Ombruk av plasstøpte betongelementer i nye konstruksjoner - Vurdering av klimagassbesparelser og gjennomføringspotensial

Abstract

Klimagassutslipp til atmosfæren, forbruk av naturressurser og avfallsgenerering er sentrale faktorer som må reduseres for å sikre en bærekraftig verden. Byggenæringen er en av de større bidragsyterne på disse områdene på verdensbasis. Sirkulær økonomi, hvor ombruk av byggematerialer er en sentral strategi, er viktig for å gjøre byggebransjen bærekraftig. Betong er verdens mest brukte byggemateriale, hvor etterspørselen i Norge er på ca. 17 millioner tonn hvert år. Av dette er 65% totalt betongvolum plasstøpt betong. Ombruk av plasstøpt betong er et lite utforsket område, men vil kunne ha et stort potensial for å skape en mer sirkulær bransje.

Denne masteroppgaven har til hensikt å undersøke om ombruk av plasstøpte betongelementer har et klimagassbesparende potensial, samt hvordan potensialet for dette ombruket kan realiseres. For å svare på den gitte problemstillingen er det utført klimagassberegninger for ombruk av plasstøpt betong for caset Stabbursmoen skole, som en del av forskningsprosjektet GjenOm. Det har vært avgjørende å knytte beregningene til faktiske prosesser. Datainnsamlingen er basert på dokumentstudier. Intervju- og litteraturstudier har blitt gjennomført for å identifisere prosesser som er relevante for klimagassberegningene, samt kartlegge faktorer som kan påvirke gjennomføringen av ombruket. De kombinerte metodene har gitt en oppfatning hva som kan anses som hensiktsmessig bruk av eksisterende betong i nye prosjekter.

Klimagassberegningene er utført for et sykkelskur og et lekehus. Bruk av ombrukte plasstøpte betongelementer vil føre til en klimagassbesparelse på henholdsvis 57% og 40% for sykkelskuret, 79% og 66% for lekehuset, sammenlignet med ny produksjon ved bruk av lavkarbon B og ekstrem. Besparelsen er 82% for det ombrukte sykkelskuret sammenlignet med et prefabrikkert alternativ. Det er utført følsomhetsanalyse av ulike parametre som inngår i beregningene, hvor variasjonen i drivstoff for betongsag er en av de mest sårbare. Videre fører økt transportlengde for dieseldrevet lastebil til en betraktelig økning i utslipp.

Utfordringer avdekket ved ombruk av plasstøpt betong er manglende kompetanse, kulturell motstand, tekniske vanskeligheter, økonomiske barrierer, markedsbegrensninger og både mangelfulle og strenge regulatoriske krav. Det eksisterer likevel muligheter for gjennomføring, da ombruk er en økende trend i byggebransjen, eksisterer kjente prosesser fra annen praksis, pilotprosjekter har vist at det er mulig å utarbeide standardiserte og optimaliserte løsninger for gjennomføring, samt at betong er et robust materiale med lang holdbarhet.

Om ombruk kan anses som hensiktsmessig bruk av eksisterende plasstøpt betong, vil avgjøres av prosjektspesifikke faktorer, samt at det vil endres over tid med en teknologisk utvikling. Lavverdi ombruk av plasstøpt betong, hvor elementet tar mindre belastning enn opprinnelig, har en enklere gjennomførbarhet og er mer konkurransedyktig på pris enn forventet for høyverdi ombruk, som drar nytte av egenskapene til betongen. Likevel har høyverdi ombruk et stort potensial for å gjøre bransjen mer sirkulær, som vil muliggjøres ved å dra nytte av de eksisterende mulighetene og overkomme de gitte utfordringene. Dette krever mer forskning og erfaring, og det kan være fordelaktig å utføre klimagassberegninger fra faktisk gjennomførelse, og utvikle gode metoder for tilgjengeliggjøring og klargjøring av elementer.

Greenhouse gas emissions to the atmosphere, consumption of natural resources, and waste generation are central factors that must be reduced to ensure a sustainable world. The construction industry is one of the major contributors to these areas globally. A circular economy, where the reuse of building materials is a key strategy, is important for making the construction industry sustainable. Concrete is the world's most widely used building material, with demand in Norway at approximately 17 million tons annually. Of this, 65% of the total concrete volume is cast-in-place concrete. Reusing cast-in-place concrete is a little-explored area but has great potential to create a more circular industry.

This master's thesis investigates whether the reuse of cast-in-place concrete has potential for greenhouse gas savings and how this potential can be realized. To address the given research question, greenhouse gas calculations for reusing cast-in-place concrete were performed for the case Stabbursmoen School as part of the research project GjenOm. It has been crucial to link the calculations to actual processes. Data collection is based on document studies. Interview and literature studies have been conducted to identify processes relevant to the calculations and to map factors that may affect the implementation of reuse. The combined methods have provided an understanding of the appropriate use of existing concrete in new projects.

Greenhouse gas calculations have been performed for a bicycle shed and a playhouse. Using reused cast-in-place concrete elements will lead to a greenhouse gas saving of 57% and 40% for the bicycle shed and 79% and 66% for the playhouse, compared to new production using low-carbon B and extreme. The saving is 82% for the reused bicycle shed compared to a prefabricated alternative. A sensitivity analysis of various parameters included in the calculations was performed, where the variation in fuel for the concrete saw was one of the most vulnerable. Furthermore, increased transport distance for a diesel-powered truck leads to a considerable increase in emissions.

Challenges revealed in reusing cast-in-place concrete include lack of expertise, cultural resistance, technical difficulties, economic barriers, market limitations, and inadequate and strict regulatory requirements. Nevertheless, there are opportunities for implementation, as reuse is a growing trend in the construction industry, known processes from other practices exist, pilot projects have shown that it is possible to develop standardized and optimized solutions for implementation, and concrete is a robust material with long durability.

Whether reuse can be considered an appropriate use of existing cast-in-place concrete will be determined by project-specific factors and will change over time with technological development. Low-value reuse of cast-in-place concrete, where the element takes less load than originally, is easier to implement and more competitive in price than expected for high-value reuse, which benefits from the properties of the concrete. Nevertheless, high-value reuse has potential to make the industry more circular, which will be made possible by leveraging existing opportunities and overcoming the given challenges. This requires more research and experience, and it may be advantageous to perform greenhouse gas calculations from actual implementation and to develop good methods for making elements available and ready for reuse.