EXAMENSARBETE
MATILDA SUUP ÅSA WALLIN
Användning av naturgrus
Mängder, nyckeltal och funktionskrav för idag oundgängliga användningsområden
HÖGSKOLEINGENJÖRSPROGRAMMET Miljö- och kvalitetsmanagement
Luleå tekniska universitet
Institutionen för industriell ekonomi och samhällsvetenskap Avdelningen för kvalitets- & miljöledning
Användning av naturgrus
-mängder, nyckeltal och funktionskrav för idag oundgängliga användningsområden
Use of natural gravel
-amounts, keynumbers and functional demands for today not replaceable usages
Examensarbete utfört inom ämnet geoteknik, på uppdrag av Sveriges geologiska undersökning.
av:
Matilda Suup Åsa Wallin Luleå 2005-01-11 Handledare:
Sven Knutsson, Luleå tekniska universitet Bo Svedberg, Ecoloop
FÖRORD
Examensarbetet har utförts vid institutionen för Industriell ekonomi, avdelningen för Miljö- och kvalitetsteknik, Luleå tekniska universitet (LTU). På uppdrag av Sveriges geologiska undersökning (SGU) har denna studie genomförts som belyser naturgrus och
användningsområden där naturgruset anses vara icke ersättningsbart. Studien har utförts i Norrbottens län.
Examensarbetet, som omfattar 10 poäng, ingår i högskoleingenjörsutbildningen Miljö- och kvalitetsmanagement vid LTU.
Ett stort TACK vill vi rikta till våra handledare Bo Svedberg på Ecoloop, Stockholm och Sven Knutsson, LTU, för värdefull hjälp samt många och intressanta diskussioner.
Ett tack tillägnas till vår uppdragsgivare Lars Arell på SGU.
Följande personer på LTU förtjänar ett tack sedan de tagit sig tid att hjälpa oss med viktig information: Jörgen Hanæus, professor i VA-teknik på institutionen för Samhällsbyggnad och Mats Emborg, professor på institutionen för Samhällsbyggnad, avdelningen för Byggkonstruktion.
Luleå i januari 2005
Matilda Suup och Åsa Wallin
SAMMANFATTNING
1999 beslutade riksdagen om 15 nationella miljökvalitetsmål. Miljömål 15 heter God bebyggd miljö och det har ett delmål, nummer 4, som heter Uttag av naturgrus. Delmålet strävar mot att uttaget av naturgrus ska vara högst 12 miljoner ton per år. Detta ska vara uppnått år 2010.
Definitionen på naturgrus är: Naturligt sorterad jordart som består av sten, grus och sand och har bildats under eller efter inlandsisens avsmältning. Materialet är normalt bildat i rinnande vatten och därför har kornen rundad form.
Det finns många olika användningsområden för naturgrus, men uppgifter om de faktiska mängderna som nyttjas och möjligheten till alternativa material saknas. Syftet med projektet var att öka kunskapen om några av naturgrusets användningsområden och fungera som underlag vid framtida diskussioner/fortsatta utredningar om naturgrusets problematik.
Studien avgränsades till Norrbottens län. Målen var att beräkna mängden tillfört naturgrus till användningsområdena torrbruk, spackel, fabriksbetong, betongvaror, sprutbetong,
sandlådesand och filtersand för vatten- och avloppsrening. Vidare även ta fram nyckeltal, det vill säga tal som gör det möjligt att använda studien på andra län samt undersöka
funktionskraven för naturgrus vid torrbruk, sprutbetong och filtersand.
Projektet tillämpade en metodik där både kvalitativ och kvantitativ data insamlades och behandlades. En kombination av litteraturstudier och intervjuer användes. För att hantera källproblematik genomfördes datainsamling, där så var möjligt, med källor i olika led.
Nyckeltalen togs fram genom att hitta samband mellan mängderna naturgrus, användningsområdena och bland annat befolkning.
Undersökningen om mängderna använt naturgrus i Norrbotten resulterade i följande:
Jämförelsetal
(ton/år) Procent av summa (%)
Sprutbetong 67 000 48,7
Fabriksbetong 53 000 38,5
Betongvaror 9 000 6,5
Torrbruk 7 000 5,1
Golvspackel 500 0,4
Sandlådesand 500 0,4
Filtersand
Vattenverk 400 0,3
Småskaliga avlopp 200 0,1
Summa= 137 600 100
I tabellen visas att största mängden naturgrus åtgår till användningen av sprutbetong och fabriksbetong.
Sprut- och fabriksbetong står för cirka 90 % av användningen inom de undersökta användningsområdena, 67 000 ton respektive 53 000 ton. De undersökta
användningsområdena står i sin tur för cirka 15 % av det totala naturgrusuttaget (900 000 ton) i Norrbotten. Nedan visas sammanställning av de beräknade nyckeltalen.
Befolkning (kg/person och år)
Byggstatistik
(ton/miljarder kronor och år)
Förhållande till producerad järnmalm (kg/ton)
Sprutbetong - - 3
Fabriksbetong 210,0 30 000 -
Betongvaror 36,0 5 000 -
Torrbruk 28,0 4 000 -
Golvspackel 2,0 300 -
Sandlådesand 2,0 - -
Filtersand
Vattenverk 1,6 - -
Småskaliga
avlopp 0,8 - -
I och med förändrade lagar och miljömålen, finns ett behov av att kunna ersätta naturgrus i de flesta användningsområden.
Naturgrusets viktigaste egenskap är den rundade formen på partiklarna. Detta gör det svårt att ersätta i vissa användningsområden.
Författarna hävdar att det går att byta ut naturgrus som ballastmaterial, åtminstone i de tre användningsområdena som studerats (torrbruk, sprutbetong och filtersand), men det är kostsamt och därmed är det svår för andra material att konkurrera med naturgrus.
Undersökningen visar att de största mängderna naturgrus åtgår som ballast i fabriksbetong och sprutbetong. Det är författarnas åsikt att fler studier över möjligheten att byta ut naturgruset bör göras inom dessa användningsområden.
ABSTRACT
In 1999 the Swedish government made a decision about 15 national environmental quality goals. Number 15 of these environmental quality goals is called a good built environment.
This goal has a sub goal, number 4, and it is called extraction of natural gravel. The aim of the sub goal is to reach a maximum out-take of natural gravel in Sweden to be in maximum 12 million ton per year. This sub goal is supposed to be achieved in 2010.
Natural gravel is defined as: Natural graded soil deposit consisting of stone, gravel and sand.
The material is formed during and after the melting away of the inland ice. The material is normally formed in running water and particles are therefore well rounded.
There are many different applications for natural gravel, but information about the actual quantity used is lacking and so is the possibility to use alternative materials. The purpose of this project is to increase knowledge about how much material of this type is used and work as a basis in future discussions/continuing investigations about the problems with natural gravel.
The study was restricted to the county of Norrbotten in Sweden. The objective was to
estimate how much natural gravel that was used to mortar, putty, factory- produced concrete, prefabricated concrete elements, sprayed concrete, sand in sandpits and filter sand in
drinking- and wastewater treatment. Further, the objective was also to bring forward keynumbers in order to be able to estimate the use in other districts than in Norrbotten and examine demands of function for natural gravel in mortar, sprayed concrete and filter sand.
The project applied a method where both quality and quantity data were collected and analyzed. A combination of literature studies and interviews were used. To handle problems with sources, the data were collected, when applicable, in different steps. For example the keynumbers were connected to the entire population in the district and thus it will be possible to make estimations of the use also in other districts.
The investigation about how much natural gravel that is used in Norrbotten resulted in the following:
Consumtion (ton/year)
Percent of total (%)
Sprayed concrete 67 000 48,7
Factory-produced concrete 53 000 38,5
Prefabricated concrete elements 9 000 6,5
Mortar 7 000 5,1
Putty 500 0,4
Sand in sandpits 500 0,4
Filter sand
Drinking-water treatment 400 0,3
Waste-water treatment 200 0,1
Sum= 137 600 100
The largest amount of natural gravel is used for factory-produced concrete and sprayed concrete.
The study indicates that sprayed concrete and prefabricated concrete represent about 90 % of the use in the investigated applications. The investigated applications represent about 15 % of the total use (900 000 ton) in the county of Norrbotten. Below is a schedule of the keynumbers.
Population (kg/person and
year)
Use of natural gravel in relation to building activity (ton/billion Swedish crowns
and year)
Relation to produced amount of iron ore
(kg/ton)
Sprayed concrete - - 3
Factory-produced
concrete 210,0 30 000 -
Prefabricated concrete
elements 36,0 5 000 -
Mortar 28,0 4 000 -
Putty 2,0 300 -
Sand in sandpits 2,0 - -
Filter sand Drinking-water treatment
1,6 - -
Waste-water treatment 0,8 - -
Due to changed laws as well as to the environmental goals, there is a need for replacing the natural gravel in most applications.
The most important characteristics for natural gravel are the rounded shape of the particles.
This makes it difficult to replace in some applications.
The authors claim that it is possible to replace natural gravel as ballast in at least the three applications that have been studied (mortar, sprayed concrete and filter sand), but it is expensive and therefore it is difficult for other materials to compete with natural gravel.
The investigation shows that the largest amounts of gravel go to ballast material in factory- produced concrete as well as to sprayed concrete. It is the opinion of the authors that more studies of the possibility to replace natural gravel should be done in these applications.
INNEHÅLLSFÖRTECKNING
1 INLEDNING ... 3
1.1BAKGRUND... 3
1.2PROBLEMDISKUSSION... 3
1.3SYFTE OCH MÅL... 4
1.4AVGRÄNSNINGAR... 4
1.5METOD... 4
1.5.1 Metodproblem ... 5
1.5.2 Alternativa metodval ... 5
1.6TILLVÄGAGÅNGSSÄTT... 5
2 TEORI... 9
2.1NATURGRUS... 9
2.1.1 Bildning av naturgrus... 9
2.1.2 Sedimentbildning under istiden ... 9
2.1.3 Sedimentbildning efter inlandsisens avsmältning... 10
2.1.4 Naturgrus och morän ... 10
2.2KLASSIFICERING AV JORDARTER... 11
2.3TÄKTER... 11
2.3.1 Volymer ... 12
2.4BALLAST... 12
2.5ANVÄNDNINGSOMRÅDEN FÖR NATURGRUS... 12
2.5.1 Torrbruk ... 12
2.5.2 Spackel ... 12
2.5.3 Betong... 13
2.5.4 Sandlådesand... 14
2.5.5 Filtersand för vatten- och avloppsrening ... 15
2.6BALLAST I BETONG... 16
2.6.1 Ballastens inverkan på betongens egenskaper ... 17
2.6.2 Sammanfattning över ballastens funktionskrav ... 21
2.6.3 Olämpliga ballastegenskaper... 21
2.6.4 Ballastegenskaper i torrbruk ... 22
2.6.5 Ballastegenskaper i sprutbetong ... 22
2.7FILTERSAND... 22
2.7.1 Filtersand för vattenrening... 22
2.7.2 Filtersand för småskaliga avloppsanläggningar... 23
2.8BEFOLKNINGS- OCH BYGGSTATISTIK... 23
2.8.1 Befolkningsstatistik... 23
2.8.2 Byggstatistik ... 23
3 EMPIRI... 25
3.1AKTÖRER... 25
3.2TORRBRUK... 26
3.3GOLVSPACKEL... 26
3.4BETONGVAROR... 26
3.5FABRIKSBETONG... 27
3.6SPRUTBETONG... 27
3.7SANDLÅDESAND... 27
3.8FILTERSAND... 28
3.8.1VATTENVERK – KOMMUNALA ANLÄGGNINGAR... 28
3.8.2 Småskaliga avloppsanläggningar... 28
4 ANALYS ... 29
4.1TORRBRUK... 29
4.1.1 Andel naturgrus i torrbruk ... 29
4.1.2 Mängden naturgrus ... 30
4.2GOLVSPACKEL... 31
4.2.1 Andel naturgrus i golvspackel ... 31
4.2.2 Mängden naturgrus ... 32
4.3BETONGVAROR... 33
4.3.1 Andel naturgrus i betongvaror ... 33
4.3.2 Mängden naturgrus ... 33
4.4FABRIKSBETONG... 34
4.4.1 Andel naturgrus i fabriksbetong ... 34
4.4.2 Mängden naturgrus ... 34
4.5BACKCHECK MED HJÄLP AV BYGGSTATISTIK... 34
4.6SPRUTBETONG... 36
4.6.1 Andel naturgrus i sprutbetong... 36
4.6.2 Mängden naturgrus ... 36
4.7SANDLÅDESAND... 36
4.8FILTERSAND... 37
4.8.1 Filtersand i dricksvattenverk ... 37
4.8.2 Filtersand i markbäddar, småskaliga avloppsanläggningar... 38
4.9SAMMANSTÄLLNING AV MÄNGDEN NATURGRUS... 39
4.10NYCKELTAL... 39
5 RESULTAT... 41
6 DISKUSSION/SLUTSATS ... 43
6.1FÖRSLAG TILL FORTSATT ARBETE... 44
7 REFERENSER... 47 BILAGOR
Bilaga 1. Matris över identifierade aktörer och användningsområden
Bilaga 2. Valt angreppssätt för aktörerna torrbruk, golvspackel, fabriksbetong, betongvaror, sprutbetong, , sandlådesand och filtersand
Bilaga 3. Kontaktade företag och organisationer.
Bilaga 4.Beräkningar av mängder naturgrus i olika användningsområden Bilaga 5. Beräkningar av nyckeltal
Bilaga 6. LKAB:s produktion av järnmalm (säljbara produkter), 1000 ton naturlig vikt (Sverige)
1 INLEDNING
Detta kapitel innehåller projektets bakgrund, problemdiskussion, syfte och mål, avgränsningar samt metod.
1.1 Bakgrund
År 1999 beslutade riksdagen om 15 stycken nationella miljökvalitetsmål. Dessa ska vara uppnådda år 2020. Utifrån dessa 15 miljökvalitetsmål finns 71 delmål. Skillnaden mellan miljökvalitetsmålen och delmålen är att de förstnämnda ska definiera tillståndet som miljöarbetet ska sikta mot, medan delmålen anger inriktning och tidsperspektiv i det konkreta miljöarbetet. För att miljökvalitetsmålen ska kunna uppnås krävs ett engagemang av bland annat länsstyrelser och kommuner. Länsstyrelserna har ansvar för det regionala mål- och uppföljningsarbetet och arbetet med hållbar utveckling ska genomsyra all verksamhet. Kommunerna har det lokala ansvaret och de kan uppnå målen genom
myndighetsarbete, åtgärder i den egna verksamheten, lokala mål och åtgärdsstrategier samt kommunal samhällsplanering som ger ramar och underlag för miljöarbetet.
(Regeringskansliet, 2004) Uttag och användning av naturgrus berörs av miljömål 15 och det målets delmål 4.
Miljömål nummer 15, God bebyggd miljö: ”Städer, tätorter och annan bebyggelse 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”. (Miljörådet, 2004)
Delmål 4, Uttag av naturgrus: ”År 2010 ska uttaget av naturgrus i landet vara högst 12 miljoner ton per år och andelen återanvänt material utgöra minst 15 % av
ballastanvändningen.” (Miljörådet, 2004)
Enligt regeringen ska arbetet med att minska uttaget av naturgrus och att öka andelen återanvänt material fortsätta i samverkan med berörd bransch. Sveriges geologiska undersökning (SGU) bör tillsammans med olika intressenter och sektorsmyndigheter framställa frivilliga överenskommelser. Dessa bör sedan utvärderas och fungera som underlag för vidare överväganden. Det bör även ingå att utveckla kravspecifikationer och metoder för att avgöra vilka hushållnings- och miljöaspekter som bör gälla för användningen av naturgrus och alternativa material. (Prop. 2000/01:130)
På önskan av SGU har detta examensarbete utförts som en del i arbetet att utreda kravspecifikationerna samt metoderna för naturgrusets oundgänglighet i olika användningsområden.
1.2 Problemdiskussion
Idag finns en rad olika användningsområden för naturgrus där uppgifter om de faktiska mängderna som nyttjas saknas, åtminstone på regional nivå. För vissa av dessa finns inga alternativa material som med känd teknik och på rimliga ekonomiska villkor kan ersätta
naturgruset i dessa applikationer. Funktionskraven för dessa användningsområden, och därmed förutsättningarna för att ersätta naturgruset med i första hand krossat berg, är inte alltid specificerade. Det saknas med andra ord en sammanställning av kvalitativa och kvantitativa data kring användningsområdena.
1.3 Syfte och mål
Detta projekt syftar till att öka kunskapen om några av naturgrusets användningsområden.
Den ökade kunskapen ska fungera som underlag vid diskussioner/fortsatta utredningar om naturgrus i framtiden är icke ersättningsbart, det vill säga oundgängligt.
Arbetets mål:
• Beräkna mängden tillfört naturgrus vid specifika användningsområden
• Undersöka funktionskraven för naturgrus vid några specifika användningsområden
• Ta fram nyckeltal för Norrbotten genom att hitta samband mellan mängden naturgrus, användningsområdena och en lämplig motpol, till exempel befolkning, som sedan kan tillämpas på andra län
1.4 Avgränsningar
För att få en hanterbar mängd data, krävdes en geografisk avgränsning. Denna studie avgränsades till Norrbottens län. Uppdragsgivaren valde vilka användningsområden för naturgrus som skulle studeras. Dessa var:
• Torrbruk
• Spackel
• Fabriksbetong
• Betongvaror
• Sprutbetong
• Sandlådesand
• Filtersand för vatten- och avloppsrening
Dessa är vanliga användningsområden och mängden naturgrus som åtgår till dem, är idag inte närmare kartlagda. Författarna avgränsade därefter användningsområdet spackel till att bara gälla golvspackel och filtersand till att bara gälla för kommunal vattenrening samt markbäddssand i småskaliga avloppsanläggningar. Avgränsningen av spackel till att bara gälla golvspackel, gjordes eftersom det bara är denna typ som innehåller naturgrus.
Avgränsningen av filtersand gjordes för att det i Norrbotten inte används filtersand i kommunala avloppsreningsverk och för att filtersand bara används i småskaliga avloppsanläggningar med markbäddar.
1.5 Metod
Projektet tillämpade en metodik där både kvalitativ och kvantitativ data insamlades och behandlades. Olika metoder tillämpades på olika kapitel beroende på vad för information som söktes. En kombination av litteraturstudie och intervjuer användes. För att hantera källproblematik genomfördes datainsamling där så var möjligt med källor i olika led. Den
information som framtogs genom litteraturstudier och intervjuer sammanställdes med avseende på syfte och avgränsningar.
1.5.1 Metodproblem
Den tillgängliga informationen var begränsad och kvalitetsmässigt varierande. Vissa aktörer var svåra att identifiera och aktörer med betydelse för resultatet kunde missas. Dålig
dokumentation över data som var av intresse för examensarbetet förekom hos de kontaktade aktörerna. Det råder specifika förhållanden i Norrbottens län och det medförde svårigheter att verifiera mot referenslitteratur. Ledet av källor var långt, vilket kunde försvåra
insamlingsarbetet av rådata.
1.5.2 Alternativa metodval
Studien kan avgränsas till ett annat län eller till fler än ett län. Metoden att lokalisera aktörer kan göras på annat sätt, till exempel med hjälp av branschorganisationer eller så kallad
”brainstorming”. Vidare kan enkätstudie göras vid insamling av data från de olika aktörerna istället för personliga intervjuer.
1.6 Tillvägagångssätt
Inledning
Detta kapitel beskriver projektets bakgrund, problemdiskussion, syfte och mål,
avgränsningar samt använd metod. Metoderna och tillvägagångssätten som har används här är litteraturstudie, intervjuer samt diskussioner. En kommunikation mellan uppdragsgivaren och examensarbetarna upprättades för att undvika missförstånd.
Teori
Detta kapitel är till för att ge den kunskap som behövs för att förstå resonemanget i resten av rapporten. Kapitlet ger grundläggande fakta om ballast, naturgrus och de aktuella
användningsområdena samt bygg- och befolkningsstatistik i Norrbottens län. Här användes litteraturstudie. Information från publicerade skrifter, böcker och Internetbaserade sidor nyttjades. För att få mer kunskap om ämnet gjordes intervjuer med sakkunniga människor.
Funktionskrav
Här beskrivs funktionskraven för naturgruset i tre av användningsområdena. Metoden för att samla in information var litteraturstudier och intervjuer.
Empiri
I detta kapitel presenteras identifierade aktörer på marknaden och insamlat rådatamaterial.
Metoden för att samla in det data som söktes varierade beroende på vilket användningsområde som undersöktes.
Examensarbetarna började med att identifiera fem huvudaktörer inom de avgränsade användningsområdena; myndigheter, producenter, förädlare, utförare och slutanvändare. Så många representanter från de fem huvudaktörerna som möjligt urskildes med hjälp av bland annat Internetbaserade Gula sidorna.
Alla aktörer fördes in i en matris och ställdes emot de sju olika användningsområdena för naturgrus, se bilaga 1. Matrisen upprättades för att stärka validiteten, det vill säga att rätt saker mättes. Den kartlade vilka aktörer som representerar vilket/vilka användningsområden och de som kunde uteslutas. Genom att studera matrisen och genomföra försök, som gick ut på att kontakta representanter för alla huvudaktörer, utarbetades en metod för datainsamling för varje användningsområde.
Två olika metoder användes för att samla in data. Dessa var schablonmetoden och direkt information. Den använda schablonmetoden innebar att data samlades in från ett mindre område och sedan sattes i förhållande till något, till exempel folkmängden i det området. På detta sätt kunde värdena som erhölls omsättas till ett större område så som en stad eller en hel kommun. Med direkt information menar författarna insamling av rådata med hjälp av intervjuer.
För att kunna kontrollera om det data som samlades in var av god kvalitet kontaktades två aktörer, där så var möjligt, för varje användningsområde. Detta kallas för ”backcheck”. På vissa användningsområden, bland annat fabriksbetong, gick det inte att kontrollera data med hjälp av två olika aktörer. Istället gjordes en backcheck grundad på byggstatistik och ett så kallat ”typhus”, se kapitel 4.5. Därmed kunde en fiktiv mängd av användningsområdet räknas ut och denna jämfördes mot insamlat data.
Gemensamt för alla användningsområden är att telefonintervjuer genomfördes. Detta för att kunna stärka reliabiliteten, det vill säga att mäta saker rätt. Telefonintervjuerna gav möjlighet att öka svarsfrekvensen, genom återuppringning, och minska missförstånd i jämförelse med till exempel enkätstudie.
Nedan redogörs kortfattat för de angreppssätt som valts. I bilaga 2 redovisas dessa mer utförligt.
Torrbruk
Angreppssättet blev att inrikta på utförarna i form av byggvaruhus och förädlare, det vill säga torrbrukstillverkare. Direkt information användes som metod och av personal på byggvaruhusen gavs upplysningar om hur mycket torrbruk de säljer per år och vart de köper torrbruket ifrån. För att kunna verifiera siffrorna kontaktades torrbrukstillverkare, som inte finns i Norrbotten, och därifrån erhölls siffror hur mycket torrbruk som levereras till länet på ett år. En del torrbrukstillverkare återfanns i Finland och dessa kontaktades inte.
Spackel
För att samla in data över hur mycket spackel som används per år i Norrbotten kontaktades två utförare, golvläggare och försäljare. Genom direkt information erhölls siffror över hur mycket spackel som golvläggarna använder och hur mycket försäljarna säljer på ett år.
Betongvaror
Angreppssättet för att få data över hur mycket betongvaror som användes i Norrbottens län var likadant som för torrbruk det vill säga direkt information. Byggvaruhus kontaktades för att få deras försäljningssiffror samt betongvarutillverkare för att få deras siffror över hur mycket de säljer i/till Norrbottens län.
Fabriksbetong
Koncentrationen lades här på förädlarna, det vill säga de som tillverkar fabriksbetong. Det gjordes eftersom deras produktion beskriver användningen av fabriksbetong i Norrbotten.
Ingen bra motpol att kontrollera siffrorna emot kunde identifierades eftersom
byggentreprenörerna, som är den största användaren av fabriksbetong, inte hade information över hur mycket fabriksbetong de använder på ett år.
Sprutbetong
Metoden här var att fokusera på förädlarna, de som tillverkar sprutbetongen, samt på slutanvändarna. Det visade sig dock att slutanvändarna inte hade tillgång på det data som beskrev hur mycket de använde under ett år. De hänvisade till deras leverantörer som i detta fall räknades till förädlare. Detta ledde till att endast siffror från en källa över hur mycket sprutbetong som används i Norrbottens län erhölls.
Sandlådesand
Med hjälp av en kommuns kommunala parkförvaltningar kunde en transportfirma lokaliseras som levererade sandlådesand till hela denna aktuella kommun. På grund av svårigheten att få tag i relevanta siffror för detta användningsområde fick den kommunen vara representativ för hela Norrbottens län och schablonmetoden användes. Svårigheten ligger i att det inte sker en regelbunden påfyllnad av sandlådesand och bostadsföretag och kommuner dokumenterar dåligt de mängder som köps in.
Filtersand
Gällande filtersand i vattenverk lades koncentrationen på utförare. Tekniska förvaltningar i länet kontaktades, dock inte alla, och siffror på vattenkapacitet och/eller mängd inköpt eller utbytt filtersand under en viss tidsperiod erhölls från de flesta av dessa. Informationen insamlades via direkt information. Eftersom siffror inte skaffades från alla vattenverk, blev angreppssättet vidare att använda schablonmetoden. För att verifiera siffrorna kontaktades olika leverantörer av filtersand med hjälp av direkt information.
För att få siffror om filtersand i avloppsrening användes även här en kombination av direkt information och schablonmetoden. Först kontaktades fyra stycken kommunala miljökontor, det vill säga myndigheter. Från dessa erhölls siffror på hur många nya tillstånd för
småskaliga avlopp som beviljas under ett år. Utifrån dessa fyra kommuners information om ansökan om tillstånd för anläggande av enskilt avlopp kunde beräkningar för de övriga tio kommunerna göras.
Analys
I analyskapitlet bearbetades rådatamaterialen. Beroende på vilken data som erhölls användes olika analysmetoder, men det gemensamma förfaringssättet var:
Den totala volym av produkt/råvara som nyttjas i Norrbotten per år för respektive område räknades med hjälp av olika fristående informationskällor, där så var möjligt. Detta för att beskriva mängdens relevans. Här i ligger en rad olika antaganden och approximeringar som beskrivs i analyskapitlet. Sedan beräknades, med hjälp av kunskapen om hur stor del som är naturgrus i varje användningsområde, den totala mängden naturgrus som används till varje användningsområde per år i Norrbottens län. Eftersom mängderna har en viss osäkerhet avrundades de till så kallade jämförelsetal.
Beräkning av nyckeltal
Nyckeltal beräknades för att möjliggöra att den information som insamlades ska kunna tillämpas på annat län/område än Norrbottens län. Nyckeltalen räknades ut genom att ställa jämförelsetalen mot en motpol, till exempel befolkningsmängd eller byggstatistik.
Resultat
Under resultat bearbetades kärnan av analysens resultat.
Diskussion/slutsats
Under denna rubrik värderades de använda metoderna, validiteten och reliabiliteten samt möjligheten att generalisera resultatet som undersökningen gav. De slutsatser som framkommit vid diskussion av resultatet redovisas här. Slutligen ges förslag till fortsatt arbete.
Figur 1. Den geologiska tidsskalan.
(Svensson, 1996)
2 TEORI
I detta kapitel ges grundläggande fakta om naturgrus, ballast och några av dess
användningsområden. Även funktionskrav för torrbruk, sprutbent och filtersand presenteras.
Även befolknings- och bebyggelsestatistik redovisas.
2.1 Naturgrus
2.1.1 Bildning av naturgrus
Kvartär kallas den tidsperiod som är yngst i den geologiska tidsskalan, se figur 1. Under denna period fanns landisar som har haft stor påverkan på dagens geologi.
2.1.2 Sedimentbildning under istiden I de inre delarna av Norrland fanns under den senaste istiden ett stort istäcke och detta rörde sig framåt. Detta var möjligt genom att istäcket först smälte vid kraftigt tryck och sedan åter frös vid minskat tryck. När tillväxten av is- och snö ökande, bildades en kraft genom tyngdökningen som satte igång hela processen.
Där isen drog fram, tog den med sig berg och tidigare avlagrade jordarter och detta krossades i olika storlekar.
(Handboken bygg, 1984) Isälvsavlagringar
När isen smälte lösgjordes stora mängder vatten. Materialet som vattnet förde med sig sorterades av styrkan i flödet och de största partiklarna hamnade vid smältvattnets mynning.
Isälvsavlagringar består främst av sorterade sediment, men även ofullständigt sorterade kan förekomma. Karakteristiskt för isälvsavlagringar är att de innehåller oregelbundenheter som till exempel lutande lager, linser, vågformiga skikt etc. Rullstensåsar bildades oftast inne i en isälvstunnel eller vid mynningen. Så kallade deltan bildades då isens rörelse avstannade och det samlades stora mängder sediment vid tunnelmynningen. (Sveriges geologiska
undersökning, 2000) Svallsediment
Isälvsavlagringarna har bearbetats av vågor och strömmar utmed Sveriges kuster och bildat svallsediment. Eftersom strandlinjen har legat högre än dagens kustlinje kan svallsediment påträffas långt ifrån kustlinjen. (Sveriges geologiska undersökning, 2000) Det finns olika
Naturgrus = Naturligt sorterad jordart som består av sten, grus och sand och med ett bildningssätt som kan hänföras till någon av kategorierna isälvsavlagring,
svallsediment, älvsediment eller vindavlagrade sediment. (Sveriges geologiska undersökning, 2000)
sorters svallsediment och det grövsta, bestående av runda stenar kallas klapper. Ett annat svallsediment är svallgrus. Svallgrus är ofullständigt sorterat och det innehåller grus, sten och sand. (Handboken bygg, 1984)
2.1.3 Sedimentbildning efter inlandsisens avsmältning Älvsediment
Utmed strömmande vattendrag bildas så kallade älvsediment. Jordarten är naturligt sorterad och består vanligtvis av sand. Eftersom sedimentet bildades efter inlandsisens avsmältning kan organiskt material finnas i älvsedimentet. Älvsedimentet fyller ut den lägre delen av dalgången och bildar plana fält och terrasser där torrlagda strömfåror och svagt upphöjda bankar med sediment kan ses. Det är främst i norra och mellersta Sverige som detta sediment finns. (Sveriges geologiska undersökning, 2000)
Vindavlagrade sediment
Som resultat av vindens eroderande och transporterande förmåga bildas flygsand. Denna jordart är mycket välsorterad och består vanligen av finsand och mellansand och brukar kallas vindavlagrade sediment. (ibid.)
2.1.4 Naturgrus och morän
Morän bildades av inlandsisen genom att den plockades upp, transporterades, krossades och slutligen efterlämnades som en osorterad jordart. (ibid.) Det är den vanligaste jordarten i Sverige, närmare bestämt till drygt 75 %. Norrland har, till skillnad från övriga delar av landet, kuperad terräng. I kustlandet i Norr- och Västerbotten finns många ändmoräner och i Norrlands inland finns kullar och ryggar i oregelbundna mönster. Kullarnas ytor täcks ofta av små och stora block och avlagringarna består av en grusig och sandig morän, som i sin tur överlagrar mer finkornig morän. Den så kallade Kalixpinnmon är en morän som är mycket rik på sediment. Den är uppbyggd av sand och silt, ibland även grus. Kalixpinnmon har kraftigt veckad struktur i lagerföljden och den finns på många platser i främst Norrbottens kustland. (Handboken bygg, 1984) Med hjälp av att studera bildningssätt och
sammansättning kan oftast morän och naturgrus skiljas åt. Det som klassificeras som naturgrus har bildats genom kategorierna isälvsavlagring, svallsediment, älvsediment eller vindavlagrade sediment. (Sveriges geologiska undersökning, 2000)
2.2 Klassificering av jordarter
När olika jordarter ska klassificeras och benämnas är utgången att titta på jordarternas bildningssätt och partiklarnas olika storlekar. Det finns många olika klassificeringssystem gällande kornstorleken, till exempel Atterbergs system. I denna studie används SGF: s laboratoriekommités, se tabell 1.
Tabell 1. Kornstorleksklasser i mm. (Handboken bygg, 1984)
2.3 Täkter
I Norrbotten fanns år 2004, 113 tillståndspliktiga öppna täkter (avser endast täkter för grus och sand). (Länsstyrelsen BD, 2004) Många täktägare använder naturgrus till egen
verksamhet, men de flesta säljer även externt. Naturgruset säljs till bland annat
betongtillverkare, byggentreprenörer, privatpersoner, Vägverket, Banverket med flera.
Beroende på vad naturgruset ska användas till, fraktioneras det direkt av täktägaren i så kallade sorteringsverk. Även osorterat naturgrus säljs. (Lassinantti, 2004)
Benämning SGF:s
laboratoriekommité
Block >600
Sten 600-60
Grus
Grovgrus 60-20
Mellangrus 20-6
Fingrus 6-2
Sand
Grovsand 2-0,6
Mellansand 0,6-0,2
Finsand 0,2-0,06
Silt
Grovsilt 0,06-0,02
Mellansilt 0,02-0,006
Finsilt 0,006-0,002
Ler <0,002
2.3.1 Volymer
Många län i Sverige har stor brist på naturgrus, till exempel Göteborg och Bohuslän, Blekinge län och Malmöhus län. (Loberg, 1999) Det totala uttaget av ballast i Sverige har under de senaste fyra åren legat tämligen konstant på drygt 70 miljoner ton. År 2003 levererades 71 miljoner ton. Andelen naturgrus utgjorde år 2003 cirka 28 procent av det totala.
(Sveriges geologiska undersökning, 2004) Den totala mängden naturgrus som levererades i Norrbotten år 2003 var 902 704 ton. Piteå och Gällivare var de två största levererande kommunerna, se tabell 2. (ibid.)
2.4 Ballast
Ballast kan till exempel vara krossat berg, naturgrus eller återvunnet material. (Lars Hultkvist, 2001)
2.5 Användningsområden för naturgrus
Det finns en rad olika användningsområden för naturgrus. I denna studie behandlas sju stycken och dessa är torrbruk, spackel, fabriksbetong, betongvaror, sprutbetong, sandlådesand och filtersand för vatten- och avloppsrening.
2.5.1 Torrbruk
Torrbruk innehåller naturgrus och som bindemedel används kalk eller cement. Efter att vatten har tillsatts kan torrbruk användas till murning, putsning och gjutning. (Linde, 2004) Beroende på torrbrukets innehåll och användningsområde kan den kallas torrbetong.
Andelen naturgrus i torrbruket varierar beroende på vad för sorts torrbruk det är, vilket märke och vad det ska användas till. Det vanligaste är att cirka 60 % av vikten är naturgrus.
(Maxit, 2004)
2.5.2 Spackel
Spackel kan delas in i två olika grupper, golv- och väggspackel. Inom dessa grupper finns det flera olika typer av spackel och märken. Några exempel på väggspackel är finspackel, handspackel, våtrumsspackel och sprutspackel. Det finns också en kategori väggspackel som används för att reparera mindre skador. (Alcro, 2004) Golvspackel kan till exempel vara
Ballast är en vanlig benämning för sönderdelat material, främst bergmaterial, för bygg- och anläggningsändamål.
Arjeplog 51 602 Arvidsjaur 24 680 Boden 33 560 Gällivare 136 201 Haparanda 5 627 Jokkmokk 55 562 Kalix 30 168 Kiruna 44 436 Luleå 67 958 Pajala 22 512 Piteå 315 552 Älvsbyn 74 157 Överkalix 17 552 Övertorneå 23 137 Summa 902 704
Tabell 2. Totala leveransen av naturgrus år 2003 per kommun i Norrbotten.
Siffrorna är i ton.
planspackel och snabbspackel. (Casco, 2004) Av de två olika spackelgrupperna är det bara golvspackel som innehåller naturgrus och därmed tas väggspackel inte vidare upp i
rapporten.
Golvspackel
Golvspackel är oftast cementbaserad men kan även vara baserad på gips. Som
ballastmaterial i golvspackel används oftast kvartssand. Spacklet används som underlag till bland annat linoleum, PVC och gummi mattor, samt parkett, klinker eller liknande material i bostäder, badrum, källare, terrasser, uterum, kontor, sjukhus, skolor och daghem.
Golvspacklet kan också användas för olika reparationsarbeten. (Bostik, 2004)
Halten naturgrus i golvspacklet varierar beroende på vad spacklet ska användas till men brukar ligga omkring 50 %. (Bostik, 2004)
2.5.3 Betong
Det som vanligtvis kallas betong är en blandning av cement, vatten och ballast. Ballasten kan till exempel vara naturgrus, krossat stenmaterial och lättklinker. Cementen fungerar som bindemedel och reagerar med vattnet. Det finns dock andra bindemedel som kan användas.
Betongen är mer eller mindre lättflytande till dess att den har härdat och kan användas till att tillverka olika produkter genom gjutning eller sprutning. Genom att variera komponenternas mängd och kvaliteter kan betong med olika egenskaper åstadkommas. (Holmgren, 2004) Fabriksbetong
Fabriksbetong är betong som blandas samman på en betongfabrik. (Cementa, 2004) Denna betong levereras sedan till byggarbetsplatserna. (Fabriksbetongföreningen, 2004)
Halten naturgrus är olika beroende på hur stor del av ballastmaterialet som är naturgrus och hur stor del som är annat ballastmaterial, till exempel krossat berg. Halten kan också variera beroende på vad fabriksbetongen ska användas till. I fabriksbetong som tillverkas i
Norrbotten är cirka 60 % av vikten naturgrus. (Olsson, 2004) Betongvaror
Betongvaror består av samma innehåll som fabriksbetong, men skillnaden är att betongvaror är färdiga produkter som sedan monteras på plats. Exempel på produkter är pelare, balkar, väggblock, plattor, brunnar och betongrör i marken. (Westerberg, 2004)
Viktandelen naturgrus är cirka 50 % för betongvaror, men den kan variera beroende på vilken produkt som tillverkas. (Finja, 2004)
Sprutbetong
Sprutbetong definieras som en betong som trycks genom en slang i hög hastighet från ett munstycke upp mot en yta för att producera en tät, homogen massa. Sprutbetong är inte bara är ett material utan även en process. Metoden är att stegvis placera betongen i ett stelnande tillstånd, så att den stödjer sig själv på plats. Skillnaden mellan vanlig betong och
sprutbetong är att sprutbetong har en förmåga att fästa sig till underliggand skikt. Det kan bindas till sten, tegel, gammal betong och till sig själv. Sprutbetong har en låg vattencement kvot. (Concrete, 1993)
Sprutbetong kännetecknas av:
• Fabrikstillverkning, vilket gör att en hög och jämn kvalitet garanteras
• Utrymmesbesparande vid arbetsplatsen, eftersom blandare och upplag för delmaterial bortfaller
• Sammansättning som anpassas till byggplatsens krav
• Litet bortfall
• Stor kapacitet
Exempel på användningsområden för sprutbetong är:
• Driftförstärkning vid bergarbeten
• Permanenta betongkonstruktioner vid bergarbeten
• Reparation och ombyggnad av befintliga betongkonstruktioner (Betongindustri, 2004)
80 % av sprutbetongens vikt består av naturgrus. (Krekula, 2004)
2.5.4 Sandlådesand
Sandlådesand, även kallad formbar leksand, ska uppfylla krav på kornstorleksfördelning enligt tabell 3 och figur 2.
Tabell 3. Kornstorlekstabell för sandlådesand
Sikt (mm) (0,063) 0,075 0,125 0,25 0,5 1 2
Max (%) (24) 31 66 90 100
Min (%) (8) 10 23 60 87 95 100
Sikt (0,063) och dess värden är alternativ till sikt 0,075. (Svensk Byggtjänst, 1999)
0 20 40 60 80 100
0,063 0,075 0,125 0,25 0,5 1 2
Sikt, mm
% max
min
Figur 2. Kornstorleksdiagram för sandlådesand. (Svensk Byggtjänst, 1999)
Inga tillsatser finns i sandlådesand, utan den består enbart av naturgrus. Olika
kornstorleksfördelning gäller för naturgrus i sandlådor och för naturgrus under gungor och klätterställningar. (Johansson, 2004) Sandlådesanden ska vara formbar medan naturgruset
under gungor och klätterställningar ska ha stötdämpande effekt. I denna studie tas endast sandlådesand upp.
2.5.5 Filtersand för vatten- och avloppsrening
Dricksvatten renas i kommunala anläggningar, vattenverk och i mindre skala finns enskilda eller få hushåll med små, privata anläggningar. I denna studie tas endast rening i kommunala vattenverk upp, eftersom det är den absolut vanligaste metoden och därför görs antagandet att alla är anslutna till kommunalt vatten.
Avloppsrening sker också kommunalt och/eller privat i så kallade småskaliga
avloppsanläggningar. Studien behandlar endast småskaliga avloppsanläggningar. Skälet är att det i Norrbotten bara används filtersand i småskaliga avloppsanläggningar och inte i kommunala avloppsreningsverk.
Kommunalt dricksvatten
Metoden för filtration av vatten är att vattnet får passera tankar innehållande bland annat naturgrus, så kallad filtrationsbädd. Fördelen med denna metod är att partiklar som inte sedimenteras, istället mycket väl kan fastna i filtrationsbädden. Även en effektiv rening av bakterier sker i sandfiltret. (Hanæus, 1999a)
Det finns två vanligt förekommande filter för vattenrening. Dessa är långsamfilter och snabbfilter. I Norrbotten används endast snabbfilter och därmed behandlas inte långsamfilter i rapporten. (ibid.)
Snabbfilter innehåller, förutom naturgrus, även ibland antracit1 och eventuellt andra ämnen.
Dessa filter rengörs genom så kallad backspolning, vilket innebär att vattnet tvingas gå åt motsatt håll samtidigt som pumpar går igång för att luckra upp naturgruset. (ibid.) Hastigheten på vattnet i ett snabbfilter ligger mellan 5-25 m/timme. Att för-rena ytvattnet som ska gå genom snabbfiltret är nödvändigt ifall en optimal rening ska erhållas.
Grundvatten däremot, som ska renas från järn och mangan, behöver ingen för-rening.
(Hanæus, 1999b)
Snabbfiltrets sandkorn har oftast en diameter på cirka 0,8-1,2 mm. Filterlagret i filterbädden är cirka 1 m tjockt och endast mekanisk rening sker. Porositeten är cirka 40 %. I ett
snabbfilter kan sandkorn som är 1 mm i diameter stoppa partiklar som är 0,005 mm och i bästa fall även partiklar som är 0,001 mm. Detta gör filtret till en bra bakteriesamlare, eftersom bakterierna fastnar på sandkornens sidor. (Hanaeus, 2004)
Naturgruset i ett snabbfilter har densiteten cirka 1,5 ton/m3.(Abrahamsson, 2004) Det är siffran som kommer att användas vid beräkning av mängden filtersand i vattenverken i Norrbotten, se kapitel 4.7.1.
1 Antracit = Ett slags fossilt kol som liknar stenkol, men skiljer sig genom att det brinner utan lukt eller rök.
Antraciten är svårantändlig, men en gång antänd – brinner den vid friskt luftintag med större hetta än något annat fast bränsle. Antracit består av kol och en lite halt av väte, syre och kväve samt inblandade askämnen.
Antraciten förekommer i de äldsta lagrade formationerna, ofta tillsammans med stenkol. Har i små partier påträffats i Sverige, bland annat i Västergötlands och Ölands siluriska berglager (Svenska akademiens ordbok, 2004).
Konstgjord infiltration
Det vatten som renas till dricksvatten kallas för råvatten. Råvatten består till 50 % av
ytvatten och 50 % grundvatten (gäller hela Sverige, inte verk för verk). Grundvattnet består i sin tur av hälften äkta grundvatten, som renas antingen med hjälp av naturlig sand eller naturligt sprickberg. Resterande vatten består av både grundvatten och ytvatten och detta renas med hjälp av så kallad konstgjord infiltration. Processen bygger på att ett snabbfilter, där naturgruset spolas vart tredje dygn och renar vattnet innan naturlig rening i marken tar vid. Detta är en metod som allt fler kommuner i Norrbotten anammar. (Hanaeus, 2004) Småskaliga avloppslösningar
Första steget vid rening av avloppsvatten i småskaliga avloppsanläggningar är att
avloppsvattnet passerar en slamavskiljare. Slamavskiljaren är en behållare som är indelad i minst två kamrar. I dessa kamrar avskiljs fasta föroreningar, fett etc. Efter slamavskiljaren finns bland annat följande exempel på behandlingsmetoder: Infiltration, markbädd,
minireningsverk och resorption. De vanligaste behandlingsformerna är de två förstnämnda. I markbädden renas avloppsvattnet i tillfört naturgrus, se figur 3, medan i en
infiltrationsanläggning renas det via den befintliga jorden. Endast vid så kallad förstärkt infiltration tillförs ett extra lager sand. (Weglert, 1995)
Figur 3. Principutformning av markbädd. Figur 4. Rekommenderade kravgränser för markbäddssand.
Sanden som oftast används till markbädden framgår av figur 4 och benämns som grusig sand. En annan sand som också kan användas är gjutsand, eller även kallad ”betongsand 0- 8”. Denna har kornstorleken högst 8 mm. (Weglert, 1995)
För ett hushåll med WC-anslutning ska den totala höjden på markbädden vara cirka 2 m och ytan cirka 20 m2. Markbäddssandsfiltrets tjocklek ska vara minst 80 cm och bredden bör vara minst 1 m och max 2 m. (Weglert, 1995)
2.6 Ballast i betong
Både torrbruk och sprutbetong kan räknas till betong (vissa torrbruk kan räknas till betong, så kallad torrbetong), därför har de naturgrus som används till dessa liknande funktionskrav.
Betong är ett kompositmaterial, det vill säga ett sammansatt material, där de olika delarna är cement och ballast. Ballasten består av naturgrus och stenmaterial. (Cementa AB, 1997)
Vid en given ballasttyp, med avseende på till exempel mineralogi och kornstorlek, och en given cementtyp, varierar betongens egenskaper beroende av relationen mellan
volymandelarna ballast och cement. På samma sätt förändras betongens egenskaper om det finns ett bestämt förhållande mellan volymandelarna ballast och cement, men kvaliteterna varierar. (ibid.)
2.6.1 Ballastens inverkan på betongens egenskaper
Ballasten påverkar betongen dels genom sina egenskaper inom fasen och dels genom egenskaperna i fasgränsen till cementet. Ballastens kornstorleksfördelning har en inverkan på betongens vattenbehov och den färska betongens arbetbarhet och stabilitet. Ballastens kornstorleksfördelning är något som betongtillverkarna kan kontrollera och bestämma själva.
Det är viktigt eftersom variationer inom detta ger skiftande egenskaper åt betongen.
De egenskaper hos ballasten som påverkar betongens sammansättning är:
• Materialets gradering (siktkurva)
• Fillerhalt
• Slamhalt
• Maximal kornstorlek
• Kornform och ytbeskaffenhet
Dessa egenskaper påverkar den färska betongens egenskaper och indirekt den hårdnade betongens.
Det finns även andra parametrar som har betydelse och dessa är:
• Densitet
• Porositet
• Vattenabsorption
• Fukthalt
• Organiska föroreningar
• Ytbeläggning av finmaterial (Cementa AB, 1997)
Graderingskurvor
Naturgrusets gradering är betydelsefull för framställning av en stabil betongmassa med god arbetbarhet. Graderingskurvan (siktkurvan) bestäms genom uppsiktning av torrt material på en serie standardsiktar. Siktkurvan visar då den totala passerande mängden på varje sikt och uttrycks normalt i viktprocent. Graderingskurvan används för att kontrollerar att naturgrusets kornstorlek är lämplig för den tänkta betongen. (Cementa AB, 1997)
Ballastens finmaterialhalt påverkar betongmassans arbetbarhet och andra egenskaper såsom vattenseparation, pumpbarhet och sugbarhet vid vakuumbehandling, liksom vid tillverkning av luftinblandad betong. För att få en vattentät och/eller en slät och porfri yta krävs en tillräcklig halt av finmaterial (<0,25 mm) i ballasten. Naturgruset i ett grustag kan vara alltför grov för att användas direkt som ballastmaterial. För att åstadkomma den önskade graderingen kan då finkornigt naturgrus tillsättas. Normalt används en jämn siktkurva med
alla kornstorlekar men ibland används även ballast med så kallade partikelsprång, vilket innebär att korn mellan vissa kornstorlekar helt eller praktiskt taget helt saknas. (ibid.) Betongens vattenbehov beror på ballastens area och hålrumsvolym. Hålrumsvolymen måste fyllas helt av cementpasta. En större ballastarea bidrar till större hålrum och därmed mer cementpasta och vatten än en ballast med mindre ballastarea. Ballastarean uttrycks som specifik area. Specifika arean beror på kornstorlek och kornform. Den specifika arean ökar med minskad kornstorlek och vid övergång från rundat naturmaterial till krossar material.
Det vill säga ju mindre och kantigare ett material är desto större är den specifika arean.
(ibid.)
Maximal kornstorlek (dmax)
En ökning av kornstorleken innebär minskat vattenbehov. Till en början ökar hållfastheten hos betongen vid det minskade vattenbehovet om cementhalten hålls konstant. Betongen blir dock mer inhomogen, vilket motverkar hållfasthetsvinsten. Vid ett visst värde på dmax
överväger den negativa effekten av minskat vattenbehov. (ibid.)
När betong bearbetas är oftast ett litet dmax att föredra då betongen blir lättare att gjuta. Det har också betydelse för slutproduktens homogenitet och utseende. Med ett för litet dmax ökar vattenbehovet och kan medföra krympningsproblem. Ett allt för litet dmax kan även medföra inverkan på betongens nötningsmotstånd. (ibid.)
Fillerhalt och slamhalt
Fillerhalten det vill säga andelen ballast <0,125 mm, är betydelsefull främst för den färska betongens egenskaper till exempel dess sammanhållning, vattenseparation och lufthalt.
Fillerhalten påverkar även hållfastheten liksom fillerns mineralsammansättning gör. Mald fillers mineralsammansättning påverkar betongen mer än naturmaterialets sammansättning.
Stora mängder mycket finkornigt material, så kallad slamhalten <0,075 mm, kan försämra betongens kvalitet. (ibid.)
Graderingsvariationer
I och med variationer i ballastens gradering varierar betongens egenskaper. För att undvika det uppdelas ballasten i olika fraktioner för att sedan sättas samman till den önskade siktkurvan. Det är tekniskt möjligt att uppfylla de flesta kraven som ställs på siktkurvans utseende men det är inte ekonomsikt lönsamt att driva sorteringen allt för långt. Stor kornstorlek och stor variation i graderingen kräver flera fraktioner. Förhållandet mellan den minsta och den största fraktionen får inte vara för stor, då risken för separering inom den enskilda fraktionen blir större. Eftersom risken för separering är mindre hos naturgrus, i fuktigt tillstånd, behövs det mindre antal fraktioner. (Cementa AB, 1997)
Kornform, ytbeskaffenhet
Kornformen hos ballasten brukar beskrivas med orden kubicitet och kantighet. Även ytstrukturen brukar beskrivas. Kubicitet är förhållandet mellan längd, bredd och tjocklek. I stället för det begreppet kan flisighet och stänglighet användas. Med flisighet menas förhållandet mellan bredd och tjocklek, det vill säga hur flat kornet är. Med stänglighet menas
förhållandet mellan längden och bredden eller tjockleken. Kantigheten hos ballasten beskriver graden av rundning på kanter och hörn, se figur 5.
(ibid.)
Ytstrukturen är ballastkornets grad av råhet, se figur 6.
Kornformen och dess grad av råhet har främst betydelse för vattenbehovet och den färska betongens egenskaper.
Ett långsmalt korn eller ett korn med vassa kanter och hörn ger större vattenbehov hos den färska betongen än ett rundat korn.
Samspelet mellan ballastens kornform, ytstruktur och mineralogi och betongens hållbarhet är mycket komplext. En viss skrovlighet hos ytan är bra. (ibid.) Densitet
Densitet definieras som massa per volymenhet. För ballas skiljer man på tre olika densiteter, skrymdensitet, korndensitet och kompaktdensitet. Densiteten kan ge information om
ballastens kvalitet. Värdering av ballast med hjälp av densitet är inte så vanligt i Sverige.
(ibid.) Porositet
Porsystemets uppbyggnad påverkar vattenabsorptionen genom porernas storlek och form samt genom förbindelserna mellan porerna. Ballast som absorberar vatten, som kan frysa eller göra kemisk åverkan, kan försämra betongens egenskaper. Det är inte värdet på porositetens som är viktig utan storleksförhållandet mellan porerna hos ballasten och omgivande cementpasta som påverkar fuktfördelningen och därmed frostbeständigheten.
Ballastmaterial med pordiameter större än 4-5µm uppges vara frostbeständig. (ibid.) Vattenabsorption
Problem som kan uppkomma med en hög vattenabsorption kan vara till exempel för tidig tillstyvnande hos betongen. Mellan absorptionen hos ballast och vidhäftning mellan denna och cementpastan finns ett visst samband men det är inte helt klarlagt. Det är dock klart att vidhäftningen ökar med absorptionsförmågan. Om höghållfast betong tillverkas kan detta vara av betydelse. För de flesta svenska material är vattenabsorptionen försumbar. (Cementa AB, 1997)
Flisighet Liten Stor
Liten Stor Kantighet
Figur 5. Förhållandet mellan kantighet och flisighet hos ballastkorn. Kornen ses i
genomskärning. (Fritt efter Cementa AB, 1997)
Rå yta Slät yta
Figur 6. Illustration av rå och slät yta hos ballast. (Fritt efter Cementa AB, 1997)
Naturballast har normalt större vattenabsorption än krossat material med liknande
sammansättning. Detta beror på att vittring med tiden har gjort naturballastkornets yta mer poröst och absorberande än de inre delarna. (ibid.)
Fukthalt
Fukten i ballasten består dels av fukten inne i ballastens porer och dels på ytfukt mellan och på kornen. Fukten inne i kornen är nästan konstant om ballasten är av samma slag och kommer från samma ställe. Ytfuktigheten har betydelse för att kunna få en korrekt
sammansättning vid tillverkningen av betong. En ökning av fukthalten i fingrusen med cirka 1 % ger en hållfastminskning med 10-15 % vid högre hållfasthetsklasser. (ibid.)
Organiska föroreningar
Humus räknas till organiska föroreningar i ballast. Dessa kan helt eller delvis förhindra betongens hårdnande. (ibid.)
Ytbeläggning av finmaterial
Förekomsten av ytbeläggningar kan bero dels på beredningsprocessen och
väderleksförhållandena. Beläggningar på kornytorna kan förekomma både hos naturgrus och krossat bergmaterial. Hos naturgruset kan beläggningen bestå av dels silt, se kapitel 2.2, och dels klumpar av fina material. Vid blandning av betong kan ytbeläggningen lossna och klumparna bryts ner och bidrar till att finmaterialhalten ökar. Fastsittande beläggningar av lera och annat kan påverka vidhäftningen mellan ballast och cementpasta. För att minska dessa problem brukar ballastmaterialet tvättas innan användning. (ibid.)
2.6.2 Sammanfattning över ballastens funktionskrav
Nedan i tabell 4 sammanfattas de identifierade funktionskrav för ballast i betong.
Tabell 4. Sammanfattning över naturgrusets funktionskrav för betong.
Optimal egenskap Naturgrus
Graderingskurva Beror på vilka egenskaper betongen ska ha.
Det som är att föredra är en kontinuerlig siktkurva och tillräcklig halt av finmaterial.
Naturgrusets korn kan vara för stora och kräver då att finare naturgrus tillsätts.
Maximal kornstorlek För att få en lättarbetad och homogen betong ska man ha ett litet dmax. dock ej för litet då det medför ökad vattenbehov, mer cement och mindre nötningsmotstånd.
Fillerhalt och slamhalt
Ej för stora mängder finkornigt material.
Graderingsvariationer Förhållandet mellan övre och under
fraktionsgränsen bör vara 2 till 2,5. Liten separationsrisk i fuktigt tillstånd vilket leder till att det behövs mindre antal fraktioner.
Kornform För att minska vattenbehovet bör kornen inte vara långsträckta, kantiga eller ha vassa hörn.
Runda
Ytbeskaffenhet En viss skrovlighet ökar hållfastheten.
Densitet Lägre densitet än 2,6 ton/m3 kan tyda på att
vittring har ägt rum. För svensk urbergsmaterial ligger
densiteten mellan 2,6-3,0 ton/m3. Porositet Om ballasten ska vara frost beständigt ska
pordiametern vara större än 4-5µm.
Vattenabsorption Vidhäftningen ökar mellan cementpastan
och ballasten med absorptionsförmågan. På grund av vittring kan ytan vara poröst och absorberande. Vattenabsorptionen ligger oftast mellan 0,1-0,6 viktprocent.
Fukthalt Fukthalten får inte vara för stor då det ger en hållfasthetsminskning. Variation i ballastens fukthalt medför variationer i naturgrusets volym.
Organiska föroreningar
Humus ska inte förekomma i ballasten då den helt eller delvis kan förhindra betongens hårdnande.
I älvsediment kan organiska föroreningar förekomma.
Ytbeläggning av finmaterial
Ytan hos ballsten bör var ren. Ytbeläggningar av finmaterial kan förekomma i forma av till exempel mjäla.
2.6.3 Olämpliga ballastegenskaper
Det finns bergmaterial som är direkt olämpliga som ballast för betong. Lösa, porösa, skiffriga, glimmerrika eller förvittrade bergarter ska undvikas då de innebär en risk för betongens hållfasthet och vidhäftningsförmågan mellan ballsten och cementpastan. Ballast som innehåller stor mängd korn eller klumpar kan få en mer vattenkrävande kornfördelning.
Risk finns då för sänkt hållfasthet och försämrad beständighet (Cementa AB, 1997).
Det finns tre väsentliga krav på ballastens kemiska egenskaper. Ballasten måste i sig själv vara beständig. Skadliga reaktioner mellan cementpastan och ballasten får inte ske och
ballasten får inte innehålla föroreningar som påverkar cementpastans hållfasthet och beständighet. (Cementa AB, 1997)
2.6.4 Ballastegenskaper i torrbruk
Torrbruk används till murning, putsning och gjutning. Det är inget högpresterande betong och därför är de viktigaste egenskaperna för naturgruset siktkurvan, fillerhalten, slamhalten, maximala kornstorleken, kornformen och ytbeskaffenheten. Det måste vara en tillräckligt stor andel fingrus i naturgruset för att möjliggöra gjutning. Eftersom torrbruk även kan användas till putsning bör den inte innehålla ett allt för stort dmax då detta ger ett mindre homogent utseende. Även ett mindre dmax är att föredra då detta har en positiv påverkan på betongens utflytande förmåga. För att få en bra hållfasthet bör inte förhållandet mellan den minsta och den största fraktionen naturgrus vara för stort. Av samma anledning bör inte ballastkornen vara alltför flisiga. (ibid.)
2.6.5 Ballastegenskaper i sprutbetong
Egenskaperna för naturgruset som används till sprutbetong är de samma som de flesta andra betonger. Det som gör sprutbetong lite mer speciellt är att det ska vara pumpbart samt att det ska fästa bra mot ytan som den sprutas mot. För betongens täthet och pumpbarhet har halten finmaterial betydelse. Större andel finmaterial ger ett mer lättpumpat material. (ibid.) Kornformen hos ballastmaterialet till sprutbetongen har stor betydelse då kantiga korn i den minsta fraktionen, filler, sliter på utrustningen som används vid betongsprutning. För att kunna använda ballast med kantigare korn i stället för naturgrus kan hela den fraktionen bytas ut mot industriellt filler. Exempel på det är kalkstensfiller. (Emborg, 2004)
2.7 Filtersand
2.7.1 Filtersand för vattenrening
Det pågår ingen forskning i större utsträckning gällande alternativa material till naturgrus vid filterrening. Anledningen till att just naturgrus används som filtersand till vattenrening är dess mineralsammansättning av kvarts och kvartsit. Vidare är till exempel krossat berg inte är ett bra alternativt material, eftersom det är svårt att tvätta rent från stenmjöl, det vill säga lerfraktioner, vilket är viktigt vid denna typ av reningsprocess. Den absolut största
anledningen till att naturgrus används är för att det är ett mycket billigt material. (Jonsson, 2004)
När det gäller vattenrening i ett snabbfilter eftersträvas den mekaniska processen. Egentligen kan flera olika typer av filtermaterial användas, som till exempel antracit och andra kolfiber.
I själva filtreringen med naturgrus pågår flera processer och det viktigaste är att de partiklar som ska avskiljas, är större än porstorleken i de öppna porerna mellan sandkornen. En av anledningarna till att just naturgrus används, är för att det har varit mest tillgängligt traditionellt sett. (Abrahamsson, 2004)
2.7.2 Filtersand för småskaliga avloppsanläggningar
Troligtvis har det aldrig provats att byta ut naturgrus för avloppsrening till något annat.
Kornstorleken är mycket viktig för att reningen ska fungera och naturgrus ligger inom intervallet för att uppfylla det kravet. Dessutom är naturgruset rent och neutralt. (Karlsson, 2004)
2.8 Befolknings- och byggstatistik
För att denna studie ska gå att överföra på andra län, kan den insamlade och beräknade informationen omvandlas till nyckeltal. För att detta ska vara möjligt krävs en motpol till de uträknade mängderna och dessa är bland annat befolkning och byggstatistik.
2.8.1 Befolkningsstatistik
Befolkning är en bra värdemätare eftersom om mängderna naturgrus sätts i förhållande till befolkning, fås ett medeltal som sedan kan användas på vilket län eller vilken kommun som helst i Sverige. De användningsområden som denna värdemätare viktades mot var torrbruk, spackel, betongvaror, fabriksbetong, sandlådesand och filtersand.
I tabell 5 nedan visas statistik över hur många människor som var folkbokförda i Norrbotten i december 2004 och det är dessa siffror som användes vid beräkningen av nyckeltalen.
Tabell 5. Befolkningsstatistik i Norrbottens län 2004. (Statistiska centralbyrån, 2004a)
Kommun Antal (st)
Arjeplog 3 235
Arvidsjaur 6 917
Boden 28 283
Gällivare 19 216
Haparanda 10 212
Jokkmokk 5 630
Kalix 17 669
Kiruna 23 267
Luleå 72 590
Pajala 6 964
Piteå 40 793
Älvsbyn 8 767
Överkalix 3 946
Övertorneå 5 255
Summa= 252 744
2.8.2 Byggstatistik
Vid beräkningen av nyckeltalen för torrbruk, golvspackel, betongvaror och fabriksbetong användes även byggstatistik som motpol. Tidigare års byggsiffror nyttjades. Byggstatistik användes som motpol vid beräkningen av nyckeltal för att varje län har olika förutsättningar och dessutom är hur mycket som byggs inte alltid kopplat till befolkningsmängd. Tabell 6 visar hur mycket det har byggts för i kronor år 2004 och hur mycket som det beräknas
