Betongbrobygge: En undersökning av två betongkvalitéers klimatpåverkan : Jämförelse mellan portlandcement och anläggningscement FA och dess inverkan på koldioxidutsläppet under produktskedet av Västjädrabron i Västerås

EN UNDERSÖKNING AV TVÅ

BETONGKVALITÉERS KLIMATPÅVERKAN

koldioxidutsläppet under produktskedetav Västjädrabron i Västerås

FELICIA BERG

MOA LÅNGSTRÖM MOVÉRARE

Akademin för ekonomi, samhälle och teknik Kurs: Examensarbete Kurskod: BTA205 Ämne: Byggteknik Högskolepoäng: 15 hp Program: Högskoleingenjörsprogrammet i byggteknik

Handledare: Patrik Nedar Examinator: Bozena Guziana

Uppdragsgivare: Emanuel Molin, Skanska sverige AB

Datum: 2020-06-29 E-post:

Fbg17002@student.mdh.se Mme17003@student.mdh.se

ABSTRACT

The Swedish government set a climate target until year 2045. The target says there will be no net emissions of greenhouse gases until 2045. The possibility and benefits of using fly ash as an additive in Portland cement for road and construction projects are very relevant for future projects as the concrete in road and construction projects contributes to one of the largest carbon dioxide emissions. Therefore, the topic can be considered very relevant to the goal set by the Swedish government. Purpose: This study aims to identify the possibility of using an alternative concrete quality containing fly ash with smaller climate footprint in the specific bridge project Västjädra - E18 Trafikplats Västjädra. The bridge is today made of concrete containing Portland cement and the purpose is to determine the carbon dioxide emissions that occurred during the concrete product phase. A further purpose is to determine how the carbon dioxide emission had become if projects Västjädra was constructed with Skanska's concrete containing Portland cement with the additive fly ash, also called construction cement FA. Accordingly, the purpose is to compare the impact the choice of the two concrete grades has on the total carbon dioxide emissions. Method: For carbon dioxide calculations, the method is based on environmental product declarations, EPD data, which indicate the amount of carbon dioxide emissions during the product stage of the concrete material. There has also been interviews with experts in the field, which answers provided information that also where relevant to determining the results of the work and see the possibilities of using fly ash as additive in Portland cement. Results: The results summarise a carbon dioxide

emission of about 313 tonnes of CO2 equivalents for project Västjädra with Portland cement, while the prototype of Västjädra containing construction cement FA generates an emission of about 244 tonnes of kg CO2 equivalent. This means a saving around 69 tonnes of CO2

equivalents, which corresponds to 22%. Although accurate crack calculations are required as concrete containing fly ash presents some risks, these should not be a problem based on the literature study and interview data conducted during the degree project. Conclusions: The conclusion is that there is full potential to erect project Västjädra with concrete containing construction cement FA, since the cement's strength development is equivalent and with low admixture of fly ash, the early strength growth is still good.

Keywords: EPD, GWP, LCA, Fly ash, Concrete bridge, Portland cement, carbon dioxide

FÖRORD

Det här examensarbetet har utförts som en avslutning på vår treåriga studietid på Högskoleingenjörsprogrammet i byggteknik på Mälardalens Högskola i Västerås och

omfattar 15 högskolepoäng. Efter att en av studenterna varit antagen till traineeprogrammet

Skanska P3 och kom i kontakt med projektet E18 trafikplats Västjädra under sommarjobbet

sommaren 2019 erbjöds vi att skriva examensarbetet i projektet. Ämnesvalet för

examensarbetet var på initiativ av Skanska Sverige AB och är aktuellt i Skanskas pågående miljöarbete. Tack till alla medarbetare på Skanska som tagit emot oss med ett fint bemötande och engagemang från dag ett.

Vi vill först och främst framföra ett stort tack till Emanuel Molin, produktionsingenjör på Skanska Stora Projekt, som stått vid vår sida under arbetets gång och tålmodigt besvarat våra frågor, tillhandahållit oss med data från projektet, kontaktuppgifter och handledning. Vi vill även rikta ett tack till Ludvig Dahlgren, teknisk specialist på region betong på Skanska, som ställt upp på vår intervju och Christoffer Mörtsell, receptansvarig Thomas Betong, som räknat fram en förenklad miljövarudeklaration för en av betongkvalitéerna som undersökts. Även Filippa Höög, KMA-ansvarig på Veddestabron, vill vi rikta ett tack till som

tillhandahållit oss information om examensarbetets referensobjekt. Patrik Nedar, handledare på Mälardalens Högskola, och My Tegelgård, civilingenjör i industriell ekonomi, vill vi rikta ett sista tack till för hjälp med korrekturläsning. Arbetet har skrivits gemensamt av oss på distans under många timmar på kommunikationsplattformen Zoom på grund av den rådande situationen med Covid-19 i samhället vid tiden för examensarbetet. Arbetet har varit lärorikt, intressesant och många gånger utmanande och har gett oss kunskaper som vi kommer ta med oss in i vårt kommande yrkessliv.

Västerås i maj 2020

SAMMANFATTNING

Detta examensarbete grundades på problematiken gällande den stora mängd

koldioxidutsläpp som medförs under framställningen av betong. I samband med den nya klimatlagen som trädde i kraft den första januari 2018 har Trafikverket, Skanskas främsta beställare av väg- och anläggningsprojekt, vidtagit egna åtgärder gällande miljöarbetet men även genom att samarbeta med andra aktörer i branschen. Samarbetet medför bland annat att Trafikverket som kund ställer högre krav på entreprenörerna där mer klimatsmarta material och metodval prioriteras.

Syftet med examensarbetet har varit att fastställa koldioxidutsläppet som medförts under

produktskedet för Västjädrabron, ett av Skanskas broprojekt, innehållandes betong med Portlandcement. Ett vidare syfte har varit att undersöka vilka eventuella

koldioxidbesparingar som kan göras inför framtiden genom att istället uppföra bron med den alternativa betongkvalitén, Anläggning FA (där cementet innehåller flygaska), under

produktskedet. Västjädrabron är idag färdigställd med betong innehållande portlandcement (standard anläggningsbetong) med saknar en koldioxidsammanställning, vilket därför efterfrågats av Skanska.

Metoden i examensarbetet har bestått av litteraturstudie, fallstudie samt ett referensobjekt. I

fallstudien har beräkningar och intervjuer ingått. Koldioxidberäkningarna har baserats på miljövarudeklarationer vars data anger mängden koldioxid per kubikmeter betong under produktskedet, det vill säga framställningen av betongmaterialet. Resultatet mellan de två betongkvalitéerna har jämförts och diskuterats utifrån kvalité och koldioxidbesparingar som förväntas kunna göras. Veddestabron har varit det studerade referensobjektet i

examensarbetet för att kunna ta vara på erfarenheter från projektet genom en intervju med Ludvig Dahlgren, teknisk specialist på region betong Skanska.

I den aktuella studien presenteras indelningen av brons konstruktionsdelar och därmed dess olika hållfasthetsklasser, något som legat till grund för koldioxidberäkningarna.

Överbyggnaden på 537.6 m3 består av hållfasthetsklassen C40/50 och underbyggnaden på 244.2 m3 har hållfasthetsklassen C35/45.

I resultatet baserat på våra beräkningar framkom det att Västjädrabron med portlandcement medför ett koldioxidutsläpp på totalt 312 932 kg CO2-ekvivalenter medan samma projekt med betong innehållandes Anläggning FA medför ett utsläpp på totalt 243 609 kg CO2-ekvivalenter. Detta innebär en besparing på ca 69 ton CO2-ekvivalenter, 22%. Resultatet gällande huruvida kvalitén skiljer sig mellan de olika betongkvalitéerna har baserats på en intervju med Ludvig Dahlgren samt genom litteraturstudien. Det finns vissa risker när det kommer till användning av Anläggningcement FA i anläggningskonstruktioner, men förutsatt att konstruktören noggrant väljer rätta parametrar för sina beräkningar ska det inte finnas någon risk som påverkar brons livslängd.

Avslutningsvis förs en diskussion utifrån resultaten och metoden. Koldioxidbesparingar som gjorts för påbörjad etapp på vårt referensobjekt Veddestabron är 21%, vilket ligger i linje med resultatet för våra beräkningar för Västjädrabron och därmed anses som rimliga siffror enligt författarna. Skillnaden på siffrorna beror främst på att betongkonstruktionerna innehåller olika betongkvalitéer och mängdförhållanden då samtliga GWP-data är baserade på schablonvärden för transporter. Till kommande arbete skulle eventuellt mer specifika data tas fram för beräkningar för ett specifikt projekt. Författarna anser dock att produktskedet

varit tillräcklig att undersöka utifrån syftet med examensarbetet då produktskedet medför det största koldioxidutsläppet under betongens livscykel. Vidare skulle det vara intressant att följa upp projektet Veddestabron längre fram och då se mer tydliga resultat där

Anläggningcement FA använts. En brist i arbetet är att olika säkerhetsklasser på

miljövarudeklarationerna använts som underlag för beräkningar, då det saknades EPD:er (högsta säkerhetsklassen), för vissa betongkvalitéer och hållfasthetsklasser.

Slutsatsen i arbetet är att det finns full potential att uppföra Västjädrabron med betong med

Anläggning FA. Kostnad, arbetsmetod och gjuttid skiljer sig inte mellan betong med Anläggning FA och betong med portlandcement. Författarna till arbetet ser positivt på användandet av Anläggning FA i framtiden och är något som troligtvis kommer bli ett mer självklart val för aktörer i branschen allt eftersom det beprövas och utvärderas i detta nu. Däremot hur användningen av stenkolseldade kraftverk och hur restprodukten flygaska kommer kunna användas i framtiden är utanför examensarbetets område, men något författarna anser positivt att ta till vara på så länge det är aktuellt.

Nyckelord: EPD, GWP, LCA, Flygaska, Betongbro, Portlandcement, koldioxidutsläpp samt

INNEHÅLL

2.3.1 Intervjuer gällande referensobjektet ... 4

3 ÄMNESMÄSSIG REFERENSRAM ... 5

3.1 Trafikverkets ansvar för Sveriges vägmiljö ... 5

3.2 Livscykelanalys ... 6

3.3 Miljövarudeklaration ... 6

3.3.1 Forskningsresultat – utvalda delar från miljövarudeklarationer ... 7

3.4 Miljövarudeklarationens olika nivåer ... 8

3.4.1 Typ III ... 8

3.4.2 Typ II ... 8

3.5 Anläggningsbetong ... 8

3.5.1 Cement som beståndsdel i betongen ... 9

3.5.2 Flygaska- ett alternativt tillsatsmedel ... 9

4 REFERENSOBJEKT VEDDESTABRON ... 11

4.2 Sammanfattning av intervju med en teknisk specialist ... 12

4.3 Betongdata för del tre av Veddestabron ... 12

5 AKTUELL STUDIE ... 13 5.1 Trafikverkets klimatmål ... 14 5.2 Skanskas klimatmål ... 14 5.3 Projekt Västjädra ... 14 5.3.1 Förutsättningar ... 14 5.3.2 Betongkonstruktionen ... 16

5.4 Jämförelse under produktskedet ... 17

5.4.1 Västjädra med portlandcement ... 18

5.4.2 Västjädra med Skanskas frostbeständiga betong med Anläggning FA ... 18

5.5 Koldioxidberäkningar för projekt Västjädra ... 19

5.5.1 Koldioxidberäkningar för betong med portlandcement ... 19

5.5.2 Koldioxidberäkningar för betong med Anläggning FA ... 20

5.5.3 Minskning av koldioxidutsläpp mellan de två betongtyperna ... 21

6 RESULTAT ... 22

6.1 Koldioxiduppföljning ... 22

6.1.1 Betong med portlandcement ... 22

6.1.2 Betong med anläggningscement FA ... 23

6.1.3 Skillnaden mellan Västjädra idag och Västjädra med anläggningscement FA 23 6.2 Kvalitetsuppföljning gällande Anläggning FA ... 24

6.2.1 Erfarenheter från Veddestabron gällande kvalitét, tid och metod ... 24

6.2.2 Flygaskans inverkan på betongens tekniska kvalité ... 24

7 DISKUSSION ... 25

7.1 Koldioxidbesparing ... 25

7.2 Kvalité ... 26

7.3 GWP-data och metod ... 26

7.4 Framtidsspaning ... 27

9 FÖRSLAG TILL FORTSATT ARBETE ... 29

REFERENSER ... 30

BILAGA 1: INTERVJU MED LUDVIG DAHLGREN  ... 33

FIGURFÖRTECKNING

Figur 2 Nivåer för redogörelse av en produkts miljöpåverkan. ... 8

Figur 3 Veddestabron sammanbinder Barkarbystaden med Veddesta ... 11

Figur 4 Elevation Västjädrabron från väst ... 15

Figur 5 Bild på Västjädrabron från nordvästlig riktning. ... 15

Figur 6 Ändstöd Västjädrabron. ... 16

Figur 7 Västjädrabrons konstruktionsdelar ... 16

Figur 8 Schema med ingående delar i EPN:s produktskede, A1-A3 ... 17

Figur 9 Totala koldioxidutsläppet för respektive betongkvalité. ... 23 Figur 10 Koldioxidutsläpp för under- respektive överbyggnad för de två betongkvalitéerna . 24

TABELLFÖRTECKNING

Tabell 1 Processer som ingår i EPD:n ... 7 Tabell 2 För- respektive nackdelar med betong med cement innehållandes tillsatser av

flygaska ... 10 Tabell 3 Sammanställning av Koldioxidutsläpp för Veddestabron del tre med Anläggning FA

samt portlandcement ... 13 Tabell 4 Betongvolymer för underbyggnad respektive överbyggnad ... 17 Tabell 5 GWP för egendeklaration av typ II för miljövarudeklarationen för betongkvalitéerna

C35/45 och C40/50 ... 18 Tabell 6 Produktinnehåll för en kubikmeter av betong, information från Skanskas betong

med Anläggningscement FA från EPD:n ... 19 Tabell 7 GWP för Skanskas Anläggningscement FA typ III samt volymdata för respektive

brodel ... 19 Tabell 8 Data för beräkningar ... 20 Tabell 9 Data för beräkningar ... 20 Tabell 10 Resultat av koldioxidutsläpp för Västjädrabron för betong med portlandcement . 22 Tabell 11 Resultat av koldioxidutsläpp för Västjädrabron för betong med Anläggning FA .... 23 Tabell 12 Nackdelar och argument mot nackdelarna för betong med tillsatser av flygaska. .. 25

BETECKNINGAR

Beteckning Beskrivning Enhet

MPa Megapascal – inom hållfasthetslära,

kraft per yta och således tryck N/mm2

FÖRKORTNINGAR

PCR Product Category Rules

(Produktspecifika regler)

EPD Environmental Product Declaration

(Miljövarudeklaration)

LCA Livscykelanalys

GWP Global warming potential- Ett ämnes påverkan på

växthuseffekten relativt koldioxid (CO2). Enhet: kg CO2 –ekvivalenter/m3

DEFINITIONER

Definition Beskrivning

Produktskedet (A1-A3) Skedet för framställning av materialet i

livscykelanalysen där råvaruförsörjning, transport till fabrik samt tillverkning av materialet ingår som delar i koldioxidberäkningen (Block & Bokalders, 2014). Anläggningcement FA/

Construction cement FA Portlandcement med viss andel flygaska, ett alternativt tillsatsmedel för att minska andelen cementklinker som bidrar till den största

koldioxidbelastningen under betongframställningen (Cementa, u.d.).

1

1 INLEDNING

Detta examensarbete behandlar två betongkvalitéer med syftet att undersöka hur möjligheten att sänka koldioxidutsläppen inför framtida broprojekt ser ut.

Betongkvalitéernas koldioxidutsläpp jämförs utifrån den sifferdata som tas fram i

betongkvalitéernas miljövarudeklarationer och granskning gällande kvalité, arbetsmetod och framtidspotential genomförs. Examensarbetets sifferdata baseras på Skanska Sveriges AB:s specifika broprojekt E18 Trafikplats Västjädra utanför Västerås (benämns vidare som “broprojekt Västjädra” i arbetet).

1.1

Bakgrund

Sveriges byggindustrier och Kungliga Ingenjörsvetenskapsakademien (IVA) har tillsammans fastställt i en studie att den totala klimatpåverkan från de byggprocesser som sker i Sverige uppgår till ca 10 miljoner ton koldioxidekvivalenter per år vilket motsvarar ungefär en femtedel av Sveriges totala utsläpp. Av dessa 10 miljoner ton står anläggningsprojekten för cirka 6 miljoner ton (Kungliga Ingenjörsvetenskapsakademien, 2014).

Som följd av den nya klimatlagen som trädde i kraft den första januari 2018 ställs det högre krav på myndigheter och statligt ägda bolag när det kommer till miljö- och klimatarbetet (Regeringskansliet, 2017). Lagen innebär att regeringen varje år ska sammanställa en klimatredovisning i budgetpropositionen och vart fjärde år ta fram en klimatpolitisk handlingsplan där redovisning om hur klimatmålen planeras att uppfyllas ska ingå.

Klimatmålet säger att Sverige inte ska ha några nettoutsläpp av växthusgaser senast år 2045 och därefter negativa utsläpp. Med negativa utsläpp menas att naturen kan ta upp en större mängd koldioxid än vad olika verksamheter i Sverige avger (Regeringskansliet, 2017). I samband med denna lagändring samlades flera aktörer inom bygg- och anläggningssektorn under projektledning av Skanska för att fastställa en gemensam färdplan och möjliggöra en omställning till ett fossilfritt Sverige samt uppnå klimatmålet genom hela värdekedjan (Fossilfritt Sverige, 2018). Skanska Sverige AB, en av nyckelaktörerna i färdplanen, är idag ett av världens ledande bygg- och projektutvecklingsföretag inom bland annat väg- och anläggning i Norden, Europa och USA (Skanska, 2020).

I takt med landets skärpta klimatmål har utveckling och intresset ökat i branschen för portlandcement innehållande tillsatsmedlet flygaska, även kallad Anläggningscement FA, vilket möter de krav och målsättningar som upprättats av Trafikverket (Bertzell, u.d.). Genom att använda Anläggningcement FA som ersätter en del av cementklinkern kan klimatpåverkan reduceras. Anläggningscement FA sänker cementklinkerandelen till 80 procent genom att 15 procent flygaska och fem procent kalksten ersätter andelen cementklinker (Cementa, u.d.).

2

Vid publiceringen av AMA anläggning 13 öppnades möjligheten för användning av portlandflygaskecement i betong och arbetet med att ta fram en ny produkt med högre miljöprestanda påbörjades (Westerholm, Sandelin & Rönneblad, 2020). I uppdateringen av regelverket redovisades en tabell för tillåten dosering av bland annat flygaska som

tillsatsmedel. Användningen av anläggningscement FA är fortfarande begränsad då betong i anläggningskonstruktioner utsätts för stora påfrestningar och inte i nuläget klarar för stor dosering av flygaska. År 2017 kom en ny upplaga av AMA anläggning där den tidigare bestämda och tillåtna doseringen av flygaska samt kraven i de olika exponeringsklasserna kvarstog (Westerholm, Sandelin & Rönneblad, 2020).

I en vetenskaplig artikel skriven av Göran Fagerlund (2012), professor inom

byggnadsmaterial på Lunds universitet, konstateras det att betongtillverkning utgör en stor del av koldioxidutsläppet inom Sveriges bygg- och anläggningsprojekt, där den traditionella beståndsdelen i betongmaterialet är portlandcement. För framställning av portlandcement krävs en process som kallas kalcinering där cementklinker framställs genom att kalksten och lermaterial hettas upp till 1450 grader och sedan kylts och mals ner till ett pulver som senare bildar en färdig produkt. Vid kalcineringen frigörs koldioxid vilka motsvarar ca 90% av det totala koldioxidutsläppet under betongtillverkningen. För att minska koldioxidutsläppet menar Fagerlund (2012) att ett tillsatsmaterial i form av flygaska kan malas samman med cementklinkret och på så sätt minska andelen klinker i den färdiga cementprodukten. I Skanskas väg- och anläggningsprojekt i Sverige är Trafikverket den främsta beställaren av projekt som rör landets infrastruktur (Personlig kommunikation med Emanuel Molin, 2020). I broprojektet Västjädra över E18 utanför Västerås har Trafikverket handlat upp Skanska som entreprenör och projektet har nyligen blivit färdigställt. I broprojektet Västjädra saknas en klimatkalkyl med redovisning av mängden koldioxidutsläpp då detta inte var ett krav från beställaren Trafikverket.

1.2

Syfte

Syftet med detta examensarbete är att fastställa det koldioxidutsläppet som medfördes för broprojektet Västjädra under betongens produktskede där betongkvalitén innehöll

portlandcement. Ett vidare syfte är att fastställa koldioxidutsläppet för samma broprojekt för en alternativ betongkvalité innehållandes Anläggningcement FA och jämföra vilken inverkan valet av de två cementtyperna har för det totala koldioxidutsläppet i broprojektet Västjädra.

1.3

Frågeställningar

• Hur ser koldioxidutsläppet ut för broprojektet Västjädra idag med betongkvalitén innehållande portlandcement?

• Hur mycket koldioxidbesparingar skulle göras vid val av en anläggningsbetong innehållandes Anläggningscement FA för Västjädrabron?

3

1.4

Avgränsning

• I examensarbetet ligger fokus på det specifika broprojektet Västjädra och därmed enbart de åtgärder och lösningar som är möjligt applicerbara på bron.

Examensarbetet grundas därför på den mängddata och de konstruktionslösningarna som valts i projektet för uppförandet av bron.

• Examensarbetet koncentreras kring produktskedet (A1-A3) av betongens tillverkning där råvaruförsörjning, transport och tillverkning ingår.

• GWP-datan är baserad på olika medelvärden för transporter till betongfabrikerna (Thomas betong och Skanska) och är därmed inte framtagna för det specifika broprojektet.

• Andra komponenter i betongkonstruktioner, exempelvis armeringsjärn kommer ej behandlas i detta examensarbete.

2 METOD

Metodvalet för detta examensarbete och för att fastställa koldioxidbesparingen för E18 Trafikplats Västjädra (Bro 100-1016-1), vidare benämnt projekt Västjädra, består av litteraturstudie, fallstudie samt ett referensobjekt. I nedanstående rubriker presenteras tillvägagångssättet för varje metodval samt arbetets genomförande.

2.1

Litteraturstudie

Litteraturstudien är främst baserad på relaterade vetenskapliga rapporter inom ämnesvalet där framför allt Diva-portal varit det digitala publiceringssystemet för tillhandahållandet av vetenskapliga rapporter.

De olika sökorden som använts i publiceringssystemet är bland andra: EPD, GWP, LCA,

Flygaska, Betongbro samt Hållfasthet betong.

Rapporter om pågående utredning av cementtypen Anläggningscement FA har främst tillhandahållits författarna från Skanska internt men även rapporter från ett större forskningsprojekt ”Effektiva betongkonstruktioner” finansierat av Trafikverket.

4

2.2

Fallstudie

Fallstudien omfattar intervjuer gällande de erfarenheter som finns från referensobjektet Veddestabron samt egna beräkningar av koldioxidutsläppet för de två betongkvalitéerna för Västjädrabron.

2.2.1

Intervjuer

Semistrukturerade intervjuer i form av personlig kommunikation har genomförts med Emanuel Molin (Produktionsingenjör på Skanska) och Christoffer Mörtsell (receptansvarig på Thomas Betong) där främst data till studien har tillhandahållits.

2.2.2

Beräkningar

Insamlade data till koldioxidjämförelsen baseras på betongkvalitéernas EPD:er,

miljövarudeklarationer. EPD:n för betongkvalitén med Anläggningscement FA är hämtad från EPD-Norge.no, de norska byggindustriernas branschorganisation. För

koldioxiduppföljning av produktskedet (A1-A3) av Västjädrabron med dagens

förutsättningar, det vill säga med betong innehållandes portlandcement, har Christoffer Mörtsell (receptansvarig på Thomas Betong) tagit fram en förenklad egendeklaration av produktens miljöpåverkan. Utifrån EPD:erna har koldioxidbelastning beräknats för respektive betongkvalité med mängddata från Västjädrabron. Resultatet togs fram med enheten kg CO2 –ekvivalenter/m3_.

2.3

Referensobjekt

Referensobjektet är Veddestabron i Stockholm som är Skanskas första betongbroprojekt med Anläggningscement FA. Data från referensobjektet som används i examensarbetet rör

områdena kvalitén, metod, tid samt koldioxidberäkningar.

2.3.1

Intervjuer gällande referensobjektet

Filippa Höög (KMA-samordnare på Skanska i projektet Veddestabron) har bistått med data under den semistrukturerade intervjun i form av personlig kommunikation. Ludvig Dahlgren (teknisk specialist på region Betong på Skanska) delade med sig av erfarenheter från

5

2.4

Arbetets genomförande

Undersökningen har genomförts på ett av Skanskas betongbroprojekt Västjädra i Västerås där utsedd handledare, Emanuel Molin, bistått författarna med data, siffror och

kontaktuppgifter av relevans. Utifrån det specifika broprojektet Västjädra, har författarna beräknat det koldioxidutsläppet som uppstod under produktskedet av bron, funnit ett alternativt betongmaterial och jämfört dessa med varandra utifrån aspekterna kvalité, arbetsmetod, framtidspotential samt koldioxidutsläpp, se figur 1.

Figur 1 Arbetets genomförande.

3 ÄMNESMÄSSIG REFERENSRAM

I detta kapitel ges en fördjupning i ämnet för examensarbetet och förståelse för Sveriges vägmiljö, syftet med livscykelanalyser och miljövarudeklarationer samt dess betydelse

gällande bedömning av en produkts miljöbelastning. I kapitlet ges även ingående information om betong som byggmaterial, cementens alternativa tillsatsmedel flygaska för att

avslutningsvis lyfta anläggning FA vars betydelse är av stor relevans för arbetets ämnesområde.

3.1

Trafikverkets ansvar för Sveriges vägmiljö

Trafikverket ansvarar över Sveriges vägmiljö och ska ur ett trafikslagsövergripande

perspektiv ansvara för den långsiktiga infrastrukturplaneringen i landet (SFS 2017:842). I denna planering ansvarar Trafikverket bland annat för väg- och järnvägstrafik samt av byggande och drift av statliga vägar, broar och järnvägar.

Längs med de statliga vägarna i Sverige finns många betongkonstruktioner, där antalet broar uppskattas till ca 16 000 varav majoriteten består av armerad betong (Lindvall & Löfgren, 2013). Betongkonstruktioner i vägmiljön är normalt sett projekterade för långa livslängder, där många fall beräknas att hålla upp mot 100 år. Detta leder till att stora krav ställs på utförandet samt materialsammansättningen för konstruktionen, särskilt ur ekonomiskt perspektiv då vägmiljön representerar stora ekonomiska värden för Sverige (Lindvall & Löfgren, 2013). Det uppskattade värdet för dessa betongkonstruktioner uppgår till ca 100 000 miljarder kronor vilket gör att kvaliteten i utformningen väger tungt för att få ut så stort

6

värde som möjligt rörande de investeringar som gjorts samt för de kostnader som skapas under brukandet av konstruktionerna (Lindvall & Löfgren, 2013).

Betong är ett slitstarkt material som har många fördelar i miljöer med högt slitage och mekanisk påverkan och lämpar sig därför bra i anläggningsprojekt (Svensk Betong, u.d.). Materialet karaktäriseras med dess höga tryckhållfasthet, hela tio gånger starkare än dess draghållfasthet (Svensk Betong, u.d.).

3.2

Livscykelanalys

Syftet med en livscykelanalys, LCA, är att bedöma miljöbelastningen, det vill säga hur mycket resurser och energi som går åt för ett visst material, produkt eller vald arbetsmetod under den planerade livslängden (Block & Bokalders, 2014). Den planerade livslängden startar vid råvaruutvinningen och avslutas vid rivning och avfallshanteringen (Block & Bokalders, 2014). Vid projektering har genomförandet av en LCA blivit en viktig del då hänsyn till

miljöbelastningen kan göras vid materialvalet. LCA:n ger även information om i vilket skede en viss produkt bidrar med den största miljöbelastningen, vilket gör det möjligt att optimera och prioritera dessa delar (Lind, 2019).

År 2015 färdigställdes en rapport av Boverket (2015) på uppdrag från regeringen med syftet att öka klimatarbetet i byggsektorn som bland annat visar att Sverige ligger långt efter andra länder i Europa när det kommer till användning av LCA på byggnader (Lind, 2019). I

rapporten framgår det dock att entreprenörer, byggherrar och konsulter i Sverige visar intresse för en ökande användning av livscykeltänkande (Lind, 2019).

I Boverkets rapport (2015) framgår det att LCA är en analysmetod som ställer krav på kunskap och rätt data, något som kräver vissa förutsättningar för att öka tillämpningen av LCA i Sverige. Lind (2019) menar att några av rapportens slutsatser är att det krävs

tillgängliga, lättanvända och billiga LCA-verktyg för byggsektorns samtliga aktörer, tillgång till relevant och korrekt data om produkters miljöpåverkan samt vägledning och information om hur LCA-verktyg och databaser ska användas för att öka användningen av LCA. LCA är den mest spridda och allmänt accepterade systematiska verktyget för beräkning av

miljöpåverkan i byggprocessen (Boverket, 2015).

3.3

Miljövarudeklaration

En miljövarudeklaration, EPD, sammanställer miljöpåverkan ur ett LCA-perspektiv för en viss produkt eller arbetsmetod som initieras, utvecklas och ägs av produkttillverkaren (Axelsson & Olsson, 2017). Miljövarudeklarationen består vanligtvis av ett produktdatablad, beskrivning av metodval och resultat från miljöbedömningen där resultatet i vissa fall kan avgränsas till att endast omfatta utvalda delar av produktens livscykel (Boverket, 2019). Se tabell 1 för miljövarudeklarationens ingående delar.

7

Tabell 1 Processer som ingår i EPD:n (Skanska Industrial Solutions AB, 2017).

Produktskedet Byggprocesskedet Användningsskedet Slutskedet

A1- Råvaruförsörjning A4- Transport B1-

Användningsskedet

C1- Demontering

A2- Transport A5- Konstruktions- och

installationsprocessen B2- Underhåll C2- Transport

A3- Tillverkning B3- Reparation C3- Avfallsbehandling B4- Utbyte C4- Avfallshantering B5- Renovering

B6- Driftenergi B7- Driftens

vattenanvändning

Syftet med EPD:er är att kunna jämföra miljöpåverkan mellan olika produkter och material på ett tillförlitligt sätt (Lind, 2019). Utbudet av EPD:er skiljer sig mellan olika länder där EPD-Norge, de norska byggindustriernas branschorganisation, sedan 2002 haft en drivande roll när det kommer till framtagning av EPD-data. I systemet finns även byggmaterial från den svenska marknaden från olika betongleverantörer (Lind, 2019).

3.3.1

Forskningsresultat – utvalda delar från miljövarudeklarationer

undersökning av olika konstruktionsmaterials koldioxidutsläpp som utretts under utvalda delar från dess livscykel genom EPD:er (A1-A5, B2, B4, B6 samt C1). Jämförelsen som gjorts är mellan en massivträstomme och en betongstomme där platsgjutet och prefabricerat alternativ behandlas för att undersöka vilket material som lämpar sig bäst för projektet Viva, ett bostadsområde i Göteborg, ur koldioxidsynpunkt. I rapporten lyfts att osäkerheterna är väldigt stora vid jämförelse av olika konstruktionsmaterial då faktorer som livslängd, transporter, konstruktion samt konstruktionsdetaljer skiljer sig ifrån varandra och ger en osäkerhet i resultatet. Däremot ger jämförelser mellan olika betongkonstruktioner sinsemellan eller träkonstruktioner sinsemellan ett säkrare resultat. Ett annat resultat i rapporten för projektet Viva är att det främsta koldioxidutsläppet sker under produktskedet (A1-A3).

8

3.4

Miljövarudeklarationens olika nivåer

Det finns olika nivåer för redogörelse av en produkts miljöpåverkan med växlande säkerheter, typ 1, typ 2 och typ 3, se figur 3 (Boverket, 2019).

3.4.1

Typ III

Typ III är den högsta nivån av miljövarudeklarationen och motsvarar en komplett EPD (Boverket, 2019). Den är baserad på en LCA framtagen enligt en PCR, Product Category Rules, som ligger till grund för en certifierad EPD enligt ISO 14025 (Bingel et al., 2014). PCR är produktspecifika regler som möjliggör rättvisa jämförelser och bedömningar gällande olika material och produkters miljöpåverkan i en LCA, där reglerna styr upp hur en LCA ska beräknas och redovisas i en EPD (Bingel et al., 2014).

EPD:n måste även godkännas av en oberoende tredje part som granskar deklarationen för att bli certifierad för de kommande fem åren för att sedan revideras eller förnyas på nytt

(Axelsson & Olsson, 2017). Först när en EPD typ III utformats utifrån de specifika reglerna och blivit godkänd kan registreringen i ett EPD-register ske. En certifierad EPD innebär nödvändigtvis inte att produkten eller arbetsmetoden är bättre ur miljösynpunkt än

produkter som saknar en EPD, utan tillhandahåller enbart pålitlig information gällande dess miljöpåverkan. Resultatet i EPD:n är inte nödvändigtvis representativt för andra

motsvarande produkter från andra leverantörer (Axelsson & Olsson, 2017).

3.4.2

Typ II

Typ II är produkttillverkarens egendeklaration av miljöredovisningen för ett specifikt

material eller produkt (Boverket, 2019). Deklarationen kan variera i omfattning och innehålla delar som energi och materialanvändning från tillverkningsfasen eller koldioxidutsläpp från produktionsfasen. Till skillnad från typ III finns inga krav gällande att deklarationen typ II ska granskas av en oberoende tredje part (Boverket, 2019).

3.5

Anläggningsbetong

Anläggningsbetong består av komponenterna ballast, portlandcement, vatten och i vissa fall portlandcement innehållande tillsatsmedel (Sundblom, 2014). Ballastmaterialet kan bestå av sten, grus och sand och har vanligtvis en större kornstorlek än 0,125 mm och utgör mellan 65–75 volymprocent av betongen. Ballasten är betydande för betongens motståndskraft mot sprickbildning då cementpastan påverkas av fukt- och temperaturförändringar vilket skapar rörelser i materialet (Sundblom, 2014).

9

Det som är mest intressant och av störst värde då en betongkonstruktion ska dimensioneras är hållfastheten samt styvheten hos materialet, där hållfastheten delas in i både tryck- och draghållfasthet (Isaksson, Mårtensson & Thelandersson, 2017). Vid dimensionering av konstruktionen är dock draghållfastheten inte särskilt relevant då denna är mycket låg hos betongen vilket gör att denne kan bortses. Däremot är tryckhållfastheten en viktig och avgörande faktor för betongkonstruktionens bärförmåga eftersom de övriga

materialegenskaperna hos betongen har visat sig mer eller mindre bero på

tryckhållfastigheten vilket medför att de övriga egenskaperna uppskattas utifrån det värde som visas på tryckhållfastheten (Isaksson, Mårtensson & Thelandersson, 2017).

För betong finns ett antal standardiserade hållfasthetsklasser där klasserna anges med två värden, exempelvis C35/45 (Isaksson, Mårtensson & Thelandersson, 2017). För att kunna säkerställa att betongkonstruktionens tryckhållfasthet uppfyller dimensionerad

hållfasthetsklass görs tryckprovningar på kuber och cylindrar som belastas med en viss last tills dess att provkroppen inte klarar lasten (Isaksson, Mårtensson & Thelandersson, 2017). Den första siffran i hållfasthetsklassen, 35 i klassen C35/45 som nämns ovan, avser cylinder-hållfastheten mätt i MPa och den andra siffran, 45, är för kuber (Esping, 2020). Utifrån den data som fastställs vid tryckprovningen, kan rätt betongmaterial med rätt hållfasthetsklass användas till den tänkta konstruktionen.

3.5.1

Cement som beståndsdel i betongen

Portlandcement är en beståndsdel i anläggningsbetong och består främst av kalcium- och kiseloxider (Sundblom, 2014). Kvalitén på cementpastan (cement och vatten) påverkar betongens hårdnande egenskaper och beror på förhållandet mellan vattnet och cementet, även kallat vct-talet. Ett lågt vct-tal medför en fördel ur hållfasthets- och täthetssynpunkt, dock kan ett för lågt vct-tal göra betongen ogjutbar (Sundblom, 2014).

Portlandcement kan appliceras till betongen som den är eller kombineras med ett alternativt tillsatsmedel (Sundblom, 2014). Det finns olika typer av tillsatsmedel där kalkfiller, silkastoft, masugnsslagg och flygaska är några exempel (Sundblom, 2014).

3.5.2

Flygaska- ett alternativt tillsatsmedel

I samband med införandet av den europeiska betongstandarden SS-EN 206 ges en större möjlighet till att minska koldioxidutsläppet vid tillverkning av betong (Lindvall & Löfgren, 2013). Betongstandarden öppnar upp möjligheter för ett vidare utvecklingsarbete gällande koldioxideffektivitet i den svenska cement- och betongindustrin då alternativa tillsatsmedel nu får användas i betong. I SS-EN 206 finns även riktlinjer för dessa produkter samt hur och när dessa lämpar sig (Lindvall & Löfgren, 2013).

Flygaska är en restprodukt från stenkolseldade kraftverk och värmeverk då stenkolet

förbränns (Lindvall & Löfgren, 2013). Under förbränningen konsumeras kolet och endast den mineraliska delen av stenkolet blir kvar i form av bland annat lera, fältspat, kvarts och skiffer. Dessa mineraliska föroreningar smältes samman och följer med rökgaserna ut till det

10

standarden SS-EN 450–1 finns kravreglering gällande partikelstorlek samt andra fysikaliska och kemiska krav för användning av flygaska i betong (Lindvall & Löfgren, 2013).

Att använda flygaska som alternativt tillsatsmedel i cement har en stor påverkan på den färdiga betongens egenskaper då de sfäriska partiklarna reagerar med cementen och fyller ut hålrummen i betongen (Lindvall & Löfgren, 2013). Detta medför många positiva egenskaper jämfört med betong innehållande enbart portlandcement som beståndsdel, men även risker som är viktigt att ta i beaktande (Lindvall & Löfgren, 2013).

Fukthalt, kemisk sammansättning, frostbeständighet, fördelning av partikelstorlek och krympning är de viktigaste egenskaperna hos betong som noggrant måste vägas beroende på vilka egenskaper som den specifika betongkonstruktionen kräver (Sundblom, 2014).

Som en del i ett längre forskningsprojekt finansierat av Trafikverket utfördes litteraturstudier och omfattande undersökningar av beständighetsegenskaper på totalt 21

betongsammansättningar genom provningar i organisationen Thomas Betongs centrala laboratorium i Göteborg (Lindvall & Löfgren, 2013). En av variablerna som studerades mellan betongsammansättningarna var olika tillsatsmängder av flygaska med syfte att använda resultatet som underlag till framtida revideringar i regelverk för betong till anläggningskonstruktioner (Lindvall & Löfgren, 2013).

Tabell 2 För- respektive nackdelar med betong med cement innehållandes tillsatser av flygaska (Lindvall & Löfgren, 2013).

Fördelar Nackdelar

Tryckhållfastheten blir lägre för betong med tillsatser av flygaska och sjunker i takt med ökande tillsatser av flygaska i tidigt

härdningsskede (efter 28 dygn). Efter en längre härdningstid (efter 180 dygn) blir däremot tryckhållfastheten högre för betong med tillsatser av flygaska. Hållfastheten ökar dessutom med större tillsatsmängder av flygaska.

Tillsatser av flygaska har visat sig ha en något försämrad inverkan på betongens motståndskraft mot karbonatisering.

Betong med tillsatsmaterialet flygaska får i de flesta fall likvärdiga eller bättre

egenskaper än motsvarande betong med enbart portlandcement.

Vid små mängder tillsatsmaterial kan frostbeständigheten bli likvärdig eller något sämre än betong med enbart

portlandcement, men klarar ändå god frostbeständighet enligt Svensk Standard (SS 137244).

Redan vid små tillsatser av flygaska ökar betongens motståndskraft mot

kloridinträngning vilket är positivt för betongkonstruktionens livslängd. Kloridinträngning är för övrigt den huvudsakliga begränsningen

11

I rapporten “Effektiva Betongkonstruktioner – funktionella materialkrav” (Lindvall & Löfgren, 2013) för forskningsprojektet lyfts att armeringskorrosion på grund av

karbonatisering normalt inte är ett problem för anläggningskonstruktioner med låga vct-tal. Gällande nedbrytning av frostangrepp finns det inget som talar för att detta har minskat anläggningskonstruktioners livslängd i en större utsträckning i samma rapport.

4 REFERENSOBJEKT VEDDESTABRON

Denna del av arbetet behandlar referensobjektet Veddestabron som utgör Skanskas första anläggningsprojekt med cementtypen Anläggning FA. Veddesta används i examensarbetet utifrån de erfarenheter som kommit med användadet av Anläggning FA i projketet. I detta kapitel behandlas bakgrunden för projektet Veddestabron samt en analys av den intervju som utfördes med Ludvig Dahlgren, teknisk specialist på region Betong på Skanska. Den betongdata som presenteras från projektet har tilldelats författarna av Filippa Höög, KMA-samordnare på Skanska i Veddestaprojektet.

4.1

Skanskas första anläggningsprojekt med anläggning FA

Skanskas första broprojekt med betong med anläggningcement FA, se figur 5, påbörjades i mars 2019 och beräknas vara öppen för gång- och fordonstrafik sommaren 2022 (Personlig kommunikation med Filippa Höög, 2020). Bron över motorvägen, som totalt är ca 530 m lång och ca 30 m bred, sammanbinder Barkarbystaden med Veddesta där taken på två parkeringsgarage utgör brofundament. Bron är uppdelad i fem delar där Skanska är

entreprenör för del tre, ca 100 m lång, och del fem, ca 35 m lång (Personlig kommunikation med Filippa Höög, 2020).

12

Vid punkten för examensarbetet fanns enbart beräknade data för del tre av Veddestabron. Samtliga konstruktionsdelar förutom ett stöd som utgörs av ett garage består av betong med anläggningcement FA (Personlig kommunikation med Filippa Höög, 2020).

Hållfasthetsklasserna för betongen med anläggning FA som ingår för de olika

konstruktionsdelarna är C32/40, C35/45 samt C40/50 där de två sistnämnda ingår i

konstruktionsdelarna stöd och bjälklag (Personlig kommunikation med Filippa Höög, 2020).

4.2

Sammanfattning av intervju med en teknisk specialist

Ludvig Dahlgren, teknisk specialist på region betong på Skanska, har under en längre tid bland annat varit delaktig i utvecklingsprojektet Grön Betong med målet att hitta en mer koldioxideffektiv betong för husprojekt.

Dahlgren menar att betong med Anläggningscement FA användes i Veddestabron då betongen har motsvarande tekniska egenskaper som betong med portlandcement men med en lägre klimatpåverkan. Han ser positivt på användandet av betong med Anläggning FA och säger att det redan nu planeras att kunna användas i Skanskas anläggningsprojekt i

framtiden. Avseende kostnad säger han att det inte är dyrare med betong med Anläggning FA jämfört med betong med portlandcement (se bilaga 1).

Angående arbetsmetod menar Dahlgren att det inte är någon skillnad i utförandet mellan betong med Anläggning FA och betong med portlandcement. Viktigt att ta i beaktande är dock att konstruktörerna väljer rätt parametrar för materialet som används vid

sprickberäkningar. Anläggningscement FA har likvärdig hållfasthetsutveckling som

portlandcement. Med låg inblandningsgrad av flygaska är hållfasthetstillväxten fortfarande god i tidigt härdningsskede.

4.3

Betongdata för del tre av Veddestabron

I tabellen nedan sammanställs betongdata samt koldioxidutsläppet som medförs för del tre av Veddestabron för betong med Anläggningscement FA, betongkvalitén som använts vid utförandet, samt för portlandcement. Detta fastställdes i projektet för att se hur stor

besparingen av koldioxisutsläppet blev för Veddestabron genom att välja Anläggning FA, se tabell 3.

13

Tabell 3 Sammanställning av Koldioxidutsläpp för Veddestabron del tre med Anläggning FA samt portlandcement (baserad på sifferdata från Filippa Höög, 2020).

Brodel del 3 Hållfast-hetsklass Volym (m3₎ GWP (A1-A3) FA anläggning (kg CO2-ekv/ m3₎ Koldioxidutsläpp (FA anläggning) (kg CO2-ekv) GWP (A1-A3) portlandcement (kg CO2-ekv/ m3₎ Koldioxidutsläpp (portlandcement) (kg CO2-ekv) Stöd 11 bottenplatta C32/40 221,8 m3 292 kg CO2/ m3 _{64 765,6 kg 365 kg CO2/ m}3 _{80 957 kg} Stöd 11 frontmur C35/45 170,4 m3 312 kg CO2/ m3 _{53 164,8 kg 384 kg CO2/ m}3 _{65 433,6 kg} Stöd 5a-10a, 6-10 bottenplatta C35/45 1025,9 m3 312 kg CO2/ m3 _{320 080,8 kg 384 kg CO2/ m}3 _{393 945,6 kg} Stöd 5a-10a, 6-10 pelare (grön garagebetong) C50/60 175,0 m3 288 kg CO2/ m3 _{50 400,0 kg 418 kg CO2/ m}3 _{73 150 kg} Bjälklag 1 C35/45 906,0 m3 312 kg CO2/ m3 _{282 672,0 kg 384 kg CO2/ m}3 _{347 904 kg} Bjälklag 2 C35/45 1161,7 m3 312 kg CO2/ m3 _{362 450,4 kg 384 kg CO2/ m}3 _{446 092,8 kg} Bjälklag 3 C40/50 1940,3 m3 314 kg CO2/ m3 _{609 254,2 kg 405 kg CO2/ m}3 _{785 821,5 kg} Totalt del 3 5601,1 m3 1 742 787,8 kg (2 193 304,5 kg)

De totala koldioxidbesparingar som har gjorts för del tre av Veddestabron genom användning av Anläggningscement FA är ca 450 500 kg koldioxid jämfört med portlandcement. Denna besparing motsvarar 21 %.

5 AKTUELL STUDIE

I detta kapitel lyfts Skanskas och Trafikverkets mål och visioner utifrån de klimatmål som är satta till år 2045. Därefter presenteras projekt Västjädra samt förutsättningarna för bron, dess konstruktion samt den mängddata för över- respektive underbyggnaden. I kapitlet presenteras även information gällande betongens produktskede samt beräkningar av koldioxidutsläppet för de olika betongkvalitéerna i Västjädrabron.

14

5.1

Trafikverkets klimatmål

Utifrån Sveriges regeringsbeslut satte Trafikverket upp visionen om att uppnå en klimatneutral infrastruktur till år 2045 (Daniels & Eklöf, 2016). Denna vision arbetar Trafikverket med dels genom egna åtgärder men även genom samarbete med andra aktörer där krav ställs på leverantörer i underhålls- och investeringsprojekt (Trafikverket, 2020). Som steg på vägen har delmål satts upp som talar för att klimatpåverkan ska minska med 30 procent till år 2025 och minst 50 procents reduktion till år 2030. Dessa mål är

utgångspunkten för de klimatkrav som Trafikverket tagit fram och beslutat för infrastrukturen (Daniels & Eklöf, 2016).

En av Trafikverkets åtgärder är att ha infört ett krav på att klimatkalkyler ska upprättas för samtliga infrastrukturprojekt på en totalkostnad över 50 Mkr (Axelsson & Olsson, 2017). Trafikverkets klimatkalkyl används för att kartlägga klimatbelastningen för ett helt livscykelperspektiv från byggnation- och underhållsprojekt av Sveriges infrastruktur (Axelsson & Olsson, 2017). Kalkylen omfattar utvinning av råvaror, förädling av råvaror till produkter, transporter under förädlingskedjan, byggandet av väg eller järnväg, samt underhåll (där alla delar från löpande drift och underhåll till utbyte av komponenter kan ingå) (Daniels & Eklöf, 2016).

5.2

Skanskas klimatmål

Även Skanska har satt upp visioner och mål i linje med det klimatmål som är tänkt för Sverige med visionen är att vara ledande inom grönt byggande. Skanska beskriver sitt gröna byggande som ett begrepp som innebär ett mer framtidsinriktat och miljöanpassat byggande som stäcker sig längre än dagens lagkrav. Skanskas mål är att vara klimatneutrala genom hela värdekedjan till år 2045 och uppnå en så nära noll miljöpåverkan som möjligt. Att uppnå en klimatneutralitet i hela värdekedjan innebär för Skanska att inkludera både produktionen och byggprojekt men även material som levereras från leverantörerna och underentreprenörerna (Skanska, 2019). Skanska beskriver att de ständigt jobbar med att ta fram klimatkalkyler i linje med kraven som Trafikverket, Skanskas främsta beställare av väg- och anläggningsprojekt, ställer på sina entreprenörer (Skanska, 2013).

5.3

Projekt Västjädra

I kommande avsnitt lyfts förutsättningar för Västjädrabron, brokonstruktionens delar och mängddata samt de olika konstruktionsdelarnas hållfasthetsklass. Innehållet ligger till grund för kommande resonemang. Avsluningsvis redovisas beräkningarna som genomförts i

arbetet.

5.3.1

Förutsättningar

Broprojekt Västjädra avser nedrivning av tidigare befintlig bro samt nybyggnad av bro för vägtrafik över E18 mellan Västerås och Köping och är ett av Skanskas många vägprojekt upphandlat av Trafikverket. Entreprenadformen avser totalentreprenad där krav enligt AMA ställs på material, utförande och kontroll (Skanska, 2018). Begreppet innefattar

15

huvudsakligen att totalentreprenören har ansvar för både projekteringen och produktionen av projektet utifrån beställarens funktionskrav (Révai, 2012). Att projekteringsansvaret landar på totalentreprenören har flera fördelar då entreprenörens kunskaper kring produktionsmetoder kan utnyttjas. Entreprenören kan se fördelar med alternativa

produktionsmetoder för ett projekt med specifika förhållanden som i slutändan kan medföra besparingar och fördelar för tid, miljö, arbetsmiljö och kvalitét (Molin, 2018).

Brobytet Västjädra är en option som ingår i projektet “Brobyte Tegnérgatan Västerås” som avser brobyte av två intilligandes seperata järnvägsbroar över E18 i Västerås. I sitt anbud lämnade Skanska ett pris på 67 160 000 SEK för hela projektet där optionen, det vill säga Västjädrabron, var budgeterat till 12 000 000 SEK (Personlig kommunikation med Hans Jytter, 2020). Projektet syftade dels till att byta bron men också att anpassa bron inför framtida vägprojekt då befintliga vägen ska breddas med ett ytterligare körfält och bli en motorväg. Mätdata från 2015 visar att trafikmängden på sträckan varierar mellan 15 800 och 21 130 fordon per dygn (Sortti, 2014). Principiell utformning och utförande av

brokonstruktionen upprättades av Skanska Teknik 2018-10-12, se figur 6.

Figur 4 Elevation Västjädrabron från väst (Svensson, 2018).

16

Figur 6 Ändstöd Västjädrabron.

5.3.2

Betongkonstruktionen

Konstruktionsdelarna som ingår i “underbyggnad” är bottenplatta (BPL), skiva (ändstöd mot vägg), skiva (ändstöd mot fyllning), pelare och vingmurar. Överbyggnad ÖK, överbyggnad UK, kantbalk och ändskärm ingår som konstruktionsdelar i “överbyggnad” (Personlig kommunikation med Emanuel Molin, 2020), se figur 9.

Figur 7 Västjädrabrons konstruktionsdelar (Molin, 2020).

Västjädras betongkonstruktion är uppdelad i en över- respektive underbyggnad där

konstruktionsdelarna har olika krav på hållfasthetsklasser och därmed olika betongkvalitéer. Dessa indelningar presenteras i underliggande tabell, se tabell 4.

17

Tabell 4 Betongvolymer för underbyggnad respektive överbyggnad (Molin, 2020).

Underbyggnad C35/45 Överbyggnad C40/50

Konstruktionsdel Volym (m3_{) Konstruktionsdel Volym (m}3₎

Bottenplatta 124.2 Överbyggnad (UK + ÖK) +kantbalkar 481.8 Skiva (ändstöd mot vägg +fyllning) 72.2 Ändskärm 55.8 Pelare 23.1 Vingmurar 24.7 Summa 244.2 m3 _{Summa 537.6 m}3

5.4

Jämförelse under produktskedet

I jämförelsen mellan de två betongkvalitéerna behandlas enbart produktskedet (A1-A3), se figur 10.

Figur 8 Schema med ingående delar i EPN:s produktskede, A1-A3 (Skanska Industrial Solutions AB, 2017).

18

5.4.1

Västjädra med portlandcement

För fastställandet av koldioxidbelastning under produktskedet (A1-A3) för betong med portlandcement gjordes en intervju med Christoffer Mörtsell, receptansvarig på Thomas betong, där det framgick att det saknades en EPD för de aktuella betongkvalitéerna

(hållfasthetsklasserna) för projekt Västjädra. En egendeklaration av typ II togs därför fram av Christoffer Mörtsell för miljöredovisningen gällande de specifika betongkvalitéerna C35/45 och C40/50 som idag ingår i Västjädras under- respektive överbyggnad. De förutsättningar som legat till grund för egendeklarationen gällande transporter är baserat på ett snitt för Thomas Betongs transportavstånd från betongfabrik till byggarbetsplats. Även

energiförbrukningen under produktskedet är ett framtaget snitt för Thomas Betongs 35 betongfabriker. Skillnaden mellan betongrecepten är Dmax som är det största tillåtna

stenstorleken för betongkvalitén är 16 mm för C35/45 och 25 mm för C40/50. Cementhalten är begränsad till 430 kg/m3 _{för båda recepten (Personlig kommunikation med Christoffer}

Mörtsell, 2020).

Tabell 5 GWP för egendeklaration av typ II för miljövarudeklarationen för betongkvalitéerna C35/45 och C40/50 (Mörtsell, 2020).

Brodel Hållfasthetsklass Volym GWP (A1-A3)

Underbyggnad C35/45 (Dmax 16 mm) 244,2 m3 _{400,06 kg CO2/ m}3

Överbyggnad C40/50 (Dmax 25 mm) 537,6 m3 _{400,35 kg CO2/ m}3

5.4.2

Västjädra med Skanskas frostbeständiga betong med Anläggning FA

19

Tabell 6 Produktinnehåll för en kubikmeter av betong, information från Skanskas betong med Anläggningscement FA från EPD:n (EPD-Norge.no, 2017).

Ingående material Vikt (kg) Vikt-%

Anläggningscement FA 430 17.9 Ballast 1790 74.4 Vatten 180 7.5 Superplasticerare 3 0.12 Luftporbildare 1.7 0.07 Summa 2405 kg 100

Tabell 7 GWP för Skanskas Anläggningscement FA typ III samt volymdata för respektive brodel (GWP-data hämtad från EPD-Norge.no, 2017).

Brodel Hållfasthetsklass Volym GWP (A1-A3)

(kg CO2-ekvivalent/ m3₎

Underbyggnad C35/45 244,2 m3 _{311,6 kg CO2/ m}3

Överbyggnad C40/50 (ersatt av C35/45 vid beräkningar)

537,6 m3 _{311,6 kg CO2/ m}3

5.5

Koldioxidberäkningar för projekt Västjädra

Koldioxidberäkningarna grundar sig på GWP-data från EPD:n för Skanskas betong med Anläggningcement FA samt från miljödeklarationen typ II för anläggningsbetong med portlandcement.

5.5.1

Koldioxidberäkningar för betong med portlandcement

Nedan redovisas hållfasthetsklasserna, volymdata samt GWP-data för över- respektive underbyggnad samt det sammanställda koldioxidutsläppet för hela bron, se tabell 8.

20

Tabell 8 Data för beräkningar.

Brodel Hållfasthetsklass Betongvolym GWP Totalt koldioxidutsläpp

1. Underbyggnad C35/45 (Dmax 16 mm) 244,2 m3 _{400,06 kg CO2/} m3 2. Överbyggnad C40/50 (Dmax 25 mm) 537,6 m3 _{400,35 kg CO2/} m3

3. Hela bron 781,8 m3 _{312 923 kg CO2-ekvivalent}

Förtydligande: För att fastställa det totala koldioxidutsläppet, multipliceras betongvolymen med den GWP för vardera hållfasthetsklassen. Se beräkning 1–3 nedan.

1. 244,2 (volym) • 400,06 (GWP)= 97 694,7 kg CO2-ekvivalent (underbyggnad) 2. 537,6 (volym) • 400,35 (GWP)= 215 228,2 kg CO2-ekvivalent (överbyggnad) 3. 97 694,7 + 215 228,2 = 312 923 kg CO2-ekvivalent (hela bron)

5.5.2

Koldioxidberäkningar för betong med Anläggning FA

Nedan redovisas hållfasthetsklasserna, volymdata samt GWP-data för över- respektive underbyggnad samt det sammanställda koldioxidutsläppet för hela bron, se tabell 9.

Tabell 9 Data för beräkningar.

Brodel Hållfasthetsklass Betongvolym GWP Totalt koldioxidutsläpp

1. Underbyggnad C35/45 244,2 m3 311,6 kg CO2/ m3

2. Överbyggnad C40/50 (ersatt

av C35/45 vid beräkningar)

537,6 m3 _{311,6 kg CO2/ m3}

3. Hela bron 781,8 m3 _{243 609 kg CO2-ekvivalent}

Förtydligande: För att fastställa det totala koldioxidutsläppet, multipliceras betongvolymen med den GWP för vardera hållfasthetsklassen. Se beräkning 1–3 nedan.

1. 244,2 (volym)• 311,6 (GWP)= 76 092,7 kg CO2-ekvivalent (underbyggnad) 2. 537,6 (volym) • 311,6 (GWP)= 167 516.2 kg CO2-ekvivalent (överbyggnad) 3. 167 516.2 + 76 092,7 = 243 609 kg CO2-ekvivalent (hela bron)

21

5.5.3

Minskning av koldioxidutsläpp mellan de två betongtyperna

1. 312 923 kg CO2-ekv (portlandcement) - 243 609 kg CO2-ekv (Anl. FA) = 69 314 kg CO2-ekv.

Beräkningen nedan ger värdet på minskningen av koldioxidutsläpp i procent, se beräkning 2.

2. 69 314 (koldioxidminskning) / 312 923 (koldioxidbelastningen för portlandcement) = 0,2215 0,2215 ~ 22 % (koldioxidminskning)

22

6 RESULTAT

Här presenteras examensarbetets resultat utifrån de uppsatta frågeställningarna för arbetet. Kapitlet är uppdelat på rubrikerna koldioxid- och kvalitetsuppföljning samt

framtidspotential.

6.1

Koldioxiduppföljning

Här nedan redovisas det sammanställda resultatet för koldioxidbesparingarna som kan uppnås genom att frångå betong med endast portlandcement till att välja betong med Anläggning FA.

6.1.1

Betong med portlandcement

I tabell 10 presenteras de resultat av koldioxidutsläpp för Västjädrabron för betong med portlandcement baserat på egendeklaration av typ II av receptansvarig, Christoffer Mörtsell, på Thomas betong.

Tabell 10 Resultat av koldioxidutsläpp för Västjädrabron för betong med portlandcement (Personlig kommunikation med Christoffer Mörtsell, 2020).

Brodel

Hållfasthetsklass Volym

GWP (A1-A3)

(kg CO2-ekvivalent/ m3₎

Koldioxidutsläpp

(kg CO2-ekvivalent) Underbyggnad C35/45 244,2 m3 _{400,06 kg CO2/ m}3 _{97 694,7 kg}

Överbyggnad C40/50 537,6 m3 _{400,35 kg CO2/ m}3 _{215 228,2 kg}

23

6.1.2

Betong med anläggningscement FA

I tabell 11 presenteras de resultat av koldioxidutsläpp för Västjädrabron för betong med Anläggning FA baserat på EPD av Skanska Industrial Solutions AB av typ III.

Tabell 11 Resultat av koldioxidutsläpp för Västjädrabron för betong med Anläggning FA (Skanska Industrial Solutions AB, 2017).

Brodel

Hållfasthetsklass Volym

GWP (A1-A3)

(kg CO2-ekvivalent/ m3₎

Koldioxidutsläpp

Hela bron 781,8 m3 _{Totalt: 243 609 kg}

6.1.3

Skillnaden mellan Västjädra idag och Västjädra med

anläggningscement FA

I figur 11 och 12 visas stapeldiagram som representerar koldioxidutsläppet för respektive betongkvalité, angivet i kg CO2-ekvivalenter. Den blåa stapeln motsvarar Västjädra idag och det koldioxidutsläpp som medförs för betong med portlandcement, medan den gröna stapeln visar koldioxidutsläppet för Västjädrabron med Betong innehållandes Anläggning FA.

Resultatet visar en besparing och skillnad på 69 314 kg CO2-ekvivalenter, vilket motsvarar ca 22 %.

24

Figur 10 Koldioxidutsläpp för under- respektive överbyggnad för de två betongkvalitéerna.

6.2

Kvalitetsuppföljning gällande Anläggning FA

Kvalitetsuppföljningen som redogörs nedan avser resultatet baserat på erfarenheterna från referensobjektet Veddestabron genom intervju med Ludvig Dahlgren, teknisk specialist på region betong, Skanska. Se bilaga 1. En ytterligare redogörelse kring den nadanstående kvalitetsuppföljningen avser de motargument till nackdelarna som lyfts i tabell 2 i den ämnesmässiga referensramen.

6.2.1

Erfarenheter från Veddestabron gällande kvalitét, tid och metod

Under intervjun med Ludvig Dahlgren framkom det att användning av betong innehållandes Anläggning FA ger likvärdiga tekniska egenskaper som betong med enbart portlandcement. Avseende tid för gjutning och projektet i stort förklarade han även att cementets

hållfasthetsutveckling är likvärdig som den vanliga typen av anläggningsbetong och vid låg inblandningsgrad av flygaska blir även den tidiga hållfasthetstillväxten god. Dahlgren menar även att samma arbetsmetod kan användas för betong med Anläggning FA men att noggrant utvalda parametrar för det specifika materialet bör användas av konstruktören för

sprickberäkningar.

6.2.2

Flygaskans inverkan på betongens tekniska kvalité

I den ämnesmässiga referensramen har två nackdelar med att använda flygaska tagits upp: försämrad inverkan på betongens motståndskraft mot karbonatisering och inverkan på frostbeständighet (se Tabell 2), vilka grundar sig på rapporten “Effektiva

Betongkonstruktioner – funktionella materialkrav” (Lindvall & Löfgren, 2013). Däremot lyfter Lindvall och Löfgren (2013) motargument för dessa nackdelar, se tabell 12.

25

Tabell 12 Nackdelar och argument mot nackdelarna för betong med tillsatser av flygaska.

Nackdelar Argument mot nackdelarna

Tillsatser av flygaska har något försämrad inverkan på betongens motståndskraft mot karbonatisering.

Armeringskorrosion på grund av

karbonatisering är normalt inte ett problem för anläggningskonstruktioner med låga vct-tal.

Vid små mängder tillsatsmaterial kan frostbeständigheten bli likvärdig eller något sämre än betong med enbart

portlandcement.

Gällande nedbrytning av frostangrepp finns det inget som talar för att detta har minskat anläggningskonstruktioners livslängd i en större utsträckning.

7 DISKUSSION

Här presenteras diskussionen kopplat till examensarbetets resultat och metod. I kapitlet uppmärksammas bland annat den använda datan och dess inverkan på resultatet, tankar gällande kvalitén samt källornas trovärdighet. Avslutningsvis lyfts vilka delar i arbetet som kan förbättras inför framtiden gällande användning av flygaska och förankra det givna resultatet i verkligheten.

7.1

Koldioxidbesparing

Utifrån våra beräkningar baserat på den data vi fått för Veddestabron har en besparing på ca 21% gjorts för etapp tre. Gällande Västjädrabron har våra beräkningar landat på ca 22%. Skillnaderna på dessa siffror beror främst på att de olika brokonstruktionerna innehåller olika betongkvalitéer och mängdförhållanden då samtliga GWP-data är baserade på schablonvärden för transporter. Detta talar för att siffran som levererades av Ludvig Dahlgren är något lågt satt och eventuellt borde uppdateras då den dels är baserad på tidigare medelvärde för anläggningsbetong.

Något större koldioxidbesparingar kan enligt våra beräkningar göras med

Anläggningscement FA än förväntade siffror, 18%, utifrån intervjun med Ludvig Dahlgren, teknisk specialist på region betong Skanska. Koldioxidbesparingen på 18% är framtagen som ett schablonvärde mellan värdet i EPD:n för betong med Anläggning FA och tidigare

medelvärde för anläggningsbetong. Procentsiffran kan därför skilja sig beroende på avstånd för transporter och andra faktorer.

En klimatkalkyl upprättades aldrig för projekt Västjädra. Baserat på den klimatlagen som trädde i kraft i januari 2018 som säger att regeringen varje år ska presentera en

klimatredovisning i budgetpropositionen anser vi rimligtvis att Trafikverket som myndighet bör genomföra någon typ av klimatredovisning för samtliga projekt.