RE-CON AGG

Tillbaka

den 2 januari 2024

Den andra delen i vår artikelserie om vårt koncept för cirkulär betongproduktion fokuserar vi på tekniken bakom
RE-CON AGG. Målsättningen är att ge dig insikt om varför och hur RE-CON AGG-produkterna utvecklats och hur de kan hjälpa kunderna att tillverka betong till lägre kostnader och med mindre miljöpåverkan.

Vi börjar med att beskriva bakgrunden till de globala förändringarna på betongmarknaden. Den stora förbrukningen av sand och ballast i förening med större medvetenhet om betongens koldioxidavtryck har lett fram till en situation där vi behöver alternativ till naturlig sand, cement och vatten. Detta har skapat ett behov av tekniken RE-CON AGG.

Vi har även intervjuat våra kollegor på FoU-avdelningen i Milano där de berättar om den senaste produktutvecklingen i RE-CON AGG-serien och hur produkterna kan användas för att minska cementförbrukningen och öka hållbarheten i betongproduktionen.

RE-CON AGG-tekniken gör det både billigare och enklare att använda hållbara råmaterial i betong De intensiva byggaktiviteter som pågår världen över har medfört att några av de material som vi tidigare har tagit för givna nu börjat ta slut . Det handlar om material som naturligt förekommande sand och grus. Enligt den amerikanska myndigheten USGS (United States Geological Survey) har 50 miljarder kubikton sand och grus utvunnits sedan 1960.

År 2011 publicerade USGS även rapporten ”Aggregate Resource Availability in the Conterminous United States, Including Suggestions for Addressing Shortages, Quality, and Environmental Concerns” av William H. Langer. Rapporten identifierade flera geografiska områden i USA där det råder brist på naturlig ballast: kustslätten och Mississippibukten, Coloradoplatån och Wyoming Basin, den istäckta mellanvästern, High Plains och de isfria Northern Plains. Sedan publiceringen 2011 har i genomsnitt 860 miljoner ton utvunnits varje år enligt statistik från USGS.

Bristen på naturlig ballast och sand är även ett globalt problem. FN:s miljöprogram (UNEP) publicerade i april 2022 rapporten ”Sand and Sustainability: 10 Strategic Recommendations to Avert a Crisis”. Av rapporten framgår att den globala användningen av sand har tredubblats de två senaste decennierna och att den globala utvinningen nu har nått 50 miljarder ton om året. Det räcker till att bygga en 27 meter hög och 27 meter bred mur runt hela vår planet. I rapporten dras slutsatsen att fortsatt, okontrollerad utvinning av sand i dagens takt är ohållbar av både sociala och miljömässiga skäl.

Denna omättliga hunger efter sand och grus sätter press på bygg- och betongindustrin att hitta lokala råmaterial av hög kvalitet. Naturresurserna sand och grus är geologiska formationer som inte alltid finns nära platsen där de behövs. Därför krävs transporter som ökar kostnaderna och skapar miljöproblem.

Marknaden fokuserar alltmer på miljöeffekterna från betong som byggnadsmaterial. Det har lett till att betongproducenterna har börjat se över sin verksamhet ur ett nytt perspektiv. Man använder livscykelanalyser och miljövarudeklarationer som anger potentialen för global uppvärmning uttryckt i koldioxidekvivalenter (ofta i form av GWP100 som avser 100 år) för en given betongblandning.

Detta värde deklareras för köparen. Den största motivationen för att hitta alternativ till avlägsna naturresurser är kanske fortfarande de kostnader som orsakas av ökande bränsleförbrukning för transporter. Men detta kan ändras när cementindustrin implementerar miljöåtgärder som koldioxidinfångning och ersättningar för portlandklinker på en mycket större skala. Då förväntas de relativa miljöeffekterna från sand och grus i en betongblandning bli större. När allt kommer omkring består runt 60–70 % av betongens volym av grov och fin ballast (sand och grus).

Vad finns det för alternativ till naturligt förekommande sand och grus, och vilken effekt har de på betongen?Eftersom sand och ballast i hög kvalitet inte alltid finns tillgängligt där de behövs som mest kan betongproducenterna tvingas använda sand som innehåller orenheter (t.ex. lera) eller tillverkad sand med större andel finpartiklar och mer hålrum, på grund av att partiklarna har en mindre rundad och slät form.

Den tilltagande bristen på sand och grus utgör också en drivkraft för användning av mer återvunnen betongballast i ny betong för att öka cirkulariteten i materialanvändningen. Europeiska kommissionen införde avfallsdirektivet 2008 med målsättningen att 70 % av allt bygg- och rivningsavfall skulle återvinnas senast 2020. År 2018 låg den genomsnittliga återanvändningen inom EU på ungefär 50 %.

Återvunnen betongballast kan vara ett bra alternativ till att exploatera naturresurser. Vid användning i mycket stora doser kan den mer poröppna strukturen leda till ökat vattenbehov. I sådana fall kan RE-CON AGG-seriens flytande tillsatser minska absorberingen.

Dagens fokusering på att minska betongens koldioxidavtryck har medfört att sekundära, cementhaltiga material som exempelvis flygaska, slagg eller naturlig puzzolan tillsätts i allt fler betongblandningar och i allt större andelar.

Alla dessa nya material (tillverkad sand, återvunnen betong och kompletterande cementhaltiga material) som nu lanseras inom betongindustrin har en sak gemensamt: De är betydligt ”törstigare” än naturligt förekommande sand och grus. Det betyder att de förbrukar mycket mer vatten och tillsatser än naturlig ballast och ren portlandklinker för att uppnå samma bearbetbarhet.

Varför är det ett problem? Det finns två huvudsakliga problem här. För det första är det mycket svårt för en betongproducent att garantera flytförmågan hos betong som levereras till en byggarbetsplats om betongen absorberar stora mängder vatten och vattenreducerande tillsatser under transporten från betongblandningsanläggningen till kundens byggarbetsplats. Det begränsar andelarna av de alternativa material som kan användas.

En för stor sättmåttsförlust kan leda till att hela laster avvisas av slutanvändaren, vilket orsakar större kostnader för återvinning och avfallshantering för betongproducenten. För det andra, om betongproducenterna tillsätter mer vatten i blandningen behöver de också tillsätta mer cement för att garantera den hållfasthet och hållbarhet som specificeras av kunden. Mer cement innebär att betongen både blir dyrare och får större koldioxidavtryck.

RE-CON AGG-tekniken motverkar sättmåttsförluster genom polymerteknik i en unik kombination (du kan läsa mer om det på följande sidor i detta nyhetsbrev). Vid användning av RE-CON AGG tillsammans med en superplasticerare i DYNAMON-serien kan den färska betongens bearbetbarhet (sättmått) bibehållas i upp till 90 minuter, även vid användning av mycket krävande betongballast.

Fördelen för kunden är lägre produktionskostnader, mindre miljöpåverkan från betongblandningen och högre kvalitet. Det blir även enklare att förutsäga egenskaperna hos färsk betong som transporteras i 60–90 minuter till kunden utan sättmåttsförlust. Se diagrammet nedan.

RE-CON AGG-tekniken är sammanfattningsvis en stor hjälp på vägen mot att nå viktiga miljömål och kostnadssänkningar i betongproduktion med mer hållbara råmaterial.

Så skapades produktserien RE-CON AGG

De första studierna på Mapeis forsknings- och utvecklingslaboratorier avseende förenligheten mellan superplasticerande tillsatser och ballast som innehåller lera utfördes för ungefär tio år sedan. Lera är en mineral i form av phyllosilikat som består av hydratiserade skikt av aluminiumsilikat. Beroende på vilken konfiguration skikten förekommer i kan leran ha allt från låg till hög ”skadlig” effekt i fasen då betongen blandas.

En del lertyper har förmåga att innesluta stora mängder vatten mellan skikten. Ännu allvarligare är att de kan innestänga polymerer som utgör basen i superplasticerande tillsatser. Det räcker med en mycket liten mängd lera i ballasten för att drastiskt sänka tillsatsens effektivitet.

Det finns i princip två sätt att motverka detta fenomen när tillsatserna utformas: Att hitta ämnen som avaktiverar leran eller att identifiera polymerer som är immuna mot den absorption som sker mellan lerans skikt och med förmåga att garantera en dispergerande effekt. Forskning som utförts på Mapeis laboratorier har analyserat båda dessa metoder och lösningen hittades med den andra metoden.

Studier av sand och jakten på "rätt" polymer

Bakom framgången med projektet ligger en viktig studie av de sandtyper som ledande betongproducenter i Italien och andra länder använder. Sammansättningen hos de olika sandtyperna analyserades med speciell XRD- och TGA-teknik som bestämmer kvaliteten och mängden lera i sanden. Förutom att analysera sammansättningen användes även standardiserad teknik för att bestämma mängden skadlig lera med Methylene Blue-metoden. Det var viktigt att det gick att framställa ett prov för laboratorietestning i bruk där en viss typ av lera tillsattes i normaliserad sand. Detta representerar den storskaliga effekt som skulle uppstå i betongblandningsanläggningar.

Tack vare samarbetet med polymeravdelningen på vårt forsknings- och utvecklingslaboratorium var det möjligt att utvärdera ett stort antal syntetiserade polymerer för detta ändamål. Efter ett flertal experiment identifierades en polymer med en struktur som endast minimalt påverkades av lerans absorption. Polymern hade förmåga, vilket påvisats i senare studier, att skärma av lerpartikeln så att den inte når övriga polymerer inuti skikten.

RE-CON AGG-tillsatserna anländer

Den första produkten av den här typen som lanserades på marknaden, RE-CON AGG 100, är avsedd att användas i kombination med andra superplasticerande tillsatser i DYNAMON-serien. Den fungerar genom att skärma av leran, speciellt när den tillsätts i blandningens första fas, och förstärker därmed effekten hos den superplasticerare som tillsätts senare. Den förenade effekten hos de två tillsatserna resulterar i en betong med samma egenskaper som ett recept utan lera, men ger den färska blandningen utmärkt bearbetbarhet. Eftersom marknaden även efterfrågade en ”allt i en”-produkt utvecklades ytterligare två produkter: RE-CON AGG 200 (för användning sommartid) och RE-CON AGG 400 (för användning vintertid).

Dessa produkter är dubbelverkande genom att både motverka lerans inverkan och ha en superplasticerande effekt. Förutom att vara mycket effektiva i betong som innehåller lera, kan produkterna i RE-CON AGG-serien även motverka effekterna från återvunnen ballast som i allt större utsträckning används för att delvis ersätta jungfrulig ballast inom betongindustrin.

Det läggs allt större fokus på miljölagar och regler för processen och på tvättvattnet som släpps ut vid betongproduktion. Många betongblandningsanläggningar är belägna i tätorter och läckage av vatten med högt pH-värde, och som dessutom kan innehålla för höga nivåer av tungmetaller som t.ex. sexvärdigt krom från cement, är ett miljöproblem som måste åtgärdas.

Mapeis RE-CON line är redan till hjälp på det här området. RE-CON ZERO och RE-CON DRY WASHING minskar markant koncentrationerna av fasta partiklar och cementhaltiga rester med högt pH-värde i betongblandningsanläggningens tvättvatten. I kommande artiklar berättar vi mer om detta.

Vill du veta mer?

KONTAKTA OSS

RE-CON AGG

Håll kontakten