6.2.9 Betong
Betong är ett sammansatt byggnadsmaterial som tillverkas av en kombination av aggregat, t.ex. sand och krossad sten, och ett bindemedel eller en pasta, t.ex. cement. Den vanligaste formen av betong består av mineraliska aggregat som stenar, grus och sand, cement och vatten. Cementet hydratiseras efter blandning och hårdnar till ett stenliknande material. Betong har en låg draghållfasthet och förstärks i allmänhet genom tillsats av armeringsstänger av stål: detta kallas vanligen armerad betong.
Betong är ett starkt, hållbart och billigt material som är det mest använda strukturella byggnadsmaterialet i USA. På grund av den stora omfattningen av betonefterfrågan är effekterna av dess tillverkning, användning och rivning omfattande. Livsmiljöer störs av materialutvinning, betydande energi används för att utvinna, producera och transportera cement och giftiga luft- och vattenutsläpp uppstår vid cementtillverkning. Särskilt cementtillverkning är energiintensiv.
Bedömningar visar att ungefär ett ton koldioxid släpps ut för varje ton cement som produceras, vilket resulterar i 7-8 % av de mänskligt orsakade koldioxidutsläppen. Och även om betong vanligtvis bara består av 9-13 % cement står det ändå för 92 % av betongens inbyggda energi. Cementdamm innehåller fria kiseldioxidkristaller, spårämnet krom och kalk, som alla kan ha en negativ inverkan på arbetstagarnas hälsa. Blandning av betong kräver mycket vatten och genererar alkaliskt avloppsvatten och avrinning som kan förorena vattendrag och vegetation.
Minimering av miljöeffekter: Att använda lokala och/eller återvunna aggregat (t.ex. betong från rivningar) är ett utmärkt sätt att minska effekterna av fast avfall, transitutsläpp och störning av livsmiljöer. Miljöpåverkan kan också minskas avsevärt genom att ersätta portlandcement med alternativ puzzolanaska (industriell biprodukt som flygaska, silikastoft, risskalaska, ugnsslagg och vulkanisk tuff). Flygaska, en restprodukt från kolförbränning, är ganska populär som cementersättning som i allmänhet minskar porositeten, ökar hållbarheten och förbättrar bearbetbarheten och tryckhållfastheten, även om härdningstiden förlängs. Flygaska utgör i allmänhet 10-15 % av standardblandningarna, men i många tillämpningar är det möjligt att ersätta upp till 35-60 % av cementet, och med vissa typer av flygaska (t.ex. klass C) kan cementet ersättas helt och hållet för vissa projekt.
I icke-strukturella tillämpningar kan betonganvändningen minskas genom att luft fångas in i den färdiga produkten eller genom att man använder aggregat med låg densitet. Infälld luft ersätter betong och förbättrar samtidigt isoleringsvärdet och minskar vikten och materialkostnaderna, utan att äventyra hållbarheten och brandmotståndet hos standardbetong. Aggregat med låg densitet, t.ex. pimpsten, vermikulit, perlit, skiffer, polystyrenkulor eller mineralfibrer, ger liknande fördelar när det gäller isolering och viktminskning.
Hänsyn till platsgjuten eller prefabricerad betong och betongmurade element (CMU):
–
Designa för återanvändning av delar av befintliga konstruktioner, t.ex. plattor eller väggar som är i tillfredsställande skick.
–
Recirkulera riven betong på plats för att använda den som ballast- eller fyllnadsmaterial för nya projekt, eller återvinn den på lokala soptippar.
–
Integrera största möjliga mängd flygaska, masugnsslagg, silikastoft och/eller risskalsslagg som är lämplig för projektet, vilket minskar cementanvändningen med 15-100 %.
–
Användning av prefabricerade system kommer att minimera slöseri med formningsmaterial och minska tvättvattnets påverkan på marken.
–
Överväga alternativa eller möjliga materialersättningar för betong, t.ex. ICF, som minskar avfallet, förbättrar den termiska prestandan och kan minska byggnadstidtabellerna. På samma sätt ger cellbetong, skummad betong, gasolbetong och annan lättbetong ett ökat isoleringsvärde samtidigt som de minskar vikten och betongbehovet. Användningen av jordmaterial och snabbt förnybara material, som t.ex. stampad jord, kobbar eller halmbalar, minskar behovet av isolerings- och ytmaterial i både bostads- och kommersiella projekt.
–
Använd ogiftiga formsättningsmedel.
–
Avfallet kan minimeras genom noggrann planering av betongmaterialmängder.
–
För grundläggningar bör man överväga vävbaserade formsystem som ger snabb installation och besparing av virke.
–
Reducera träavfall och materialkostnader genom att använda betongformar av stål eller aluminium, som kan återanvändas många fler gånger än träformar.
Pervös/porös betong: Upp till 75 % av städernas yta täcks av ogenomtränglig beläggning, vilket hämmar grundvattenbildning, bidrar till erosion och översvämningar, transporterar föroreningar till lokala vatten och ökar komplexiteten och kostnaderna för dagvattenbehandling. En av de viktigaste egenskaperna hos genomsläppliga beläggningar är att de innehåller hålrum som gör det möjligt för vatten att sippra ner till grundmaterialet nedanför. Det minskar också toppar av dagvattenflöden och vattenföroreningar och främjar grundvattenbildning. Genomsläppliga beläggningar kan innehålla återvunnet aggregat och flygaska, vilket bidrar till att minska avfallet och den inbyggda energin. Genomsläpplig markbeläggning är lämplig för användning i parkerings- och tillfartsområden med en tryckhållfasthet på upp till 4 000 psi. Den minskar också problem med trädrötter, och perkolationsområdet uppmuntrar rötterna att växa djupare. Förbättrat värmeutbyte med den underliggande jorden kan sänka sommarens omgivande lufttemperatur med 2-4°F.
Betongformning: Betong som gjuts på plats kräver formning på plats för att ge form åt väggar, plattor och andra projektdelar när betongmaterialet härdar (figur 6.9). Plywood och fräst virke är de vanligaste formmaterialen, vilket bidrar till byggnadsavfall och till konsekvenserna av avverkning och bearbetning av virke. Träformar kan tillverkas av återvunnet trä och kan vanligtvis demonteras och återanvändas flera gånger. Demontering av byggnadsvirke och plywoodformar för utomhusbruk bör övervägas för återanvändning inom projektet.
Figur 6.9. Foto av snickare som sätter upp betongformning för väggarna i gropen till anläggningen för högaktivt avfall.
Källa: Bechtel Corporation.
Formlösare eller separeringsmedel är material som underlättar separation av formar från härdad betong. Sådana material förhindrar att betongen binder sig till formen, vilket kan ge skador på ytan när formen demonteras. Traditionella formsläppmedel som dieselolja, motorolja och eldningsolja är cancerframkallande, vilket begränsar möjligheterna till återanvändning av träformar eftersom byggpersonalen exponeras för flyktiga organiska föreningar (och potentiellt även de boende). De är numera förbjudna enligt en rad olika statliga och federala bestämmelser, inklusive Clean Air Act. Vattenbaserade formsättningsmedel med låg eller ingen VOC-halt som innehåller soja eller andra biologiskt framställda oljor minskar dramatiskt hälsoriskerna för byggpersonalen och de boende och gör det ofta lättare att applicera ytbehandlingar eller tätningsmedel vid behov. Många sojabaserade alternativ är billigare än deras petroleumbaserade motsvarigheter.
När man utformar betongformar bör man också ta hänsyn till faktorer som kommer att påverka betongformtrycket negativt. Dessa faktorer är bland annat placeringshastighet, betongblandning och temperatur. Placeringshastigheten bör i allmänhet vara lägre på vintern än på sommaren. I princip spelar det ingen roll hur många kubikyard som faktiskt placeras per timme eller hur stort projektet är. Det som spelar roll är placeringshastigheten per höjd och tid (höjd av mur som gjuts per timme).