Ilmastoälykkäämpää betonia sementin osuutta vähentämällä
Vattenfall on kehittänyt ilmastoälykkään betonin, jonka hiilidioksidipäästöt ovat pienemmän sementtipitoisuuden ansiosta noin neljänneksen aiempaa alhaisemmat. Betonia on nyt hyödynnetty ensimmäistä kertaa suuren mittakaavan rakennushankkeessa Götajoen varrella sijaitsevassa Lilla Edetin vesivoimalaitoksessa.
Sementin tuotannosta syntyy runsaasti hiilidioksidipäästöjä, joten rakennebetonin sementtipitoisuutta pienentämällä pystytään tehokkaasti vähentämään sen ympäristövaikutuksia. Yksi kansainvälisesti vakiintunut tapa vähentää sementin osuutta ja pienentää lämmönkehitystä on hyödyntää sementin kanssa reagoivia sivutuotteita. Olemme yhdistäneet tämän menetelmän Vattenfallin 1950- ja 1960-luvun laajentumisvaiheista saatuihin oppeihin. Tuloksena on nykyaikainen, ilmastoälykäs betonikonsepti.
Vattenfall aikoo uudistaa osia Göteborgin lähellä sijaitsevan Lilla Edetin voimalan padosta vuoteen 2024 mennessä. Rakennebetonin sementtipitoisuuden pienentämismenetelmiä on tutkittu laajasti, tavoitteena vähentää sekä ilmastovaikutuksia että suurten betonirakenteiden jäähdytystarvetta. Vattenfall on testannut huolellisesti betonin soveltuvuutta rakentamiseen. Erityisen tärkeää on ollut varmistaa, että betoni täyttää padon turvallisuus- ja kestävyysvaatimukset vähintään seuraavan 100 vuoden ajan.
Matalampi lämpötila vähentää halkeiluriskiä
Suuria betonirakenteita valettaessa on pystyttävä hallitsemaan betonin sisällä tapahtuvaa lämpötilan nousua, joka muuten voi johtaa halkeamien syntyyn. Usein tästä huolehditaan jälkijäähdytysmenetelmällä, jossa rakenteiden sisällä olevat jäähdytysputket hillitsevät lämpötilan nousua. Pienempi sementtipitoisuus vähentää kuitenkin myös lämpötilan nousua, jolloin jälkijäähdytykselle ei yleensä ole tarvetta. Tämä parantaa myös rakentajien työskentelyolosuhteita: betonilaudoituksen sisällä kulkevat jäähdytysputket tekevät työskentelytilasta usein kapean ja ahtaan, mikä voi vaikeuttaa esimerkiksi evakuointia onnettomuustilanteessa.
”Lähdimme luomaan ilmastoälykästä betonikonseptia, jota voitaisiin alkaa hyödyntää heti rakentamisen aloitusvaiheessa. Edellytyksenä oli rakenteiden käyttöiän säilyminen tai piteneminen ja se, että konsepti olisi tuotannollisesta näkökulmasta katsoen varma, eli rakennusvaiheessa ei syntyisi häiriöitä tai ylimääräisiä kuluja”, kertoo kehitysinsinööri Erik Nordström Vattenfallin tutkimusyksiköstä.
Konseptin toimivuuden varmistamiseksi järjestettiin urakoitsija NCC:n ja betonintoimittaja Thomas Concrete Groupin kanssa täysimittainen testivalu, jonka yhteydessä betonille pystyttiin tekemään pidemmän välimatkan koepumppaus. Myös betonityöläiset saivat mahdollisuuden testata betonin työstämistä ja arvioida sen ominaisuuksien toimivuutta käytännössä. Testivalu sujui erinomaisesti: pumpun toiminta ei kertaakaan keskeytynyt, ja betonityöläiset olivat tyytyväisiä betonin ominaisuuksiin. Betonin lämpötilan nousua ja kuormitusta valvottiin kovettumisvaiheessa kuituoptisilla mittauksilla yhteistyössä Chalmers University of Technologyn kanssa.
Muut käyttökohteet
Betonikonseptin tulevaisuuden käyttökohteisiin lukeutuvat esimerkiksi tuulivoimalat. ”Betonia voitaisiin käyttää esimerkiksi tuulivoimaloiden perustusten valamiseen, joskin sen koostumusta pitäisi todennäköisesti säänkestävyysvaatimukset huomioiden hieman muuttaa”, Erik sanoo.
