En jämförelse mellan samverkansbjälklag och bjälklag av Grön betong med avseende på klimatpåverkan

Postadress: Besöksadress: Telefon:

En jämförelse mellan samverkansbjälklag och

bjälklag av Grön betong med avseende på

klimatpåverkan

A comparison between timber concrete composite slab and Green

concrete slab regarding climate impact

Hülya Cizmeli Utsel

Fredrika Sjögren Brolinsson

EXAMENSARBETE

Examinator: Hamid Movaffaghi Handledare: Peter Karlsson Omfattning: 15 hp

Abstract

Abstract

Purpose: The purpose of this study was to investigate the differences between a floor

slab of Green concrete and a timber concrete composite floor with CLT and traditional concrete regarding the emissions of CO2-eq. The purpose has also been to identify in which stages of a life cycle that the differences in carbon dioxide emissions are greatest between these floor slabs and to present improvement areas to minimize the emissions.

Method: A literature study was carried out by previous research on the environmental

impact of the materials in the selected slab floors. A document analysis of LCA-data was done to collect data for each sub-material and identify the differences with respect to carbon dioxide emissions. An interview and a case study were also conducted to answer the research questions in this study.

Findings: A concrete floor slab of Skanska’s Green Concrete emits 16 885 kg of CO2 – eq and the timber concrete composite floor with CLT and traditional concrete emits 10 395 kg CO2 – eq during stage A1-A4 in a life cycle analysis according to the case study. The differences between the slab floors are greatest in stage A1-A3. Improvements that can be done to reduce the carbon dioxide emissions in each type of slab floor, among other things, is to re-use concrete as aggregate in the making of new concrete, according to Skanska’s technical specialist.

Implications: A concrete floor slab of Skanska’s Green Concrete emits more CO2-eq than a timber concrete composite floor of traditional concrete and CLT. The case study shows that the emissions between these different floor slabs are greatest in stage A1-A3. The results of this study can be applied as an indicator in the choice of slab floor or concrete type.

Limitations: This study has been limited to treating stage A1-A4 in a life cycle

analysis. With regard to environmental impact, only CO2-eq have been calculated and analyzed.

Sammanfattning

Syfte:Syftet med denna studie var att undersöka skillnaderna mellan bjälklag av Grön betong och ett samverkansbjälklag med traditionell betong och KL-trä med avseende CO2-ekv. Syftet har även varit att identifiera i vilka skeden i en livscykel som skillnaderna i koldioxidutsläppen är som störst mellan dessa bjälklag samt presentera förbättringsförslag för att minimera utsläppen.

Metod: En litteraturstudie genomfördes av tidigare forskning kring miljöpåverkan av

de ingående materialen i de utvalda bjälklagstyperna. Dokumentanalys av LCA-data utfördes för att inhämta data för varje delmaterial och identifiera skillnaderna med avseende på koldioxidutsläpp. Likaså utfördes intervju samt fallstudie för att besvara frågeställningarna i denna studie.

Resultat: Ett betongbjälklag av Skanskas Gröna betong släpper ut 16 885 kg CO2-ekv och samverkansbjälklaget med KL-trä och traditionell betong släpper ut 10 395 kg CO2 -ekv under skede A1-A4 i en livscykelanalys enligt utförd fallstudie. Skillnaderna mellan bjälklagen är som störst i skede A1-A3. Förbättringsarbeten som kan utföras för att reducera koldioxidutsläppet i respektive bjälklagstyp är bland annat att återanvända betong som ballast i nya betongframtaganden enligt Skanskas tekniska specialist.

Konsekvenser: Ett betongbjälklag av Skanskas Grön betong släpper ut mer CO2-ekv än ett samverkansbjälklag av traditionell betong och KL-trä. Fallstudien påvisar att utsläppen mellan bjälklagstyperna är störst under skede A1-A3. Resultaten från denna studie kan tillämpas som en indikator i valet av bjälklagsort eller betongsort.

Begränsningar: Denna studie har varit begränsad till att endast behandla skede A1-A4

i en livscykelanalys. Med avseende miljöpåverkan har endast CO2-ekv beräknats och analyserats.

Begreppsförklaring

Begreppsförklaring

Koldioxidekvivalenter. Mått på utsläpp av växthusgaser och avser hur stor mängd koldioxid som respektive växthusgas släpper ut. Environmental Product Declaration. Dokument som granskas av tredje part och redogör en produkts miljöpåverkan.

Betong vars produktionsprocess har lägre klimatpåverkan än traditionell betong.

Korslimmat trä. Träskivor limmade med vartannat skikt korslagt. Livscykelanalys. En produkt/tjänst fulla miljöpåverkan.

Bjälklag där två eller fler material samverkar.

Avser varumärkesprodukt med namnet ”Skanska Grön betong”. År 2019 lanserade Skanska en ny miljövänligare betong med upp till 50 % lägre klimatbelastning.

Avser armerad betong som inte har ett recept avseende att reducera koldioxidutsläpp.

Innehållsförteckning

1

Inledning ... 1

2

Metod och genomförande ... 4

2.1 UNDERSÖKNINGSSTRATEGI ... 4

2.1.1 Fallstudie ... 4

2.2 KOPPLING MELLAN FRÅGESTÄLLNINGAR OCH METODER FÖR DATAINSAMLING ... 4

2.3 VALDA METODER FÖR DATAINSAMLING ... 5

2.3.1 Litteraturstudie ... 5

2.3.2 Dokumentanalys ... 6

2.3.3 Intervjuer ... 6

2.3.4 Fallstuide ... 6

2.4 ARBETSGÅNG ... 6

2.4.1 Fallstudie och dokumentanalys ... 7

2.4.2 Litteraturstudie ... 7

2.4.3 Intervjuer ... 7

2.5 TROVÄRDIGHET ... 7

3

Teoretiskt ramverk ... 8

3.1 KOPPLING MELLAN FRÅGESTÄLLNINGAR OCH OMRÅDE/FÄLT/ARTIKEL ... 8

3.2 TRÄ ... 8

3.3 SAMVERKANSBJÄLKLAG ... 9

3.4 LIVSCYKELANALYS ... 10

3.5 KLIMATPÅVERKAN ... 12

3.5.1 Betong ... 12

3.6 SAMMANFATTNING AV VALDA TEORIER ... 14

4

Empiri ... 15

4.2.2 KL-trä och betong i konstruktionsdelar ... 18

4.2.3 Miljövänlig ”grön” betong ... 20

4.3 DOKUMENTANALYS ... 21

4.4 INTERVJU ... 26

Innehållsförteckning

6

Diskussion och slutsatser ... 35

6.1 RESULTATDISKUSSION ... 35

6.2 METODDISKUSSION ... 36

6.3 BEGRÄNSNINGAR ... 36

6.4 SLUTSATSER OCH REKOMMENDATIONER ... 36

6.5 FÖRSLAG TILL VIDARE FORSKNING ... 37

Referenser ... 38

1 Inledning

Detta kapitel syftar till att ge en bakgrund till studien, framföra studiens problemformulering och frågeställningar samt dess avgränsningar.

1.1 Bakgrund

Det finns ett stort fokus på miljö och hållbart byggande, inte minst genom Sveriges Miljömål, där ett utav målen är “En god bebyggd miljö”. Regeringens definition av målet lyder som följande;

Städer, tätorter och annan bebyggd miljö ska utgöra en god och hälsosam livsmiljö samt medverka till en god regional och global miljö. Natur- och kulturvärden ska tas till vara och utvecklas. Byggnader och anläggningar ska lokaliseras och utformas på ett miljöanpassat sätt och så att en långsiktigt god hushållning med mark, vatten och andra resurser främjas (Sveriges miljömål, 2018).

Byggandet av trä i Sverige har ökat det senaste årtiondet och vi bygger allt fler byggnader och olika varianter av byggnader i trä (Svenskt Trä, u.å.). Trä har många olika användningsområden och tillämpningstekniker vilket gör det till ett mångsidigt material. Korslimmat trä, kort KL-trä, innebär att balkar, pelare, plattor samt skivor byggs upp av korsvist lagda limmade brädor eller plankor av trä (TräGuiden, Introduktion, 2017). Ur miljösynpunkt är KL-trä ett klokt val eftersom trä är en förnyelsebar produkt, vilket gör det ett intressant ämne att undersöka ur miljösynpunkt.

Klimatneutrala varianter av brett brukade material utvecklas ständigt, och ett exempel på det är betongen. En rapport från Svenska Miljöinstitutet IVL där ett flerbostadshus undersöktes, presenterades en nästan halvering i koldioxidutsläpp vid användandet av miljövänligare betong (IVL, 2017). År 2019 utvecklade Skanska en så kallad Grön Betong som har mindre klimatpåverkan än traditionell betong. Den gröna betongen kommer i tre utföranden, beroende på användningsområde; väggbetong, garagebetong och bjälklagsbetong (Skanska, 2019).

1.2 Problembeskrivning

Koldioxid, som står för 70 % av växthuseffekten idag, är en växthusgas som avges under produktionsskedet av betong, närmare bestämt framtagandet av cementet. Cement har utmärkande egenskaper som binder ihop betongen men framtagandet av cementet är energikrävande. Processen innebär bland annat uppvärmning av materialet till 1500 grader Celsius. Framtagandet av cementet stod år 2004 för 7 % av globala

Inledning

Regeringens förslag är följande; ”Målet ska vara att Sverige senast år 2045 inte ska ha några nettoutsläpp (nå nettonollutsläpp) av växthusgaser till atmosfären, för att därefter uppnå negativa utsläpp” (Proposition 2016/17:146). 

Betongbranschen har som målsättning att halvera klimatpåverkan inom 5 år, vilket innebär att det ställs krav på betong med mindre miljöpåverkan. Målet är att ta fram nya lösningar för att minska koldioxidutsläppen under produktionsskedet, och detta genom bland annat utveckling av nya betongrecept. Det har skett en utveckling inom betongframtagningen senaste 20 åren med allt fler nya recept och alternativa bindemedel. Koldioxidutsläppen av betong till husbyggnad har minskat med 20 % under dessa år, och en av anledningarna är utvecklingen av nya cement (Betong och klimat, 2017). Idag finns en rad olika betongsorter som är klimatvänliga, så kallad “grön betong”. Grön betong används allt oftare i byggbranschen på grund av den lägre andelen utsläpp av växthusgaser jämfört med vanlig betong. Fördelarna med grön betong är både miljömässiga men även tekniska och ekonomiska (Liew, Sojobi & Zhang, 2017).

År 2019 lanserade Skanska miljövänlig betong, så kallad Grön betong, för husbyggande. Den nya betongen, som bland annat är anpassad för bjälklag, har lägre koldioxidpåverkan då andelen cementklinker är lägre och ersatt av biprodukter

som masugnsslagg (Skanska, 2019).

Trä är ett förnybart, klimatsmart, samt miljövänligt byggnadsmaterial. Kombinationen av trä med betong i ett bjälklag, ett så kallad samverkansbjälklag ger möjlighet för materialen att utnyttjas i samverkan. Ett samverkansbjälklag av betong och KL-trä har många goda egenskaper. Denna konstruktionstyp är effektiv då betongens tryckhållfasthet samt träets draghållfasthet utnyttjas (Svenskt trä, KL-handboken, 2017).

En studie som undersökte vilken roll byggmaterialet trä spelar i byggnader visade att användningen av trä hade goda ekonomiska aspekter, goda möjligheter för en ökad användning av trä om en god hantering används utan att göra stor skada på naturens resurser (Ramage et al., 2016).

Det finns klimatsmarta lösningar på konstruktionsdelar idag, allt från nya betongrecept till en ökad användning av trä i byggandet. Vilket bjälklagselement som, med avseende på miljöpåverkan, är det bättre alternativet beror på flertal faktorer, däribland transportsträckan av de olika innefattande delmaterialen. Med hjälp av livscykelanalyser som verktyg kan en produkts miljöpåverkan i olika skeden synliggöras och därmed kan resultatet användas för att reducera den. Med allt fler nya betongrecept på marknaden blir det intressant att utföra en jämförelse mellan samverkansbjälklag samt bjälklag av betong och hur dessa ställer sig till varandra, ur ett miljöperspektiv.

1.3 Mål och frågeställningar

Målsättningen har varit att undersöka skillnaden mellan ett platsgjutet betongbjälklag av Grön betong och ett samverkansbjälklag av KL-trä tillsammans med traditionell betong med hänsyn till miljöpåverkan, samt presentera åtgärdsförslag för att minska miljöpåverkan.

1. Hur ser resultatet ut från tidigare forskning kring samverkansbjälklag med KL-trä och traditionell betong, samt miljövänligare betongbjälklag (Grön betong) med

hänsyn till koldioxidutsläpp (CO2-ekv/m3)?

2. Hur mycket koldioxidekvivalenter (CO2-ekv/m3) släpps ut totalt och i vilka

skeden är skillnaderna som störst utifrån LCA-data i ett samverkansbjälklag av

KL-trä tillsammans med traditionell betong jämfört med ett bjälklag med Grön betong?

3. Vilka förbättringsarbeten kan utföras för att reducera koldioxidutsläppet (CO2

-ekv/m3) i respektive bjälklagstyp under dess livscykel?

1.4 Avgränsningar

• Endast aspekten klimatpåverkan med avseende CO2-ekv kommer att undersökas, vilket utesluter andra miljöeffekter.

• Studien kommer endast undersöka bjälklag, vilket utesluter andra konstruktionsdelar.

• Användningsfasen (B1-B7) kommer inte att analyseras i studien då bjälklag oftast är underhållsfri under denna fas.

• Slutskedefasen (C1-C4), kommer inte att analyseras i denna rapport då kursens omfattning inte tillåter det.

• LCA-analysen kommer inte innehålla material och data på skjuvförbindare för samverkansbjälklaget, då tillräckliga data saknas.

1.5 Disposition

Rapporten innefattar sex huvudkapitel. Föregående kapitel 1, beskriver bakgrund samt mål och frågeställningarna. Metod och genomförande beskrivs under kapitel 2. Teoretiskt ramverk, i kapitel 3, innefattar teorierna som ligger till grund för att besvara frågeställningarna. Kapitel 4, empirin, redovisar dokumentanalysen, intervju, utförd fallstudie samt litteraturstudien. I kapitel 5, resultat och analys, redovisas resultateten som besvarar frågeställningarna. I kapitel 6 diskuteras resultaten samt metoderna. Slutsatserna presenteras även under detta kapitel. Förslag till vidare forskning ges avslutningsvis även under kapitel 6.

Metod och genomförande

2 Metod och genomförande

Detta kapitel beskriver rapportens datainsamlingsmetoder och undersökningsstrategier för att besvara frågeställningarna. Det ingår även ett avsnitt som beskriver arbetets trovärdighet utifrån begreppen validitet och reliabilitet. Metoderna för datainsamling har varit följande;

• Litteraturstudie

• Kvantitativ datainsamlingsmetod för LCA-analyser

• Insamlad information genom kvalitativa strukturerade intervjuer

• Dokumentanalys av LCA-data

2.1 Undersökningsstrategi

Undersökningsmetoderna har huvudsakligen innefattat kvantitativ datainsamling där färdiga LCA-data har studerats för att vidare kunna göra en jämförelse mellan dessa. Kvantitativa data med kvantifierbara resultat ger möjlighet att jämföra olika mätbara resultat i LCA-analyserna. Enligt Patel och Davidsson (2011), fås med hjälp av kvantitativa data mätbara resultat som till exempel kan redovisas genom tabeller. I denna studie analyserades LCA-data på huvudskedena produktfas (A1-A3) samt byggprocesskedet (A4). LCA-data hämtades från svenska tillverkare som producerar i Sverige och har produktionsort i närheten av fallstudiens utvalda ort. LCA-data hämtades i form av Environmental Product Declaration, EPD, vilket är ett dokument som redogör för en produkts miljöprestanda. En litteraturstudie har genomförts för att presentera bakgrunden till de olika bjälklagen och dess miljöpåverkan.

2.1.1 Fallstudie

Olika datakällor som kan vara aktuella vid användning av fallstudier är bland annat dokument, arkivsmaterial, intervjuer, samt observationer. Det finns starka och svaga sidor hos de olika datakällorna. Dokument som datakälla har som stark sida att vara stabilt, vilket innebär att det kan testas flera gånger om. Svaga sidor som både dokument och arkivsmaterial har som datakälla är att det kan vara svårt att hitta relevant information och tillgången till material kan vara begränsad (Yin,2007). Fallstudien har genomförts för att besvara frågeställning 2 och 3 i studien. Metoden ger möjlighet att framställa kvantitativa enheter som kan användas för att besvara frågeställning 2 på ett konkret sätt, vilket kan göra jämförelsen mellan bjälklagen mer komparabel. Fallstudien har innefattat ett fiktivt fall där ett flerbostadshus på tre våningar placerades i Borås. Till hjälp har bland annat programmet SBalk som utvecklats av Jönköpings Tekniska Högskola använts för att ta fram mängder på armering till det traditionella betongbjälklaget. För att besvara frågeställning 3 har motsvarande beräkning utförts på betongbjälklaget, men med andra betongrecept för miljövänligare betong. Detta har utförts för att undersöka om det finns skillnad i utsläppet av CO2-ekv och om betongrecept skiljer sig åt. Detta för att kunna undersöka och belysa möjliga aspekter som kan ligga till hands för förbättringsarbeten, vilket även besvarar frågeställning 3.

2.2 Koppling mellan frågeställningar och metoder för

datainsamling

Detta kapitel presenterar kopplingen mellan frågeställningarna och de metoder som valts till respektive för datainsamling.

Frågeställning 1

För att besvara denna frågeställning har litteraturanalys utförts för att inhämta kunskaper om samverkansbjälklag, miljövänligare betong, tidigare jämförelser mellan dem och de ingående materialen. Litteraturstudien innefattar forskning på både byggnader i sin helhet, del av byggnader och studier på material.

Frågeställning 2

För att besvara frågeställning 2 har dokumentanalys utförts på LCA-data för att

identifiera skillnaderna avseende koldioxidutsläpp mellan

bjälklagssorterna. Analyserna har genomförts för delsteg A1-A4 i LCA-data. Analysresultaten har sedan applicerats på fallstudien.

Frågeställning 3

För att besvara frågeställning 3 har en dokumentanalys genomförts på de kritiska delar som berörs och en litteraturanalys har utförts för att inhämta vetenskaplig anknytning till föreslagna förbättringsförslag. För att erhålla kunskap från tillverkaren av betongen har intervju utförts digitalt. Vidare har dokumentanalys av olika betongrecept genomförts.

I Figur 1 nedan sammanfattas kopplingen mellan frågeställningarna och metoder för datainsamling.

Figur 1. Redovisning av koppling mellan frågeställning och metod

2.3 Valda metoder för datainsamling

Metod och genomförande

Tabell 1. Redovisning av svenska och engelska söktermer

Svenska söktermer Engelska söktermer

Samverkansbjälklag Timber concrete floor

Grön betong Green concrete

Miljövänlig betong Environmental impact AND

concrete AND carbon dioxide

KL-trä miljöpåverkan CLT AND environment

LCA LCA

EPD EPD

Flygaska OCH cement OCH miljö

Flygash AND cement AND environment

Vid sökningen har nyckelord på både svenska och engelska använts. Utgivningsåren för litteratursökningen har begränsats till utgivningsåren 2009 och framåt. Det är av betydelse att hitta de centrala begreppen inom det område som undersöks för att vidare använda dessa som sökord i till exempel databaser. Det är väsentligt att prova olika alternativa sökord och synonymer då det kan ge olika träffresultat. Då det kan finnas stora mängder av sökresultat inom vissa områden kan det vara lämpligt att läsa inom sammanfattning och slutsats för att få en god översikt om innehållet är av relevans för det egna arbetet (Patel & Davidsson, 2011).

2.3.1 Dokumentanalys

Dokument som verktyg kan användas för att ge svar på faktiska processer. Det är av relevans att vara källkritisk och ta reda på när, var, och varför dokumenten har uppkommit menar Patel och Davidsson (2011). De skriver vidare att det är väsentligt att presentera det fakta som kan motsäga våra resultat, och att vi inte endast väljer det material som stöder våra idéer. Det kan leda till skevhet i materialet och ge en felaktig bild av ett skeende.

Dokumenten i en dokumentanalys kan användas om både primär och sekundärkällor, exempel på dessa är dokument från organisationer och offentliga dokument. Det är studiens syfte samt frågeställningar som avgör vilken typ av dokument som ska samlas in. Vid fallstudie är det vanligt förekommande att använda dokumentanalys som en av metoderna för datainsamling (Blomkvist & Hallin, 2015).

2.3.2 Intervjuer

Denna teknik bygger på att samla information genom frågor. Genom valet av olika frågor kan denna metod ge kunskap om individens åsikter och resonemang kring valda frågeställningar. Intervjuer kan utföras dels genom personligt möte men också digitalt (Patel & Davidsson, 2011).

2.3.3 Fallstuide

Vid studerandet av processer och förändringar kan fallstudie vara lämpligt (Patel & Davidsson, 2011). En fallstudies empiri kan både innehålla ord eller/och siffror. Metoden innebär att olika sätt kan användas för att samla in olika slags data och definieras av att den innehåller ett eller flera exempel (Blomkvist & Hallin, 2015).

2.4 Arbetsgång

2.4.1 Fallstudie och dokumentanalys

Fallstudien började med att bestämma dimensionerna för de olika bjälklagen. För samverkansbjälklaget användes ett typbjälklag från träguiden som klarade av brand -och ljudkraven. För betongbjälklaget användes ett dimensioneringsverktyg från Svensk betongs hemsida. Därefter bestämdes mängden armering. För samverkansbjälklaget hittades ingen specifik metod för beräkning, därav togs hjälp av handledaren för att uppskatta mängd och typ av armering som behövdes. För betongbjälklaget användes datorprogrammet SBalk. Sedan analyserades EPD dokumenten, som hämtades från webbsidor, och den data som behövdes hämtades ur dokumenten. Den data sattes sedan i relation till de mängder som tidigare bestämts. Till sist summerades detta i ett Exceldokument och en jämförelse mellan bjälklagen och de olika delstgen utfördes.

2.4.2 Litteraturstudie

En litteraturstudie utfördes på tidigare forskning med artiklar och litteratur tillgängliga på vetenskapliga databaser och högskolebiblioteket. Dessa källor är publika och används samma söktermer som återges i rapporten bör samma sökresultat uppnås.

2.4.3 Intervjuer

Förfrågan om deltagande i intervju skickades via e-post till olika anställda inom betongbranschen och träbranschen. Däribland teknisk specialist på Skanska, konstruktionschef på Thomas betong, samt områdeschef för Skanska betong. Intervjufrågorna som skickades ut var samma till alla (se bilaga 14 för intervjufrågor). Kontakten genomfördes via e-post och ett informationsbrev (se bilaga 14b) om studiens syfte skickades ut i samband med kontakten. Vid godkännande av deltagande skickades frågorna ut via mejl och kandidaterna fick ingen tidrestriktion för att svara.

2.5 Trovärdighet

Trovärdigheten har analyserats utifrån begreppen validitet och reliabilitet. Förutsatt att den insamlade data är korrekt bör LCA-analyserna ge samma resultat oberoende av vem som utför analyserna. Validiteten avser det insamlade datas relevans för det givna problemet, samt mätinstrumentets förmåga att mäta det som avses att mätas. Hög validitet är av relevans och för att optimera validiteten i undersökningen ges läsaren möjlighet att följa hur alla delar i analyserna och undersökningarna har gått till, hur olika mätningar har utförts, hur olika reflektioner har utförts och varför, samt hur intervjuer har utförts och vilka utgångspunkterna har varit. Det insamlade materialet från litteraturgenomgången har granskats och relevanta sökord har använts för att besvara frågeställningarna. Reliabilitet handlar om tillförlitlighet. Litteraturstudiens källor har innefattat vetenskapliga artiklar och avhandlingar från olika databaser, och referenser från oberoende varandra källor har används i studien. Enligt Blomkvist och Hallin (2015) är detta även ett sätt att höja reliabiliteten på.

Teoretiskt ramverk

3 Teoretiskt ramverk

Detta kapitel syftar till att beskriva de teorier som används för att besvara frågeställningarna samt redogör för kopplingen mellan teorin och frågeställningarna.

3.1 Koppling mellan frågeställningar och område/fält/artikel

Figur 2. Redovisning av koppling mellan teori, frågeställning och metod.

3.2 Trä

Trä är ett råmaterial, ett förnybart byggnadsmaterial, som kan återanvändas och materialåtervinnas. När återanvändning eller återvinning inte är möjlig längre för materialet kan energi fortfarande, genom förbränning, alstras. En annan god egenskap med materialet är att den under sin livstid binder koldioxid. Kol motsvarande ca 0,9 ton atmosfärisk koldioxid/m3 _{träprodukt lagras under den tid en träprodukt är under} byggnadens livslängd (TräGuiden, Träprodukter lagrar kol, 2015). Trä är till 50% uppbyggt av kol och därför kan trä anses vara en så kallad kolsänka. En annan utmärkande egenskap med materialet är att den under produktionsskede kräver mindre energi jämfört med till exempel stål och betong (Puettmann, M.E., et al. 2013: 2010: 2005. Se Skidmore, Owings & Merrill, 2013). Enligt TräGuiden (2015) räknas dock inte detta in i LCA analyser, fastän trä som stommaterial i byggnader skulle vara fördelaktigt ur ett miljöperspektiv. Från tillverkningsskedet och återvinningsskedet reduceras utsläppen med ca 1,5 ton koldioxid/m3 _{trä som substitutmaterial till betong} eller stål (TräGuiden, Träprodukter lagrar kol, 2015). En studie visade att intresset för trä som ett hållbart byggmaterial samt användandet av KL-trä för flervåningshus ökar över hela världen. Anledningen är att materialet är förnybart och att materialet kan användas för att sänka den bundna energin i byggmaterialet. Studien visade att energianvändningen kunde sänkas med 30 % och koldioxidutsläppen med 40 % när koldioxidtäta material byttes ut mot KL-trä (Liu, Guo, Sun & Chang, 2016).

Genom aktiva val av material kan koldioxidutsläppet reduceras och miljöbelastningen bli lägre, och trä är ett material som kan bidra till den minskningen. Enligt Svenskt Trä (u.å.) har en studie visat att trä som substitutmaterial kan ge en ersättningsfaktor på 1,6

ton CO2/m3 _{trämaterial, vilket kan ge en betydligt minskad klimatpåverkan (Svenskt} Trä, Trä är ett hållbart byggmaterial, u.å.).

3.3 Samverkansbjälklag

Ett samverkansbjälklag utformas av platta av KL-trä och pågjutning av betong (TräGuiden, 2017). KL-trä är ett material som har signifikanta egenskaper gällande hållfasthet- och styvhetsegenskaper och limtekniken tillåter en fri utformning av tvärsnittet, vilket ger ett stort användningsområde och möjligheter för KL-trä (TräGuiden, 1.3 KL-trä som konstruktionsmaterial, 2017). Betong är ett material som används i stor utsträckning inom byggnationer och tillverkas av berg, grus och cement (Svensk Betong, u.å.).

I ett samverkansbjälklag, förbinds dessa två material med någon typ av skjuvförbindare, se Figur 3.

Figur 3. Samverkansbjälklag (Träguiden. 2017).

En skjuvförbindare ökar böjstyvheten hos konstruktionen (TräGuiden, 2017). Förbandet ses som en vital del i konstruktionen, där dragkrafterna tas av träet och tryckkrafterna tas av betongen. Vid fullständigt förband medges ett tvärsnitt med kontinuerlig töjning och ett gynnsam nyttjande av de olika materialens egenskaper se Figur 4. Men vid icke fullständigt ses betongen och träet som två separata delar och inte ett enligt samverkansbjälklag (Svenskt Trä, 2017).

Teoretiskt ramverk

Figur 4. Töjningsdiagram (Svenskt Trä, 2017).

Exempel på skjuvförbindelsen som kan användas i bjälklaget är:

§ Skjuvförband med hålplåt.

§ Skjuvförband med speciella skruvar.

§ Skjuvförband via urtag/grovnot i KL-träplattans ovansida.

Effektivitet och ekonomi är de styrande faktorerna det står emellan vid val av skjuvförbindelse (Svenskt Trä, 2017).

En studie använde LCA metodik för att jämföra två NZE (Nearly Zero Energy) byggnader där KL-trä, limträ och betong användes i olika mängd och omfattning. Den stora skillnaden i utsläpp belystes av de olika mängderna betong i respektive byggnad. Det som visade sig i studien var bland annat att ett utbyte av betongtrappan till alternativ trappa i trä kunde sänka utsläppen med ytterligare 4 % (Lolli, Fufa & Kjendseth Wiik, 2019).

3.4 Livscykelanalys

En livscykelanalys, en så kallad LCA, kan användas som en metod för att identifiera i vilket skede en produkt har störst miljöpåverkan under dess livscykel. Det innebär att miljöpåverkan beräknas från att naturresurser utvinns till efter användningen där material behöver omhändertas – återvinnas eller återanvändas. Livscykel för en byggnad börjar initialt med utvinning av naturresurser, vilka används för att ta fram olika byggprodukter. Vidare är underhåll och drift den del av livscykeln som pågår fram till dess att byggnaden demonteras och material behöver återvinnas, se Figur 5.

Figur 5. Livscykelanalys (Boverket, 2019).

Resultaten av en LCA redovisas i informationsmoduler, vilka är processerna i en livscykel, som finns under de tre huvudskedena; byggskedet, användningsskedet samt slutskedet i en byggnads livscykel (Boverket, 2019). Dessa är standardiserade, vilket möjliggör en jämförbarhet mellan resultaten (Svensk Betong, u.å.). Riktlinjer för LCA gällande byggnader finns i standarden SS-EN 15978:201, medan det i produktnivå finns riktlinjer för LCA i standarden SS-EN 15804:2012 (Boverket, 2019).

I SS-EN 15804 är informationsmodulerna uppdelade i steg från A-C. Första skedet, produktion, (A1-A3) innefattar delmaterialens klimatpåverkan, transporter av dessa samt tillverkningsprocessen. Byggprocessen samt transporter till byggarbetsplatsen, vilket kallas för konstruktionsskedet, ingår under delsteg A4-A5. Det efterföljande delsteg, B1-B7, innefattar användningsperioden och avslutningsvis beskriver delsteg C1-C4 slutskedet där bland annat transporter och hantering av avfall ingår (Svensk Betong, u.å.).

Mer specifikt innehåller Produktion tre delsteg: A1 redovisar klimatpåverkan av respektive delmaterial som råmaterial. A2 redovisar klimatpåverkan av respektive delmaterials transporten till betongfabriken. A3 redovisar klimatpåverkan som uppstår när alla delmaterial tillsammans bildar produkten. Konstruktionsskedet består bland annat av delsteg A4 som redovisar klimatpåverkan av produktens transport från fabrik till byggarbetsplats (Svensk Betong, u.å.).

Teoretiskt ramverk

verktyg för den resurssammanställningen. EPD dokumentationen granskas av en tredje part, grundas i en gemensam LCA-metodik vilket medför tillförlit och trovärdiga data med kvalitet (Boverket 3, u.å.).

3.5 Klimatpåverkan

Ett av Sveriges 16 miljökvalitetsmål enligt Riksdagen är Begränsad klimatpåverkan. Riksdagens definition av miljömålet lyder:

Halten av växthusgaser i atmosfären ska i enlighet med FN:s ramkonvention för klimatförändringar stabiliserad på en nivå som innebär att människans påverkan på klimatsystemet inte blir farlig. Målet ska uppnås på ett sådant sätt och i en sådan takt att den biologiska mångfalden bevaras, livsmedelsproduktionen säkerställs och andra mål för hållbar utveckling inte äventyras. Sverige har tillsammans med andra länder ett ansvar för att det globala målet kan uppnå (Sveriges miljömål, 2019).

Koldioxid, tillsammans med andra växthusgaser som släpps ut i atmosfären påverkar klimatet negativt och bidrar till växthuseffekten (Boverket, 2019; Sveriges miljömål, 2019). Enligt Riksdagens beslut från juni 2017 ska Sverige senast år 2045 “inte ska ha några nettoutsläpp (nå nettonollutsläpp) av växthusgaser till atmosfären, för att därefter uppnå negativa utsläpp.” (Proposition 2016/17:146).

3.5.1 Betong

Betong är det mest använda konstruktionsmaterialet idag, och i takt med att det byggs allt fler bostäder kommer användningen av materialet att öka. Kraven på att det material som används ska ha så låg klimatpåverkan som möjligt leder till ett effektivt utvecklingsarbete. Ett sätt att hantera detta är genom att ta fram nya recept för betongen. En annan faktor som bidrar till koldioxidutsläppet är det transporter av material som sker till byggarbetsplatserna, inte minst när det gäller transport av platsgjuten betong (Betong och klimat, 2017).

Koldioxidutsläppen vid framtagandet av betong sker i huvudsak under tillverkning av cementet, vilket är en viktig beståndsdel i materialet. Utsläppen sker från förbränningen samt kalcineringsprocessen. Dessa processer står för ca 3–4 % av världens totala koldioxidutsläpp (Svensk betong, Koldioxidutsläpp, u.å.). Bygg-och fastighetssektorn står för en stor andel av totala utsläpp av växthusgaser. År 2017 stod den för ca 19 % av den totala utsläppen i Sverige (Boverket, Miljöindikatorer - aktuell status, 2019). Betongsektorn, inte minst betongen som används till husbyggnad, har minskat sin klimatpåverkan. Detta har möjliggjorts med hjälp av nya betongrecept som har tagits fram. Bland annat har alternativa bindemedel ersatt cementklinker i tillverkningsskedet av betong. Nya betongrecept minskar den negativa miljöpåverkan på kort sikt. Det kommer dock att krävas mer än så för att skapa mer långsiktiga förbättringar, bland annat nya bindemedelssorter. En annan viktig faktor som kan bidra till lägre koldioxidutsläpp är relevansen av en gemensam målsättning, det är därav viktigt att

olika aktörer i branschen ställer krav på betongen som beställs (Betong och klimat, 2017).

Ett ton producerat Portlandcement motsvarar samma mängd ton CO2 – utsläpp. Det är därför av relevans att ersätta Portlandscement med alternativa bindemedel (Maddalena & Hamilton, 2018. Se Makul, 2020). Flygaska är ett material som kan liknas vid Portlandcementet kemiskt och fysiskt, och har använts i betongreceptet under flera år. Flygaska ersätter idag mindre än 25 % av Portlandscementet i en betongblandning. För en lägre miljöpåverkan av betongframtagningen kan en större andel flygaska ersätta Portlandcementet och på så sätt skapa en så kallad “grönare” betong (Berry, Cross & Stephens, 2009).

I artikeln Green concrete: Prospects and challenges (2017) beskriver Liew, Sojobi och Zhang hur flygaska som alternativt bindemedel i grön betong har visat tekniska fördelar, däribland ökning av tryckhållfastheten och en porositetsminsknig i olika utförda studier. De tydliggör dock att studierna visar på att dessa goda egenskaper är beroende av bland annat korrekt härdningstid samt härdningstemperatur, vilket till exempel kan leda till förlängda installationsstider och svårigheter under kalla väderförhållanden. De stryker under att användningen av grön betong bör främjas och det kan göras t.ex. genom samarbeten mellan olika intressenter i byggindustrin.

En variant av bindemedel är slagg som består av biprodukter från järntillverkning. Produkten uppstår när järn separeras och gångart genom att tillsätta kalk i masugnen. Detta skapar då en separation enligt Figur 6 nedan som gör att järn kan utvinnas separat, men även slaggen. Masugnsslaggen består på så vis av kalk, kiselsyra och aluminiumoxid. Denna typ av bindemedel liknar Portlandscement (Thomas Cement, 2018).

Teoretiskt ramverk

komponenterna i betongen ska innehålla avfallsmaterial, samt att produktionsprocessen inte leder till miljöförstörelse. Forskare arbetar med att ta fram nya lösningar till mer miljövänligare alternativa betongrecept, med hög prestanda, för att minska miljöpåverkan och energiförbrukningen under tillverkningsprocessen av cement, vilket är den fas under produktionen som släpper ut mest koldioxid (Suhendro, 2014).

3.6 Sammanfattning av valda teorier

Trä är ett förnybart byggmaterial som bland annat har hög återanvändningsgrad. Trä är till hälften uppbyggt av kol vilket är en utmärkande egenskap för materialet som tillåter den att binda kolet under hela dess livslängd (Puettmann, M.E., et al. 2013; 2010; 2005. Se Skidmore, Owings & Merrill, 2013).

Ett samverkansbjälklag är en hybridkonstruktion och kan dels bestå av KL-trä och betong. I och med att denna typ av bjälklag innehåller trä minskas konstruktionens miljöpåverkan med hänsyn till träet låga miljöbelastning. Trots träets goda egenskaper ur miljösynpunkt är betong det vanligaste konstruktionsmaterialets som används i bjälklaget (Betong och klimat, 2017). Framställningen av betong har negativ miljöpåverkan då produktionen av cement leder till höga utsläpp av koldioxid i atmosfären. En satsning för en mer hållbar utveckling är framställningen av nya betongrecept där målet är att sänka betongens stora koldioxidutsläpp. Skanska har nyligen tagit fram ett nytt recept vid namn Grön Betong som har en sänkt miljöpåverkan.

Ett sätt att mäta och undersöka byggmaterials miljöpåverkan från vagga till grav är genom en LCA. Med LCA som verktyg kan mer medvetna val genomföras kring byggnadsmaterialens påverkan under projekteringsskedet.

4 Empiri

Detta kapitel redovisar data från litteraturstudie, dokumentanalys, intervju samt utförd fallstudie.

4.1 Fallstudie

Arbetet avser att undersöka ett fiktivt fallstudie där relevant data kommer att hämtas från EPD:er. Fallstudien kommer att utformas i två varianter; det första med ett samverkansbjälklag av KL-trä och en pågjutning av traditionell betong och det andra ett platsgjutet betongbjälklag med Skanskas Grön betong. Fallstudien består av ett flerbostadshus placerad i Borås. Byggnaden är ett flerbostadshus med tre våningsplan, vilket innebär två bjälklag. Varje våning är uppdelad i två lägenheter där varje lägenhet är 3 RoK à 75 m2_{, vilket ger varje våning en yta på 150 m}2 _{och totalt 300 m}2 bjälklagsyta, se Bilaga 1 för en skiss över bjälklaget.

Livslängden på byggnaden sätts till 50 år. Förutsättningarna för dimensionering och jämförelsen är att brand- och ljudkrav är likvärdiga och uppfyller BBR:s krav. Följande brandkrav gäller för flerbostadshuset; verksamhetsklass 3, byggnadsklassen Br1 och bjälklaget i REI60. För ljud är bjälklaget i ljudklass C, vilket är minimikravet i BBR (Swedish Standards Institute [SIS], 2018).

4.1.1 Dimensionering samverkansbjälklag

För dimensioneringen av samverkansbjälklaget användes ett typbjälklag som visas i Figur 7 från Träguidens hemsida (2017) som uppfyller både de valda ljud- och brandklasserna. Spännvidden på bjälklaget sätts till 6 meter.

KL-träet kommer att tillverkas hos Stora Enso i Grums. Armeringen kommer tillverkas hos Celsa Steel i Halmstad.

Figur 7. Typbjälklag (Träguiden. 2017).

Empiri

överkant med stålkvalitet B500B, betongkvalité C32/40 och exponeringsklass XC2. Lasterna registrerades i programmet, dessa valdes utifrån Eurocodes nyttig last för bostäder med säkerhetsklass 2. Resultatet av dimensioneringen visas i Bilaga 3. Dimensioneringen gav i underkant F 8s 123 minimiarmering och i överkant F 10s 172. Detta resulterade i 2 209 kg F 8 armering (se Bilaga 2 ekvation 2) och 712 kg F 10 armering (se Bilaga 2 ekvation 3). Totalt resulterade det i 2 921 kg armering.

Skanskas Grön betong kommer att tillverkas och skickas från Skanskas betonganläggning i Göteborg, Sverige. För bjälklag tillverkas den gröna betong i hållfasthetsklass C32/40 som passar för torra inomhusklimat (Skanska, 2019). Armeringen kommer att tillverkas hos Celsa Steel i Halmstad.

4.1.3 Sammanställning

Sammanställning av mängd material redovisas i Tabell 2 för beräkningar se Bilaga 1. Tabell 2. Sammanställning av materialmängd.

Samverkansbjälklag Material Mängd Traditionell betong 24 m3 KL-trä 60 m3 Armering F 6 894 kg Betongbjälklag Material Mängd Skanska Grön betong 84 m3 Armering F 8 2 209 kg Armering F 10 712 kg

4.2 Litteraturstudie

Skidmore, Owings och Merrill utförde ett forskningsprojekt, ”Timber Tower Research Project”, vars syfte var att studera strukturella system för hållbara höga byggnader där KL-trä har varit det huvudsakliga konstruktionsmaterialet. Mer ingående har materialet trä och dess minimala koldioxidavtryck studerats i sammanhanget. Resultatet visade att ett flervåningshus KL-trä som främsta konstruktionsmaterialet, med kompletterande delar av armerad betong på tillexempel anslutningsfogarna, kunde minska koldioxidutsläppen med 60 – 75% jämfört med ett flervåningshus av stål och armerad betong (Skidmore, Owings & Merrill, 2013).

Inom konstruktion och byggnadsdesign har hållbart byggnaden en central roll, inte minst när det gäller frågan om koldioxidutsläpp i olika produktionsskeden. Ett sätt att

reducera koldioxidutsläppet är valet av material som används i konstruktionen. Medvetna val av material med lägre halt av koldioxidutsläpp, så som trä, under projekteringsfasen kan minska totala mängden utsläpp (Ali, M & Armstrong, P., 2008. Se Skidmore, Owings & Merrill, 2013).

En fallstudie utfördes av ett flerbostadshus i London 2011, där stommen bestod av KL-trä tillverkat av Stora Enso. I fallstudien utfördes en jämförelse mellan den faktiska byggnaden som uppfördes med ett alternativt hypotetiskt fall där byggnaden skulle bestå av en betongstomme istället. Den totala vikten för stommen av KL-trä är 721 ton, vilket motsvarar 325 ton lagrat kol i hela stommen. Resultatet i denna fallstudie utförd av Darby, Elmualim och Kelly visade att stommen av KL-trä släpper ut, totalt under sin livstid, 655 ton CO2-ekv medan betongstomme skulle släppa 1661 ton CO2-ekv, se Figur 8. I rapporten belyses även att metodvalet för hantering av KL-trä i slutskedet under dess livscykel kan ha en väsentlig inverkan i det totala koldioxidutsläppet se Tabell 3. Resultat i denna studie antar att KL-träet i slutskedet förbränns med energiåtervinning. (Darby, Elmualim & Kelly., 2013).

Figur 8. Resultat från studien. CO2e utsläpp från vagga-till-grav (Darby,

Empiri

Tabell 3. Totala CO2ekv-utsläpp för KL-trä I olika slutskeden (Darby, Elmualim & Kelly., 2013)

En studie publicerad i “Journal of Sustainable Forestry” har visat att trä som substitutmaterial kan reducera 14 – 31 % av världens totala koldioxidutsläpp. Användningen av fossila bränslen kan även reduceras med 12–19 % genom att använda trämaterial i konstruktioner (Chadwick et al., 2014). En medförfattare i studien förklarar i en artikel i “The Conversation” att trägolvbalk kräver 80 mj energi/m2 _{och 4 kg CO2} avges medan samma yta av betong kräver 290 mj och avger nästan 7 gånger mer CO2 (The Conversation, 2020).

4.2.2 KL-trä och betong i konstruktionsdelar

Ett samverkansbjälklag är ett hybridsystem vars ingående delar av olika material integrerar för att uppnå en högre prestanda än vad de enskilda materialen kan ge. Ett samverkansbjälklag av KL-trä samt betong kan, till skillnad från ett bjälklag av endast trä, ge ökad styvhet samt bättre ljud-och brandisolering. Fördelarna med denna typ av bjälklag mot bjälklag av endast betong är att det krävs lägre energi för framtagning av materialet samt ett minskat kolavtryck (Cloustion & Schreyer, 2008. Se Tannert, 2016). I artikeln ”Prefabricated Timber Concrete Composite Floors” framtagen av Thomas Tannert, docent i träteknik, 2016 redovisar han forskning på tre olika sorter av samverkansbjälklag. Dessa tre implementationer av samverkansbjälklag redovisar potentialen av träprodukter för bland annat modulbyggnader. I Berns Universitet i Schweiz har en, så kallad ”swiss-wood concrete floor” utvecklats vars mål har varit att framställa ett helt prefabricerat samverkansbjälklag med redan anslutna träbalkar ovan. Detta för att undvika det vanligt förekommande problemet med att ansluta samverkansbjälklag till trävägg (Hehl et al. 2014. Se Tannert, 2016). En annan typ av samverkansbjälklag som redovisas i artikeln är vidhäftande samverkansbjälklag. Fördelarna med denna typ av bjälklag är att lim håller ihop de olika kompositerna istället för endast mekaniska krafter, vilket leder till att ökat styvhet och hållfasthet. Utmaningarna med detta kan dock vara att limfogarna kan bli för spröda vilket kan leda

till sprickbildning. En tredje typ av samverkansbjälklag som presenteras i rapporten är så kallad “FT-connectors”, skjuvförbindare, som fäster ihop KL-träet och betongen. Denna teknik förenklar monteringen av det prefabricerade betongelementet med KL-träet och ökar kvalitén. Skjuvförbindaren tar upp stora delar av skjuvkrafterna som uppkommer i bjälklaget.

Olika stomalternativ för ett bostadshus i Göteborg har studerats i projektet “Energi och klimateffektiva byggsystem”, utförd av SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut. I rapporten från 2015 redovisas de olika stomalternativen; prefabricerat betong, platsgjuten betong samt massivträ. Resultaten visade bland annat att det inte fanns större skillnader mellan prefabricerat och platsgjuten betongstomme. Betongstommarnas miljöpåverkan, både energiåtgång samt utsläpp av CO2-ekv/m2 BOA, var störst under produktionsskedet (A1-A3) (se Figur 9) och under Drift-och energiskedet (B6). Resultaten visade också, jämförelsevis mellan de olika stommarna, att trästomme bidrog till större koldioxidutsläpp (CO2-ekv/m2 BOA) under bland annat transportskedet och driftskedet (se Figur 10), men lägre utsläpp vid produktionsskedet. Analysperioden är vald till 100 år i denna studie (Kurkinen et al., 2015).

Figur 9. Klimatpåverkan av olika betongstommar (Kurkinen et al., Energi och klimateffektiva byggsystem-miljöutvärdering av olika stomalternativ,

Empiri

Figur 10. “Bästa fall” innebär i denna studie att siffrorna är tagna från

leverantörens data. ”Styrkt fall” innebär i denna studie att siffrorna är tagna från publicerade dokument/resultat (Kurkinen et al., Energi

och klimateffektiva byggsystem-miljöutvärdering av olika stomalternativ, 2015)

4.2.3 Miljövänlig ”grön” betong

I en studie av Yu et al. (2016) presenteras forskningsresultat på cement med ultrahög andel flygaska. Enligt studien används traditionellt ungefär 15 – 30 viktprocent flygaska medan vissa studier har undersökt HVFA (Highvolume fly ash) vilket är 30 – 60 viktprocent flygaska. I studien presenteras en högre andel flygaska (Ultrahigh-volume fly ash, UHVFA) där andelen flygaska ersätter över 60 viktsprocent av bindemedel i en betongblandning genom att använda noggranna utvalda blandningsförhållanden och kraftfulla betongmjukgörare. Genom att sänka vct till 0.2 kunde cement med 80 viktsprocent flygaska erhålla goda mekaniska egenskaper och bearbetningsegenskaper. Tryckhållfastheten kunde nå över 40 MPa efter 7 dagar och över 60 MPa efter 28 dagar. Att använda denna typ av cement med hög andel flygaska kan jämfört med traditionell betong minska miljöpåverkan avsevärt. Med denna typ av miljövänlig “grön” betong går det att reducera koldioxidutsläppet med 70 % och minsta materialkostnader med 15 %.

Enligt rapporten “A life –cycle approach to environmental, mechanical , and durability properties of “green” concrete mixes with rice husk ash” (2015) har tillgängligheten av flygaska har minskat de senaste åren på grund av minskad användning av kol. Ett substitut för flygaska kan vara risskalaska, vilket har liknande egenskaper. Risskalaska kan ersätta upp till 30 % av portlandcement i betongblandningar. I studien har olika blandningar av “grön” betong analyserats med flygaska och/eller risskalsaska med avseende på deras hållbarhet och miljöpåverkan. Resultaten har visat att risskalsaska kan ge liknande mekaniska egenskaper som flygaska (Gursel, Maryman & Ostertag, 2015).

4.3 Dokumentanalys

Här presenteras de olika produkternas EPD:er. Dokumenten redovisar dels vilka delsteg som ingår i deklarationen och hur stor mängd kg-CO2-ekv per m3 eller ton per produkt som materialet släpper ut för respektive delsteg.

Skanskas Gröna betong

Tillverkare av Grön bjälklagsbetong (C32/40) är Skanska Industrial Solutions AB. Produktionsort är Göteborg. EPD för Grön betong innefattar delsteg A1-A4 som redovisas i Figur 11 nedan. Hela EPD återfinns i Bilaga 5.

Figur 11. EPD Grön Betong (Epd-Norge., 2019) Armering

Tillverkare av armeringen är Celsa Steel Service AB. Produktionsort är Halmstad. EPD för armeringen innefattar delsteg A1-A4 som redovisas i Figur 12 och 13 nedan. Hela

Empiri

Figur 12. EPD Armering (EPD – Celsa, 2015).

Figur 13. EPD Armering (EPD – Celsa, 2015).

KL-trä

Tillverkare av KL-trä är Stora Enso. Produktionsorten är Grums, Sverige. EPD för armeringen innefattar delsteg A1-A3 som redovisas i Figur 14 nedan. Hela EPD återfinns i Bilaga 7.

Figur 14. EPD KL-trä (EPD – Stora Enso, 2014). Traditionell betong

Tillverkare av bjälklagsbetong är Betongindustri. Produktionsort är Varberg. EPD för betongen innefattar delsteg A1-A4 som redovisas i Figur 15 nedan. Hela EPD återfinns i Bilaga 8.

Empiri

Figur 15. EPD Betong för bjälklag inomhus, standard (EPD – Betongindustri, 2017).

Transporter (Delsteg A4)

Beräkningen för transporternas totala utsläpp återges i Bilaga 9, en sammanfattning redovisas Tabell 4.

Tabell 4. Sammanställning av delsteg A4: Transport

Material Transportstr äcka (km) till Borås enkelväg Total utsläpp CO2-ekv Platsgjutenbetong (Betongindustri i Varberg) 88 47,168 kg

KL-trä (Stora Enso i Grums) 242 396 kg

Grön betong (Skanska betong i Göteborg)

68 533,12 kg

Armering (Celsa i Halmstad) för betongbjälklag

153 150,55kg

Armering (Celsa i Halmstad)

för samverkansbjälklag 153 15,3 kg

Stora Enso har idag inte utfört omfattande beräkningar kring emissionerna vid transport av deras KL-trä. Därför har en uppskattning med hjälp av hemsidan Miljfordon.se

utförts för att estimera miljöpåverkan av transporten av KL-trä. Detta återges i Bilaga 9.

Sydsten

Tillverkare av Klimatförbättradbetong för husbyggnadsändamål är Sydsten. Produktionsort är Malmö. EPD för Klimatförbättradbetong för husbyggnadsändamål innefattar delsteg A1-A4 som redovisas i Figur 16 nedan. Hela EPD återfinns i Bilaga 10.

Figur 16. EPD Klimatförbättradbetong för husbyggnadsändamål (EPD – Sydsten, 2020).

Thomas betong

Tillverkare av Varumärkesprodukt Thomagrön för husbyggnadsändamål är Thomas betong. Produktionsort är Göteborg. EPD för Varumärkesprodukt Thomagrön innefattar delsteg A1-A4 som redovisas i Figur 17 nedan. Hela EPD återfinns i Bilaga 11.

Empiri

Figur 17. Varumärkesprodukt Thomagrön LC C32/40 VCT 0,550 (EPD – Thomas betong, 2019).

4.4 Intervju

Enligt intervjuobjektet, en teknisk specialist på Skanska, finns det mycket att göra inom produktion för att minska utsläppen. ”Det finns mycket att göra, när det gäller betong så kommer tyngden fortfarande att ligga på materialparametrar med om vi använder en klimatförbättrad betong men de då innebär att vi måste elda med olja för att den ska bli hård är det inte bra. Vi hoppas kunna jobba mer med de framöver”. Återvinning och återanvändningen av betongen som säljs på Skanska ses över enligt intervjuobjektet; “Betong går att återanvända och de är något vi tittar på. Idag så gjuter vi betongblock av betong som blir över. Vi har spolanläggningar som gör det möjligt för oss att återanvända vatten och slam. Vi tror att vi kommer kunna byta ut en del av vår ballast mot återvunnen betong framöver.”. Vidare påpekar intervjuobjektet att det inte finns lätta svar för minskat utsläpp och att det kommer kräva “långsiktigt och hårt arbete”. För fullständig intervju se bilaga 14a.

4.5 Sammanfattning av insamlad empiri

Empirin i studien påvisar den klimatinverkan som olika byggmaterial kan ha på miljön. Resultaten från olika studier visar bland annat att trä som substitutmaterial till traditionell betong eller stål kan reducera det totala koldioxidutsläppet och ge en minskad klimatpåverkan. Den visar även att betongrecept med ökad andel bindemedel minskar koldioxidutsläppet för materialet.

Dokumentanalys utförd på EPD:er för olika betongsorter där CO2-ekv för varje delsteg redovisas påvisar att traditionell betong har totalt högre utsläpp av CO2-ekv under

delsteg A1-A4 än miljövänligare betong som Skanskas Grön betong, Thomagrön och Sydstens klimatförbättrade betong.

Intervjun med tekniska specialisten på Skanska ger en uppfattning om de möjliga förbättringsområden som finns för att ytterligare minska koldioxidutsläpp för miljövänligare betong och fortsatt arbete mot en hållbar framtid.

Litteraturstudie användes för att inhämta kunskaper om samverkansbjälklag, miljövänligare betong, tidigare jämförelser mellan dem och de ingående materialen. Den användes sedan som grund för både dokumentanalys, fallstudien samt intervjuerna. Den empiri som erhållits vid litteraturstudie användes för utformningen av fallstudien samt för att få en ökad förståelse när dokumentanalysen utfördes. Men samtidigt visade litteraturstudien att liknande utförd fallstudie eller direkt jämförelse saknas. Litteraturstudien användes även som en grund för att utforma intervjufrågorna. På samma sätt användes resultatet från fallstudien och dokumentanalyser för att utforma intervjufrågor.

Analys och resultat

5 Analys och resultat

Detta kapitel syftar till att analysera den insamlade empirin samt presentera resultat för varje frågeställning.

5.1 Analys

Analys har utförts av resultaten baserade på det insamlade empiri med teoretiska ramverket som grund. Analysen presenteras under följande avsnitt.

5.1.1 Analys frågeställning 1

Litteraturstudien visade att det finns flera studier inom området för båda bjälklagen. Dock saknas studier som direkt kan jämföras med detta arbete. Det har utförts studier på hela byggnader, delar av byggnader och utvalda material i byggnader.

Litteraturstudien visar att KL-trä släpper ut mindre koldioxid och kräver mindre energi jämfört med byggnadsmaterialet betong under en livscykel. En anledning till detta pekas främst ut som träets förmåga att lagra koldioxid vilket medför att materialet ses som en kolsänka. En annan anledning är möjligheterna av hanteringen av trä vid slutet av dess livscykel. Eftersom trä innehåller energi kan materialet förbrännas och den ingående energin kan då utnyttjas, vidare kan materialet återanvändas eller återvinnas. Dessa egenskaper hos träet medför att det totala utsläppet av koldioxid reduceras vid användning.

I forskningsprojektet ”Timber Tower Research Project” påpekas vikten av att tidigt i projekteringsfasen göra avsiktliga val för att sänka byggnadens koldioxidutsläpp. Samtidigt visar andra studier att genom att välja KL-trä som konstruktionsmaterial och viss betong och armering kan koldioxidutsläppet minskas betydande i jämförelse med att endast använda stål och armerad betong i stommen. Därav är samverkansbjälklag ett godtyckligt alternativ där forskning även påvisar att det medför ökad styvhet samt bättre ljud- och brandisolering jämfört med ett bjälklag av endast trä.

När livscyklerna analyserats har vissa skillnader mellan användningen av armerad betong och samverkansbjälklag påträffats. Gällande trä visar en analys av den forskning som utförts att trä släpper ut mest CO2-ekv vid transport och under driftskedet samt underhåll/utbyte fasen. I en jämförelse med betong släpper trä ut mindre än betong i produktionsskedet, där betong har sitt största utsläpp. I slutet av livscykel visar forskning att genom god hantering av KL-trä i slutet av livscykel kan det totala utsläppet minska för hela livscykeln. Liknande resultat för betong saknas.

I en fallstudie utförd i Storbritannien jämfördes stommen i ett flervåningshus av KL-trä med armerad betong med stommen i ett flervåningshus av stål visade resultatet att alternativet med KL-trä minskar koldioxidutsläppet med 60 - 75 %. I en annan studie jämfördes en stomme av KL-trä mot betongstomme i ett flerbostadshus och resultatet visade att alternativet med KL-trä släppte ut 655 ton koldioxid jämfört med betongstomme som släppte ut 1661 ton. Det medför att alternativet med KL-trä minskar koldioxidutsläppet med 61%. Ytterligare en studie visade att användandet av trägolvbalk släppte ut 4 kg koldioxid jämfört med betong som avgav 7 gånger mer koldioxid. Detta resulterar i att trä alternativet släpper ut 85,71% mindre koldioxid jämfört med betongalternativet. De sammanvägda resultaten av dessa studier visas i Figur 18.

Figur 18. Sammanställning av studieresultat från empirin.

5.1.2 Analys frågeställning 2

Nedan har resultat från fallstudien sammanfattas i grafen i Figur 19 och värdena förtydligas i Tabell 5. För utförlig beräkning av mängder se Bilaga 12. Totala utsläpp per delsteg och bjälklag presenteras i Figur 20.

Analys och resultat

Figur 19. Sammanställning av utsläpp av CO2-ekv per material och transport

Figur 20. . Sammanställning av utsläpp av CO2-ekv bjälklag och delsteg.

5.1.3 Analys frågeställning 3

Utifrån fallstudien undersöktes ytterligare två betongrecept på miljövänlig betong. Resultat av undersökningen presenteras i Tabell 6 samt Figur 21. För utförlig beräkning av mängder se Bilaga 13 och 13a.

Tabell 6. Sammanställning av utsläpp av CO2-ekv för bjälklag med olika

miljövänligare betongrecept

Figur 21. Sammanställning av utsläpp av CO2-ekv för bjälklag med olika

miljövänligare betongrecept.

Sedan bröts respektive delsteg ner och analyserades vilket gav följande resultat som presenteras i Tabell 7 och Figur 22.

Tabell 7. Sammanställning av utsläpp av CO2-ekv för bjälklag med olika

Analys och resultat

Genom att bryta ner resultatet i delsteg det urskiljas att trots att Sydsten släpper ut högst andel CO2-ekv, släpper den ut mindre i delsteg A1-A3 än Thomas Betong. Vilket beror på att den släpper ut mer i delstget A4 transport. Därefter analyserades betongrecepten som framgick av produkternas EPD. Den analysen visade att mängden slagg (angett i viktprocent) i den betongen som släppte ut minst av CO2-ekv 5,6% jämfört mot den som släppte ut mest, där mängden slagg var 3%. Mängden cement varierade i recepten enligt följande; Skanska 9,3%, Thomas Betong 11,4% och Sydsten 11%.

Fokus på en minskad påverkan hos betong ligger framförallt på materialparmeterna, det vill säga delsteg A1-A3 enligt teknisk specialist på Skanska. Detta motiverades med att det kunskap kring delsteg C1-C4 och att det inte fanns en efterfrågan på att öka kunskaperna kring dessa. En förbättringspunkt som lyftes fram var behovet av att elda med olja vid tillverkningen av miljövänligare betong, detta för att betongen ska bli hård. Detta skulle kunna arbetas med för att hitta miljövänligare alternativ än att elda med olja. En annan förbättringspunkt som togs upp var återvinningen av betong. En metod som används idag är gjuta betongblock av överbliven betong. Möjligheten att återvinna betong och byta ut en del av ballasten till återvunnen betong är något som ses över idag. Vid analys av recepten belystes det att det material som hade störst andel viktprocent var ballast, med en variation på 76,5 – 79 %. Cirkulariteten på betongen hade ökat om den procentandelen hade minskats och delar ersatts med återvunnen betong, vilket skulle kunna minska utsläppen av CO2-ekv.

För KL-trä finns det tre möjliga sätt att hantera produkten vid slutet av livscykeln, dessa är återanvändning, återvinning och förbränning. Enligt Stora Ensos EPD ger återanvändning störst besparing av CO2-ekv och förbränning minst besparing av CO2 -ekv. I litteraturstudien lyfts transporten, delsteg A4, fram som den största faktorn till utsläpp av CO2-ekv. Detta skulle kunna ha att göra med begränsningen till vart träd lämpat för konstruktionsvirke växer och vart KL-trä produceras jämfört med betong där samma begränsning inte finns. Därav kan det anses viktigt att undersöka möjliga leverantörer av KL-trä och undersöka vilken som erbjuder kortast transport beroende på vart själva byggarbetsplatsen är. Vidare bör mängden koldioxid som släpps vägas beroende på tillverkare mot hur lång transportsträckan är och optimera dessa två faktorer.

5.2 Resultat frågeställning 1

”Hur ser resultatet ut från tidigare forskning kring samverkansbjälklag med KL-trä och traditionell betong, samt miljövänligare betongbjälklag (Grön betong) med hänsyn till koldioxidutsläpp (CO2-ekv/m3)?”

Resultatet visar att det finns tidigare forskning som visar att KL-trä i byggnadsdelar, och trä som byggnadsmaterial är bättre än betong ur ett miljöperspektiv med hänsyn till utsläpp av CO2-ekv. Resultatet att det inte hittas någon forskning kring jämförelsen av samverkansbjälklag med KL-trä och traditionell betong jämfört med miljövänligare betongbjälklag med hänsyn till CO2-ekv.

5.3 Resultat frågeställning 2

”Hur mycket koldioxid (CO2-ekv/m3) släpps ut totalt och i vilka skeden

är skillnaderna som störst utifrån LCA-data i ett samverkansbjälklag av KL-trä tillsammans med traditionell betong jämfört med ett bjälklag med Grön betong?”

Resultatet visar att betongbjälklaget med Skanskas Grön betong släpper ut 16 885 kg CO2-ekv och samverkansbjälklaget med KL-trä och traditionell betong släpper ut 10 395 kg CO2-ekv. Men medräknat den koldioxid som finns lagrad i KL-trä blir resultatet på samverkansbjälklaget -33 465 CO2-ekv. Den negativa siffran medger en besparing av CO2-ekv.

Skillnaden är som störst i skedet A1-A3 där betongbjälklaget av Grön betong sammanlagt med betong och armering släpper ut 16 201 kg CO2-ekv medan samverkansbjälklaget sammanlagt med KL-trä, betong och armering släpper ut 9 859 kg CO2-ekv. Inkluderas den koldioxid som finns bunden i KL-trä blir skillnaden större eftersom den totala mängden koldioxid som finns bunden i KL-trä överstiger den mängd som släpps ut, medräknat med bunden koldioxid blir resultatet 34 001 kg CO2 -ekv sparat för delsteg A1-A3.

5.4 Resultat frågeställning 3

”Vilka förbättringsarbeten kan utföras för att reducera koldioxidutsläppet i respektive bjälklagstyp under dess livscykel?”

Resultatet visar att förbättringsarbeten som kan utföras för att förbättra betongbjälklag är att:

§ Jämför olika leverantörers betongrecept och välj den med högst andel viktprocent slagg och minst andel cement.

§ Jämför olika leverantörer, både i avseende hur mycket koldioxid deras material släpper ut och hur lång transporten från deras fabrik till byggarbetsplats blir. § Arbeta vidare med möjliga metoder för att återvinna betongen och återanvända

som ballast.

§ Hitta alternativ till att elda med olja vid tillverkning.

Resultatet visar att förbättringsarbeten som kan utföras för att förbättra samverkansbjälklag är att:

§ Vid slutet av livscykeln bör KL-trä återanvändas för störst besparing av CO2 -ekv.

§ Jämför olika leverantörer, både i avseende hur mycket koldioxid deras material släpper ut och hur lång transporten från deras fabrik till byggarbetsplats blir.

5.5 Koppling till målet

Målsättningen med studien har varit att undersöka skillnaden mellan ett betongbjälklag av Grön betong och ett samverkansbjälklag av KL-trä tillsammans med traditionell betong med hänsyn till miljöpåverkan, samt presentera åtgärdsförslag för att minska miljöpåverkan. Resultatet visade att det fanns tidigare forskning som pekade på att trä som byggnadsmaterial släpper ut mindre koldioxid än traditionell betong. Vidare visade det att mindre andel cement och högre andel av bindemedel såsom slagg minskar

Analys och resultat

granskas för att göra klimatsmarta val och välja det material som är mest miljövänlig samt se över transportsträckor från anläggning till byggarbetsplats.