Stål er i dag den klart mest vanlige formen for betongarmering, men denne armeringen er samtidig svært sårbar for ytre miljøfaktorer som sjøvann og luft. Klorid fra sjøvannet og CO 2 fra luften fører begge til korrosjon av stålet, og betongkonstruksjonene må derfor overdimensjoneres for å beskytte armeringen. Betongkonstruksjonen varer i realiteten kun så lenge som den kan skjerme stålet for omverdenen.
– Egentlig bygger vi med altfor høy styrke i betongen i dag. Vi lager tett betong for å beskytte armeringen, og dermed får vi høyere styrke enn det vi trenger, sier SINTEF-forsker Harald Justnes til Byggeindustrien.
Sementproduksjon er identifisert som den tredje største kilden til karbondioksidutslipp på jorden, og står for mellom fem og åtte prosent av de menneskeskapte utslippene. Slankere betongkonstruksjoner med mindre innhold av sement er dermed ikke bare besparende, men også et effektivt miljøtiltak.
Når betongen ikke lenger må lages tett nok til at hverken CO 2 eller klorid slipper inn til armeringen, kan også en mer porøs betong å binde opp langt mer CO 2 ved karbonatisering, og konstruksjonen kan dermed også bidra til karbonfangst.
Tåler ikke betong
Aluminium har store fordeler over stål når det kommer til bestandighet i møte med luft og vann, men problemet som hittil har gjort metallet uaktuelt som armering, er at aluminium fullstendig går i oppløsing i møte med den høye pH-verdien i vanlig betong. I løpet av kort vil en aluminiumstang støpt inn i ordinær Portland-sement korroderes bort og samtidig produsere store mengder hydrogengass.
En viktig del av forskningsarbeidet til Justnes og samarbeidspartnerne i prosjektet «Durable Aluminum Reinforced Environmentally-friendly Concrete Construction – DARE2C» har derfor vært å finne en blanding som gir betong med en pH-verdi som er lav nok til at aluminium ikke vil korrodere.
– Stål tåler betongen, men ikke miljøet, og aluminium tåler miljøet, men ikke betongen. Men hvis vi virkelig lykkes med arbeidet vi gjør i dette prosjektet, kan vi i teorien få uendelig levetid uten vedlikehold, sier Harald Justnes entusiastisk.
I løpet av litt over ett år av det fireårige forskningsprosjektet ser det ut som om de allerede har knekt koden.
Liv i leiren
Løsningen som Justnes og forskerkollegene har kommet frem til for å lage betong egnet for aluminiumarmering, er en blanding hvor 55 prosent av sementen erstattes med kalsinert blåleire. I tillegg til å minske behovet for karbonintensiv sement i betongen, bringer tilsetningen av brent leire pH-verdien tilstrekkelig langt ned.
– Leiren brennes på bare 800 grader, mens Portland-klinker krever 1.450 grader. I tillegg kan vi bygge tynnere konstruksjoner med kun 20 millimeters overdekning i stedet for mellom 50 og 60 millimeter som man trenger for stålarmering i dag, forteller Justnes.
Forskningsprosjektet, som er et såkalt innovasjonsprosjekt i næringslivet (IPN), er tildelt 6,6 millioner kroner i forskningsstøtte, men takket være næringslivspartnerne Hydro, Norcem, og Veidekke, som deltar sammen med SINTEF og NTNU, forvalter prosjektet omtrent 19 millioner kroner over fire år.
De kommende årene skal blant annet brukes til å se på hvilke alternativer til blåleire som også kan være aktuelle, samt se på alternativ utforming og bruk av aluminiumarmering.
– Den første utfordringen var å finne en blanding som aluminiumen tålte. Nå kommer videre testing i samarbeid med industripartnerne våre, forteller Justnes.
Armering som ikke ruster, åpner blant annet for nye typer betongkonstruksjoner i tilknytning til sjøen, men SINTEF-forskeren påpeker at det også kan tillate bruk av sjøvann i betongproduksjonen der hvor man ikke har god tilgang på rent ferskvann.
– For eksempel i Gulfområdet er dette betydningsfullt. Dette er forskning med internasjonale konsekvenser, slår Justnes fast.
Nye markeder
Aluminium har en stivhet som er omtrent én tredjedel av stål, men tettheten er også kun en tredjedel, så man kan i teorien oppnå samme styrke med samme vekt. Aluminium er dog dyrere enn stål, så Justnes og kollegene i IPN-prosjektet, vil også se på alternativer til den tradisjonelle utformingen til armeringen.
Prosjektleder Linda Therese Wiik i Hydro forteller at aluminiumen har egenskaper som gjør at man kan tenke helt nytt rundt armeringen.
– Her har man muligheten til kreativt design, både av armeringen og konstruksjonen. Vi tenker at vi må være innovative, og at man ikke trenger å bruke aluminium på samme måte som vi bruker stål i dag. Vi må tenke nytt, og ved å bruke mindre sement, tror vi kanskje vi kan komme ned på samme pris som i dag, sier hun.
I prosjektet vil Hydro og samarbeidspartnerne bruke skrapaluminium til armeringen. Flere forskjellige legeringer testes for å finne ut av hva som er best egnet.
– For dette formålet er det viktig å finne en legering som er sterk og korrosjonsbestandig, billig og tilgjengelig. Vi har for eksempel en legering som i dag brukes i motorblokken i biler, men vi ser at det vil bli et dårligere marked for biler med forbrenningsmotor i årene som kommer. Da må vi finne ut hva vi skal gjøre med all denne aluminiumen, sier hun.
I samme IPN-prosjekt skal forskerne også se på mulighetene til å bruke avfallsstoffer fra aluminiumindustrien som råmateriale i betong.
Denne artikkelen har tidligere stått på trykk i Byggeindustrien.
Les Byggeindustrien på PDF her (kun for abonnenter).
