Ønsket og uønsket: I et klimaperspektiv er karbonatisering et gode som er ønsket for å ta opp CO2. Men det kan også gi store skader på betongen og er derfor uønsket. Bildet viser et betongstag med store skader i et prosjekt der Stærk & Co har ansvaret for utbedringen. Foto: Stærk & Co

BETONG OG CO2

Betong spiser CO2

Slik skjer det

  • Prosessen der CO2 blir tatt opp kalles­ karbonatisering. Det er en naturlig prosess som oppstår når luft trenger inn i betongen. Karbondioksidet i luft og vann reagerer med kalsiumhydroksid i betongen, og det dannes kalsiumkarbonat.
  • Betong har i utgangspunktet en pH-verdi på 12,5 – 14, og er dermed sterkt alkalisk. Karbonatiseringen fører til at pH-verdien blir redusert til ca 9.
  • Den høye pH-verdien i fersk betong fører til at det blir dannet et tynt oksidsjikt rundt armeringsstålet. Dette sjiktet beskytter effektivt mot korrosjon.
  • Når pH-verdien blir redusert til 9,5 eller lavere, blir oksidsjiktet ødelagt, og det kan oppstå korrosjon hvis armeringsstålet blir utsatt for luft og fuktighet.
  • Det korroderte stålet, eller rusten, får et volum som er opp til syv ganger større enn før korrosjonen satte inn. Dette utløser sterke krefter, og når disse kreftene blir større enn strekkfastheten i betong, oppstår riss og etter hvert også avskallinger.
  • Regelverket krever at det skal velges en armeringsoverdekning og betongkvalitet som sørger for at betongen ikke karbonatiserer helt inn til armeringen. Skader som følge av karbonatisering forekommer likevel.

Det har lenge vært kjent at betong absorberer CO2. Men først i de senere årene, med stort fokus på å redusere utslipp av CO2, er dette blitt en positiv egenskap.

Ukjent omfang

Det er delte meninger i fagmiljøer om hvor store mengder CO2 som blir tatt opp.

Noen anslag sier at så mye som 80 prosent av den CO2-en som ble sluppet ut fra selve kalsineringsprosessen under produksjonen av sementen bli tatt opp igjen i et livsløpsperspektiv, andre mener det ikke er mer enn 60 prosent.

Det er to kilder til høye CO2-utslipp fra produksjon av sement. Den ene er energien som kreves til å oppnå tilstrekkelig høy temperatur. Den andre, og største kilden, er at kalksteinen avgir mye CO2 i kalsineringsprosessen.

I en artikkel på nettsidene til Universitetet i Agder antydes det at så mye som 7–10 prosent av all menneskeskapt CO2 stammer fra sementindustrien. Industrien selv mener det riktige tallet er fem prosent.

Les også: Europas flotteste betongbyggverk

Veifyllinger

Jo større overflate, jo mer CO2 blir tatt opp. I Statens vegvesen har man vurdert mulighetene for å benytte knust betong i veifyllinger nettopp på grunn av CO2-opptaket.

– Hvis betongen knuses ned, kan ganske mye tas opp igjen, bekrefter Tor Arne Martius-Hammer, seniorforsker ved Sintef Byggforsk.

Men slik betong vil ikke bli eksponert mot luft i tilstrekkelig grad til å få optimalt opptak. Men det er også noe CO2 i vann, som vil kunne tas opp i knust betong.

Hammer sier det i det siste har vært økende oppmerksomhet rundt miljøeffektene ved bruk av betong, og at det har vært arbeidet mye for å få frem mer miljøvennlig sement.

Les også: Dette er Norges vakreste betongarkitektur

Litteraturstudie

Nå har også Norsk Betongforening tatt grep. Knut O. Kjellsen, forskningssjef ved Norcem og leder av miljøkomiteen, sier at Betongforeningen i disse dager starter et prosjekt med blant annet en litteraturstudie av nyere forskningsresultater.

– Vi skal se hvor mye som blir bundet opp og hvor raskt det skjer. Det er jo en diffusjonsprosess som går ganske langsomt, sier Kjellsen. Det er store forskjeller, avhengig av tetthet. En bygningsbetong vil typisk karbonatisere raskere enn en anleggsbetong. Fukt er også en viktig faktor, en relativ fuktighet på 50–60 prosent regnes som det optimale.

Målet er å skaffe dokumentasjon som gjør at CO2-opptak kan brukes i miljødokumentasjon av betong og betongprodukter.

Inne bedre enn ute

– Som regel oppnår man optimalt CO2-opptak innendørs, så fremt betongen ikke er dekket med maling eller annet. Betongen i en bru vil ta opp mindre.

Kjellsen sier at det i prinsippet skal være mulig å endre betongen slik at mer CO2 blir tatt opp.

– Men frem til i dag har ikke det vært styrende for hvilke blandinger man benytter. I fremtiden kan man godt tenke seg at CO2-opptak blir et av kriteriene, men det ligger nok et stykke frem, sier Kjellsen.

For å øke opptaket må betongen gjøres mer porøs, da blir uvegerlig de mekaniske egenskapene svekket. Økt karbonatisering vil også kunne påvirke armeringen.

Les også: 430 tonn betong holder sjømerke stødig

Korrosjonsfaren

– Så lenge betongen ikke er karbonatisert vil ikke armeringsstålet korrodere, og det er en forutsetning for å bruke stålarmering. Da blir det en utfordring at vi på den ene siden ønsker karbonatisering av klimahensyn, mens vi på den annen side ikke ønsker det fordi det kan svekke konstruksjonen. Regelverket slik det er i dag, og slik det vil være i framtiden, sikrer at armeringen alltid ligger i ikke-karbonatisert betong for derigjennom å forhindre mulig armeringskorrosjon. Dette vil være prioritet én.

Kjellsen legger til at for betong som ikke er armert, eller armert med ikke-korrosiv armering, faller denne problemstillingen bort.

Han nevner betongtakstein som eksempel der økt CO2-opptak i seg selv ikke har negative effekter, og der betongen er eksponert mot luft på begge sider slik at mye av klimagassen vil tas opp.

Kjellsen håper at miljøkomiteen skal legge frem en endelig rapport før årets utgang.

Les også:

Støper sporing i betongen

Norges høyeste trehus blir studentboliger

Her ga sprinkleranlegget vannskader i sju etasjer