem materialeudvikling er industrielle restproduktersåsom flyveaske og mikrosilica blevetnormale delmaterialer i beton. Disse restprodukterssucces skyldes også, at de medfører forbedretholdbarhed og styrke af betonen.Typisk vil der i danske betoner være et indhold afrestprodukter svarende til 20 procent af cementindholdet.Mængden af disse restprodukter er dogfor nedadgående, hvilket tvinger betonproducentertil at skifte til andre materialer som f.eks. kalkstøv,stenmel, eller aske fra spildevandsanlæg.Baggrunden for at benytte disse alternative materialerblev bl.a. dokumenteret under Grøn Betonprojektet, 1998-2002. Endnu bruges disse alternativedelmaterialer til betonproduktion kun sparsomt,hvilket til dels skyldes usikkerhed omkringforsyningssikkerhed og kvalitet/ensartethed.Med opblomstringen af selvkompakterende beton,hvor behovet for finstof er ekstra udtalt, forventesdisse restprodukter imidlertid at komme til at spilleen større rolle end i dag.Den danske betonbranche arbejder fortsat på at nedbringemiljøpåvirkningen pr. produceret m 3 beton.7

VEGETABILSK FORMOLIE8Det sker i en stadig balancegang mellem øget anvendelseaf restprodukter og reduceret ydeevnefor betonen.Ved at øge andelen af restprodukter på bekostningaf cementklinker betales en pris i form af langsommerestyrkeudvikling, som kan være en hæmskopå byggepladsen og på elementfabrikken.Derfor skal miljøpåvirkningen også ses i sammenhængmed de øvrige produktionsbetingelser, sombetonproducenterne er underlagt.Vegetabilsk formolie er bedre for miljøetBetonbranchen anvender slipmidler på blande- ogformudstyr samt på maskiner i kontakt med beton.Efter rengøring vil betonslammet derfor indeholderester af disse slipmidler, som traditionelthar været mineralske olier. Disse kulbrinterestervanskeliggør deponering og bortskaffelse af betonslammet.En miljøvenlig løsning er i stedet atanvende vegetabilsk olie, som i princippet svarertil spiseolie.Produktområdeprojektet har dokumenteret, at vegetabilskformolie teknisk set fungerer lige så godtsom mineralsk olie.Desuden har projektet fastslået, at:For fabriksbeton til passiv og moderat miljøklasseforventes det, at cementklinkerindholdet kan nedbringesmed cirka 50 kg fra det nuværende niveaupå ca. 220 kg pr. m 3 beton uden at det forringerholdbarhed og styrke. Dette svarer til en betragteligmiljøforbedring på næsten 25 procent.Vegetabilsk formolie ikke bidrager til kulbrinteforureningVegetabilsk formolie er et bæredygtigt produktfremstillet af fornyelige ressourcerVegetabilsk formolie ikke afgiver skadelige stoffertil indeklimaet efter afformning og ibrugtagningaf byggerietAnbefalingen er dermed at skifte fra mineralsk tilvegetabilsk baseret formolie for såvel fabriksbetonproducenterog elementproducenter.5 : CEMENTKLINKERCementklinker produceres i ovne under brænding af kridt ved temperaturer på over 1000 °C. Derved afgivesder CO 2 i en kemisk kalcineringsproces. Produktion af 1 kg klinker afgiver ca. 0,5 kg CO 2 på denne måde.Cementklinkerne formales dernæst og blandes med gips o.l. til det færdige cementprodukt. Betegnelsencement dækker således over mange produkter med vidt forskellige egenskaber. Det er klinkernes kemiskesammensætning og deres formalingsgrad samt andelen af cementklinker, som bestemmer cementenskvalitet og ydeevne.

NEDKNUST BETON KAN GENBRUGESBetonaffald kan genbruges i ny betonDanmark begyndte allerede i 1980’erne at forske igenbrug af nedknust beton (og tegl) som tilslag iny beton.Der blev udført dokumentationsforsøg bl.a. i Miljøstyrelsensregi, og der blev også udsendt en vejledningfra Ingeniørforeningen i 1989.På baggrund heraf tillader DS 2426 anvendelsen afgenbrugstilslag til beton i passiv miljøklasse.Det har imidlertid ikke været tilladt at anvende genbrugstilslagtil bærende konstruktioner efter DS 411.Dette har bevirket, at motivationen for at genanvendenedknusningsaffald i betonproduktion harværet meget lav i Danmark.Et af Produktområdeprojektets målsætninger varat gøre det muligt at genanvende nedknust betontil bærende konstruktioner efter DS 411.Produktområdeprojektet er nået frem til, at genbrugstilslagtrygt kan anvendes til bærende konstruktioneri passiv miljøklasse, når følgende forudsætningerer opfyldt:Genbrugstilslag må højst udgøre 20 procent afstenfraktionen og 10 procent af sandfraktionen.Genbrugstilslag skal bestå af nedknust beton fraren kilde. Det vil sige fra beton, som er produceretiht. DS 411. Det er ikke tilladt at genanvende nedknusttegl, byggeaffald, nedrivningsaffald o.l.Beton baseret på genbrugstilslag kan anvendestil passiv miljøklasse og op til styrkeklasse 30.Dette sikrer, at betonens holdbarhed og ydeevneikke forringes i forhold til normal beton, selvomgenbrugstilslaget skulle være af dårlig kvalitet.Dermed har Produktområdeprojektet direkte førttil, at betonproducenterne i langt højere grad kananvende nedknust beton i produktionen.Dette styrker betons grønne profil ved at øge genbrugelighedenog mindske forbruget af naturligttilslag.9

REDUKTION AF ENERGIFORBRUGET10Under betonproduktion blandes cement, sand ogsten med vand. En del af vandet forbruges i hærdeprocessenmed cement, men typisk vil der være etoverskud på 20 - 40 liter vand pr. m 3 beton. Dettevand afgives langsomt til omgivelserne, indtil deropstår fugtligevægt.Restfugten udgør primært et problem ved betongulve,hvorpå der skal limes tæt belægning. Hvisden relative fugtighed under belægningen overstiger85 - 90 procent, vil limen slippe, og der errisiko for dampbuler og emission af organiskestoffer. Ved trægulve er problemet uhensigtsmæssigefugtbevægelser og risiko for råd og svamp.Det er derfor vigtigt, at betonen er udtørret tilstrækkeligtinden de efterfølgende overfladearbejderpåbegyndes.I kolde perioder foregår udtørringen meget langsomtog kan tage måneder snarere end uger. Dettekan være svært at indpasse i en tæt besat byggepladskalender.Derfor iværksætter entreprenøren ofte udtørringsforanstaltningersåsom brug af affugtere og varmekanoner.Det er på en gang besværligt, dyrt ogenergikrævende, idet udtørringen ofte foregår undervanskelige forhold med utæt klimaskærm ogutilstrækkelig isolering.Produktområdeprojektet har beskæftiget sig medudtørring af beton i byggefasen for at minimereenergiforbruget til udtørring og dermed gøre betonbyggeriendnu mere miljømæssigt fordelagtigt.Indsatsen førte til følgende konklusioner:Der skal øget fokus på udtørring allerede i designfasenfor at forebygge energitunge hovsa-løsninger.Brug så vidt muligt selvudtørrende beton. En rækkepilotforsøg med danske gulvbetoner viste, at udtørringsbehovetstort set forsvinder ved brug af selvudtørrendebeton. Det er i den forbindelse defineretved et vand-cement-forhold på 0,40 eller lavere.Pilotforsøgene viste også, at udtørringshastighedenfor danske gulvbetoner generelt ligger højere,end hvad der erfaringsmæssigt forventes.Det betyder, at udtørringsfasen kan afkortes i forholdtil normale forhold.Samlet set kan brugen af selvudtørrende betonkombineret med realistiske udtørringshastighederføre til store energibesparelser til opvarmning, affugtningog ventilation.

CHEKLISTE FOR MILJØVENLIG BETONPRODUKTIONMILJØVENLIGT TILTAG HOS PRODUCENTENMiljøEFFEKTAnvendes der lokale tilslagsmaterialeri størst muligt omfang?Minimering af transportbehovEr betonrecepten optimeret mht. pakning?Anvendes der restprodukter tilerstatning af cementklinker?Mindsket cementbehov ogdermed mindsket CO 2 udledningEr produktionsudstyrettidssvarende og styret?Minimalt elforbrug ogreducerede affaldsmængderBruges der vegetabilsk formolie?Minimalt udslip af kulbrinterGenbruges vaskevandet efter bundfældningstanken?Mindsket vandforbrugOpsamles regnvand og anvendes i produktionen?Genanvendes betonslam fra bundfældningstanken?Udvaskes og genanvendes naturligttilslag fra frisk betonaffald?Mindsket forbrug afnaturlige tilslagsmaterialerNedknuses og genanvendes hærdetreturbeton og overskudsproduktion?Opsamles, sorteres og genanvendesandre affaldsstoffer såsom træ, metal,pap, spildolie, kemikalier, o.l.?Mindsket behov for deponi ogminimal risiko for forureningEr betonproduktets reelle styrke- ogholdbarhed medtaget i designfasen?Generel besparelse afressourcer og optimeret designEr udtørring af byggefugt medtaget idesignfasen og i byggeriets tidsplan?

Udgivet i forbindelse med:Produktområdeprojekt vedørende Betonprodukter 2003-2006UdarbejdetmedtilskudfraMiljørådetforRenereProdukterDetbemærkesatdefremsattesynspunkterikkenødvendigvisdækkesafRådetellerMiljøstyrelsenwww.betoninfo.dkwww.aalborg-portland.dkwww.teknologisk.dkwww.mst.dkProjektrapporterkandownloadesfraMiljøstyrelsenshjemmeside,eller ved henvendelse til Produktområdeprojektets deltagere