Knust betong Teknologi, dokumentasjon og bruk Christian J. Engelsen Seniorforsker, SINTEF SINTEF Building and Infrastructure 1 Innhold Avfallsgenerering Bruksområder Resultater og dokumentasjon Miljø SINTEF Building and Infrastructure 2 1
Bygg- og anleggsavfall Nybygging, rehabilitering og riving Innbefatter alle avfallsfraksjoner og materialtyper Construction and Demolition waste (C&D waste) Tungt byggeavfall: betong, tegl, etc. SINTEF Building and Infrastructure 3 Tungt byggeavfall globalt SINTEF Building and Infrastructure 4 2
Eksempel fra Tyskland SINTEF Building and Infrastructure 5 Bygg- og anleggsavfall globalt SINTEF Building and Infrastructure 6 3
Avfallsdirektivet Avfallsdirektivet (gjelder i Norge gjennom EØS-avtalen) har målsetting om at 70 % av avfallet fra bygge- og anleggsvirksomhet skal materialgjenvinnes innen 2020. Materialgjenvinning: Utnytting av avfall slik at materialet beholdes helt eller delvis, f.eks. produksjon av skrivepapir fra returpapir SINTEF Building and Infrastructure 7 Byggeavfall i Norge 2010 => 1.5 mill tonn Statistisk sentralbyrå, 2012 SINTEF Building and Infrastructure 8 4
Bygg og anleggsavfall 2010 => 1.5 mill tonn Statistisk sentralbyrå, 2012 SINTEF Building and Infrastructure 9 SINTEF Building and Infrastructure 10 5
Miljøsanering og avfallsplan er nødvendig Stripping Oslo, Oktober 2000 SINTEF Building and Infrastructure 11 Selektiv rivnig i SINTEF Building and Infrastructure 12 6
Resirkulert tilslag av knust betong Recycled Concrete Aggregates RCA E6 Taraldrud south of Oslo, November 2004 SINTEF Building and Infrastructure 13 Bruksområder for knust betong Bunden bruk: Erstatning av det naturlig tilslaget i betong med knust betong Grus og/eller grovfraksjon Lite eller ingen anvendelse i Norge Ubunden bruk: Erstatning av sand, pukk og stein Veibygging Grøfter SINTEF Building and Infrastructure 14 7
NB Publikasjon 26 Published:1999 SINTEF Building and Infrastructure 15 Veilder for bruk av resirkulert tilslag SINTEF Building and Infrastructure 16 8
Miljøpåvirknig SINTEF Building and Infrastructure 17 Knust betong i forsterkningslag E6 - Taraldrud 25 km south of Oslo November 2004 SINTEF Building and Infrastructure 18 9
Case study: Re-use of grain silo transformed to apartments for students (2001-2002) SINTEF Building and Infrastructure 19 Case study Old Hospital in Oslo > 90% of the heavy C&D waste recycled (2002) SINTEF Building and Infrastructure 20 10
Sørumsand high school 2001-2003 37% replacement by RCA in concrete foundation SINTEF Building and Infrastructure 21 Utprøving i sprøytebetong SINTEF Building and Infrastructure 22 11
Retaining wall during construction of E6 - Highway 25 km south of Oslo (2005) 100% replacement of course aggregates by RCA SINTEF Building and Infrastructure 23 SINTEF Building and Infrastructure 24 12
Erstatning av grovfraksjonen med RCA SINTEF Building and Infrastructure 25 Erstatning av grovfraksjonen med RCA J. Xiao et al. / Construction and Building Materials 31 (2012) 364 383 SINTEF Building and Infrastructure 26 13
Miljøaspekter SINTEF Building and Infrastructure 27 Norske data (mg/kg) 1 Substance Portland sement Knust betong Normverdier As 12 1.0-8.2 8 Cd 1,9 < 0.1-0.5 1.5 Cr 110 49-120 50 Cu 70 9.3-150 100 Hg < 0.01 0.01-0.07 1 Ni 35 15-36 60 Pb 22 4.5-62 60 Sb < 2.7 < 3.3 Not issued V 40 35-92 Not issued Zn 122 43-553 200 PCB-7 2 - <0,035-0,19 0,01 1 CJ. Engelsen et al., Leaching characterisation and geochemical modelling of minor and trace elements released from recycled concrete aggregates, Cement and Concrete Research 40 (2010) 1639 1649. 2 Engelsen, Justnes et al 2011, estimering av utlekking fra betong som er forurenset med tungmetaller og PCB, in print. SINTEF Building and Infrastructure 28 14
Utlekking er mest relevant Hvorfor skal vi måle utlekking? Hvilke testmetoder skal benyttes? Hva er akseptabel utlekking? SINTEF Building and Infrastructure 29 Horisontal approach European standardisation organisation CEN TC 351 TC 51: Cement and Building limes TC 104: Concrete and related prod. TC 154 Aggregates ER3 horizontal leaching methods 1 2 1 2 1 2 4 4 4 5 5 5 6 6 6 Engelsen CJ, Myrdal R, Justnes H, Karstensen KH, (2009), Current status of the framework for environmental impact assessment in Europe regarding cement based materials, NCB seminar 2009, New Delhi, India. SINTEF Building and Infrastructure 15
Basert på eksisterende metoder Table 1 Leaching test methods for construction materials in contact with soil and water Leaching test Status Material form Based on (1) TC 351/WG1 TS-1 Draft Not relevant Guidance standard (2) TC 351/WG1 TS-2 Validation Bulk NEN 7375 (2004) (3) TC 351/WG1 TS-3 Validation Granular CEN/TS 14405 (2004) (4) CEN/TS 14429 Supplementary method Granular CEN/TS 14429 (2005) EN 12457 1-4 Supplementary method Granular EN 12457 1-4 (1) Guidance standard for CEN Product TCs for selection of leaching tests appropriate for their construction product(s) General principles. (2) Generic horizontal dynamic surface leaching test (DSLT) for determination of surface dependent release of substances from construction products. (3) Generic horizontal up-flow percolation test tfor granular construction ti products. (4) Influence of ph on leaching with initial acid/base addition. Engelsen CJ, Myrdal R, Justnes H, Karstensen KH, (2009), Current status of the framework for environmental impact assessment in Europe regarding cement based materials, NCB seminar 2009, New Delhi, India. SINTEF Building and Infrastructure PCB utlekking (mg/kg) Konsentrasjon (mg/k kg) 1 0.1 0.01 0.001 1 2 3 Prøve nummer Totalinnhold Utlekking Normverdi Deteksjonsgrense SINTEF Building and Infrastructure 32 16
Hva påvirker utlekkingen? Nedbørsmengde Er materialet tildekket eller ikke Temperatur: hvor lenge er det frost, fryse/tine sykluser Redoks betingelser Partikkelstørrelse Aldring på betongen ph verdi SINTEF Building and Infrastructure 33 Knust betong i forsterkningslag E6 Taraldrud Kontrollstasjon SINTEF Building and Infrastructure 34 17
ph utvikling i feltforsøk 14 13 12 F3 ph 11 10 9 8 7 F5 F7 6 okt. 04 apr. 05 okt. 05 mar. 06 sep. 06 mar. 07 sep. 07 feb. 08 Date SINTEF Building and Infrastructure 35 Utlekking av Cu i felt og lab SINTEF Building and Infrastructure 36 18
Eksponering i bruksfasen Vanligvis ikke noe problem SINTEF Building and Infrastructure 37 Eksponering i gjenbruksfasen Ikke opplagt SINTEF Building and Infrastructure 38 19
BILAT consortium is formed: Borregaard Industries Ltd. Elkem AS Norcem AS National Council for Cement and Building Materials National Environmental Engineering Research Institute SINTEF (Project coordinator) SINTEF Building and Infrastructure 39 BILAT 2009-2011 Indo-Norwegian collaboration WP1 Solutions at Waste generation site WP2 Integration in cement and concrete Closely linked WP3 Dissemination Strategy SINTEF Building and Infrastructure 40 20
Utfordringer med inhomogene materialer Mumbai 2008 Chennai, November 2009 SINTEF Building and Infrastructure 41 SINTEF Building and Infrastructure 21
Knust betong Case study Delhi: 2500 tonn/dag Delhi, April 2011 SINTEF Building and Infrastructure 43 Besiktigelse på stedet Delhi, April 2011 SINTEF Building and Infrastructure 44 22
Manuell rivning Delhi, April 2011 SINTEF Building and Infrastructure 45 Test batch SINTEF Building and Infrastructure 46 23
Knust betong Grov fraksjon 10-20 mm SINTEF Building and Infrastructure 47 Mellomfraksjon 4,5-10 mm SINTEF Building and Infrastructure 48 24
Finfraksjon < 4,5 mm SINTEF Building and Infrastructure 49 Case study: Knust betong Måling av karbonatisering Korngradering ihht IS 383 Korreksjon for vannabsorbsjon Erstatning av finfraksjon og grovfraksjon Substitution levels up 100% Admixture content: 0.250 % by weight of binder w/c = 0,55 SINTEF Building and Infrastructure 50 25
Case study: Erstatning av finfraksjon Strength (Mpa) 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 28 days Accelerated curing test 0 15 40 45 100 Replacement level (%) SINTEF Building and Infrastructure 51 Case study: Erstatning av grovfraksjon Strength (Mpa) 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 25 50 75 100 Replacement level (%) 1 day 3 days 7 days 28 days SINTEF Building and Infrastructure 52 26
Case study: Erstatning av finfraksjon Strength (Mpa) 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 25 50 75 100 Replacement level (%) 1 day 3 days 7 days 28 days SINTEF Building and Infrastructure 53 Oppsummering Betydelig teknisk and miljømessig dokumentasjon finnes Retningslinjer for deklarasjon er tilstede for ubunden og bunden bruk Fokus på gjenbruk av betong globalt sett Utlekkingsmålinger så langt viser liten risiko SINTEF Building and Infrastructure 54 27
Oppsummering (fortsetter) Enkelt deklareringsfølgeskjema bør følge hver levering av resirkulert tilslag Stabile leveranser er en utfordring => ofte er store volumer nødvendige som medfører ekstra planlegging i forkant => kan være en forsinkende faktor Mer systematisert kunnskap om den kjemiske sammensetningen Sentraliserte knuseverk? SINTEF Building and Infrastructure 55 Takk for oppmerksomheten SINTEF Building and Infrastructure 56 28