Gjenbruk av byggematerialer og effektiv utnyttelse av ressurser i byggebransjen har fått økende betydning, særlig i lys av bærekraftige byggepraksiser og miljøhensyn. En av de mest markante utfordringene som oppstår i denne sammenhengen, er konflikten mellom beskyttelsen av grunnvann og uttak av sand og grus. Sand- og grusforekomster fungerer både som viktige råvarekilder og som drikkevannsreserver, noe som skaper et konstant dilemma mellom uttak av nødvendige ressurser for byggeprosjekter og behovet for å bevare vannkilder.

I urbane områder, hvor etterspørselen etter både byggevarer og drikkevann er stor, vil beskyttelse av grunnvannet ofte ha prioritet over uttak av sand og grus. Derfor er det viktig å vurdere alternative materialkilder og gjenbruk for å minimere belastningen på naturlige ressurser.

En annen sentral faktor som har fått mer oppmerksomhet, er de økonomiske og miljømessige fordelene ved gjenbruk i byggeprosjekter. Gjenbruk av byggematerialer kan redusere både de økonomiske kostnadene og energiforbruket knyttet til bygging og rivning. I prosjekter hvor alt avfall kan bearbeides og gjenbrukes på stedet, elimineres både de kostbare deponi- og transportkostnadene. Denne besparelsen er særlig viktig når man ser på de økende avgiftene knyttet til deponering av byggeavfall.

For at gjenbruk skal være økonomisk lønnsomt, må kostnadene ved å produsere de resirkulerte materialene ikke være vesentlig høyere enn kostnadene ved å bearbeide nytt materiale. Samtidig må de resirkulerte materialene oppfylle de nødvendige kvalitetskravene for det aktuelle bruksområdet. Når dette er tilfelle, kan gjenbruk gi betydelige kostnadsfordeler, som vist i forenklede modeller av materialbehandlingskostnader. Et eksempel på dette er scenarioet hvor materialkravene for et nytt bygg dekkes av primærmateriale, mens rivingen av et eksisterende bygg også skjer. Materialet fra rivingen kan i mange tilfeller gjenbrukes til å erstatte deler av det nye byggematerialet, noe som gir økonomiske besparelser.

En annen faktor som spiller en avgjørende rolle i vurderingen av om gjenbruk er økonomisk lønnsomt, er transportkostnadene. Ved å bruke resirkulerte materialer fra lokale kilder kan man redusere transportkostnadene betraktelig, ettersom råmaterialkildene da er nærmere byggeplassen. I tilfeller der materialet ikke kan behandles på stedet og derfor må transporteres til et resirkuleringsanlegg, blir transportkostnadene avgjørende. Her kan det til og med vise seg å være billigere å transportere materialet til et mer avsidesliggende, stasjonært resirkuleringsanlegg dersom deponikostnadene på det nærmeste anlegget er høyere.

Erfaringer fra tidligere prosjekter, som for eksempel renoveringen av Edens Expressway i Chicago i 1978, viser tydelig hvilken innvirkning transport har på det totale energiforbruket. I dette prosjektet, hvor betongskrap fra veien ble resirkulert på stedet, ble transportbehovet drastisk redusert. 85% av betongen kunne gjenbrukes, og dermed ble behovet for å transportere både nye materialer og avfall betydelig mindre. Dette førte til store besparelser i dieselbruk og en betydelig reduksjon i det totale energiforbruket. Samme prinsipp kan benyttes i andre infrastrukturprosjekter, som i London under forberedelsene til de olympiske lekene i 2012, hvor store mengder byggeavfall ble behandlet og gjenbrukt på stedet. Dette sparte ikke bare transportkostnader, men også betydelige mengder naturressurser.

Ved å se på slike prosjekter, kan man forstå hvordan integrering av gjenbruk og resirkulering ikke bare har miljømessige fordeler, men også økonomiske gevinster. Når byggeprosjekter benytter seg av resirkulerte materialer, kan de redusere både transportkostnader og energiforbruk, og samtidig bidra til å redusere behovet for nye naturressurser. Dette er særlig viktig i dagens samfunn, hvor bærekraftig bygging er en nødvendighet for å møte fremtidens utfordringer.

I byggebransjen kan vi skille mellom tre typer materialsykluser: interne sykluser, mellomliggende resirkulering, og resirkulering av brukte produkter. Interne sykluser innebærer at avfallet som oppstår under byggeprosessen returneres til produksjonen og brukes på nytt, mens mellomliggende resirkulering kan innebære bruk av biprodukter fra andre industrier. Resirkulering av brukte produkter omfatter gjenbruk av materialer som har vært i bruk tidligere, som for eksempel gjenbruk av betong eller metall fra gamle bygninger.

Gjenbruk i byggebransjen krever også en nøye vurdering av de ulike materialene som kan gjenbrukes. Ikke alt byggemateriale er egnet for resirkulering, og derfor er det viktig å utvikle metoder som kan effektivisere sortering og behandling av materialene. For eksempel kan gjenbruk av betongmaterialer i vei- og jernbaneprosjekter gi stor nytte, ettersom materialene kan brukes til fundamenter og underlag uten at de nødvendigvis trenger å gjennomgå omfattende behandling.

Alt i alt krever effektiv gjenbruk av byggematerialer en helhetlig tilnærming, hvor både økonomi, energi og miljøhensyn blir nøye vurdert. De store besparelsene som kan oppnås, både økonomisk og ressursmessig, gjør gjenbruk til en uunnværlig del av fremtidens byggeprosjekter.

Hvordan bygningers størrelse og konstruksjonstype påvirker mengden bygningsavfall

Bygningsstrukturer som omkranser et bestemt rom, har en tydelig sammenheng mellom volumet av bygningsmateriale som genereres ved rivning og dimensjonene på selve bygningen. Hvis strukturen forenkles til et kubeformet volum, øker forholdet mellom kubens overflateareal og volumet (den spesifikke overflatearealet) når kubens størrelse reduseres. Dette kan uttrykkes som en omvendt proporsjonalitet, hvor spesifikt volum av bygningsmateriale er omvendt proporsjonalt med kubens volum. Dette innebærer at mindre bygninger genererer relativt mer avfall per kubikkmeter volum.

For å forstå dette nærmere, kan vi betrakte kubens ytre vegger, som representerer det materialet som produseres under rivning. Om vi tar med flere indre vegger, kan strukturell tetthet også påvirke avfallsmengdene. Ekstreme tilfeller som kjøletårn, som er bygget med svært tynne vegger, har et lavt spesifikt volum av bygningsmateriale, på omtrent 0,01 m³ betong per m³ brutto volum. Derimot har massivbygg som bunkere et mye høyere spesifikt volum, med omtrent 0,5 m³ byggemateriale per m³ brutto volum.

Når det gjelder bygningsvolum og mengden av bygningsavfall, er det klart at store bygninger genererer mer avfall, men dette forholdet følger en hyperbolsk funksjon, som er en form for ikke-lineær vekst. For mindre bygninger, med et brutto volum på opptil 5000 m³, er forholdet mellom bygningens størrelse og mengden avfall mer betydelig. For bygninger med brutto volum på 5000 m³ eller mer, kan et gjennomsnittlig spesifikt bygningsavfall på 0,4 tonn/m³ antas for boliger, mens industrielle bygninger har et lavere gjennomsnitt på 0,3 tonn/m³.

Bygningstype spiller også en stor rolle. Massivbetongbygninger har høyere materialintensitet, og derfor mer avfall sammenlignet med stålkonstruksjoner som har betydelig lavere materialintensitet. En annen viktig faktor er sammensetningen av bygningsavfallet, som er viktig både for avfallshåndtering og gjenvinning. For eksempel, i eldre bygninger som ble bygget før 1970, dominerte murstein, som utgjorde omtrent 60 % av materialet, mens betong utgjorde rundt 30 %. Etter 1970 er det en betydelig forskyvning mot betong, som i nyere bygninger kan utgjøre 60 % av materialet, mens murstein er redusert til omtrent 30 %. I tillegg, selv i tre- eller stålkonstruksjoner, er andelen av tre eller stål under 10 %.

I estimatene for mengden byggavfall som genereres ved rivning, brukes spesifikke nøkkeltall basert på bygningens type og størrelse. Dette kan være nyttig i tidlig planlegging, spesielt når det gjelder transportkapasiteter og eventuelle muligheter for behandling på stedet. En viktig faktor som påvirker om behandlingen bør finne sted på byggeplassen, er tilgjengelig plass og mulighetene for direkte gjenbruk eller resirkulering. Slike estimater kan bidra til å sikre en mer effektiv og miljøvennlig avfallshåndtering.

I tillegg til byggestørrelse og konstruksjonstype, er det nødvendig å vurdere livssyklusen til bygningen. Eldre bygninger har ofte høyere andel av murstein og andre mineralbaserte materialer, som kan være utfordrende å resirkulere. Derfor bør ikke bare mengden avfall vurderes, men også hvordan materialene kan håndteres på en bærekraftig måte, enten gjennom gjenbruk eller resirkulering. I enkelte tilfeller kan det være nødvendig å tilpasse prosessene for å sikre at mest mulig materiale kan gjenbrukes i nye byggeprosjekter.

Den økende fokuseringen på bærekraft i byggebransjen gjør det viktig å integrere miljøvennlige løsninger allerede i design- og planleggingsfasen av bygninger. Å forstå sammenhengen mellom størrelse, konstruksjonstype og bygningsavfall er essensielt for å redusere miljøpåvirkningen og optimalisere avfallshåndtering. Moderne teknologi og bedre resirkuleringsmetoder gir muligheter for å redusere avfallsmengden som genereres ved rivning, men det krever et mer bevisst og strukturert angrep på utfordringene knyttet til bygningsmaterialer.

Hvordan kan resirkulerte tilslag forbedre betongproduksjon i byområder?

I 2020 ble det bygget en skolebygning som benyttet 2 500 m³ arkitektonisk betong med resirkulerte tilslag (figur 7.42). Den visuelle fordelen ved å bruke betong med resirkulerte tilslag ble utnyttet, spesielt på grunn av det reduserte antallet luftbobler og vanninntrengning på betongoverflatene. Denne typen betong er derfor ideell for bruk som synlig betong, eller såkalt fair-faced concrete. I urbane områder, hvor naturlige tilslag til betongproduksjon må transporteres over lange avstander, gir bruken av resirkulerte tilslag både økonomiske og miljømessige fordeler, ettersom de ofte er tilgjengelige på stedet eller i nærheten. Det forventes at bruken av resirkulerte tilslag til produksjon av ressursbesparende betong vil øke, spesielt i byområder med høy etterspørsel etter byggearbeid. Tilgjengeligheten av råmaterialer og transportkostnader er de viktigste faktorene for økonomisk vellykket resirkulering, spesielt der offentlige aktører er i spissen for slike initiativer.

Bruken av resirkulerte tilslag har potensial til å bidra til mer bærekraftig byggevirksomhet, spesielt når det gjelder lavere styrkeklassene betong som brukes til ikke-strukturelle formål. Eksempler på slike anvendelser inkluderer bygging av lette fundamenter, renovering av grøfter, legging av kantstein og oppsetting av gjerder. I disse tilfellene brukes ofte betong med lavere styrkeklasser, som kan produseres ved hjelp av resirkulerte tilslag. For disse bruksområdene er det viktig å tilpasse betongens bearbeidbarhet. Eksempler på dette kan være flytende betong som benyttes til fylling av hull og grøfter, eller jordfuktig betong som benyttes til legging av kantstein.

Flytende betong er et midlertidig selvkompakterende materiale som, når den er installert, krever minimalt med komprimering. Slike betonger består av en matrise med små mengder sement, vann samt stabilisatorer og plastisierer. I denne sammenhengen er det mulig å bruke resirkulerte byggeavfallmaterialer som matrise. Betongen kan installeres uten behov for ytterligere komprimering og har en styrke under 1 MPa, noe som holder både innsats og kostnader lave ved senere fjerning. For mer strukturelle applikasjoner, som for eksempel legging av kantstein, kan betongen ha en mer stiv konsistens og bearbeides over lengre tid. Forskning har vist at betong som møter disse kravene, kan produseres ved hjelp av resirkulerte byggematerialer, hvor bruken av resirkulerte mursteinstilsag kan kreve en økning i sementinnholdet med opptil 20% for å oppnå ønsket styrke.

Produksjonen av store, ikke-armerte, stablbare betongblokker er et annet bruksområde for resirkulerte tilslag. Disse blokkene kan benyttes til forskjellige formål, som for eksempel forstøtningsmurer, skråningsbeskyttelse eller gjerdeanlegg. Ofte bruker resirkuleringsselskaper slike blokker for eget behov, før de selges videre. Vanligvis brukes resirkulerte materialer som inneholder murstein, og naturlig sand eller resirkulert sand kan benyttes i den fine fraksjonen av betongen. Den typiske trykkstyrken for slike produkter varierer mellom C 16/20 og C 20/25. Slike betongblokker brukes i ulike konstruksjons- og landskapsanvendelser, for eksempel i veiutbygging, hagearbeid og for forskjellige typer innhegning.

I motsetning til strukturell betong, er det i produksjonen av betongprodukter ingen spesifikke forskrifter for tilslagsmaterialenes egenskaper, men det stilles krav til de egenskapene betongproduktene må ha. For eksempel må betongprodukter som benyttes til overflatebelegg ha tilstrekkelig motstand mot mekaniske påkjenninger og frost-tine-salter. Forskning på bruken av resirkulerte tilslag i kjernen av betongbelegg, som for eksempel belegningsstein, ble gjennomført på 1990-tallet. Forsøkene viste at når 45 % av naturlige tilslag ble erstattet med resirkulerte tilslag, kunne betongens trykkstyrke nærme seg de ønskede verdiene. Imidlertid, på grunn av variabiliteten i sammensetningen av de resirkulerte tilslagene, kunne ikke produktkvaliteten garanteres pålitelig. Dette er en utfordring ved bruk av resirkulerte materialer, da det kreves konsistent kvalitet i store serier for pålitelig produksjon.

Produksjon av betongblokker for murverkskonstruksjon representerer en mer stabil og kontinuerlig etterspørsel etter betongprodukter med konsistent kvalitet. Labtester har gang på gang vist at resirkulerte tilslag kan benyttes til betongproduksjon uten å måtte øke sementinnholdet, og betong som produseres med resirkulerte tilslag har allerede blitt brukt i stor skala i renoveringsprosjekter.

I produksjonen av betongprodukter for spesifikke bruksområder som forstøtningsmurer, fundamentblokker og belegningsstein, er det essensielt at det etableres systemer for å sikre materialenes kvalitet. Når det gjelder resirkulering av tilslag fra nedrevne asfalt- og betongkonstruksjoner, kan dette potensielt bidra til et lukket materialkretsløp, men krever et strukturert tilbakeføringssystem for å sikre pålitelig materialkvalitet.

Hvordan påvirker bruk av resirkulert murstein styrken og kvaliteten på nye byggematerialer?

Når man benytter seg av resirkulerte materialer som erstatning for naturlige råmaterialer i produksjonen av murstein og bygningsblokker, er det flere faktorer som spiller en viktig rolle i å bestemme kvaliteten og styrken til de ferdige produktene. En av de viktigste variablene er størrelsen på partikler som benyttes i produksjonen. For grovere partikkelstørrelser anbefales det at de tilsettes i begynnelsen av massens forberedelse. Dette kan for eksempel gjøres i materen, som vist i figur 8.8. Størrelsen på partikler påvirker i stor grad prosessen og den endelige kvaliteten på produktet.

En annen viktig faktor er innholdet av urenheter i de resirkulerte materialene. Urenhetene kan påvirke både produksjonen og den mekaniske styrken til de ferdige produktene. For ren, ubrukt murstein er innholdet av urenheter vanligvis under 1 masseprosent, mens materialer som inneholder mørtel, betong eller organiske komponenter kan ha et mye høyere innhold av urenheter. Disse urenhetene kan nedbrytes under varmebehandlingen og etterlate porer, noe som kan føre til en svekkelse av styrken. Effekten på styrken avhenger imidlertid av hvor mye urenheter som tilsettes, og det er viktig å vurdere både "taps på tenning"-verdien og den substituerte mengden i én parameter for å forstå effekten på fleksurstyrken. Økt mengde urenheter vil føre til en reduksjon i fleksurstyrken, som vist i figur 8.21.

Produksjonen av murstein fra resirkulert murstein kan gjennomføres på samme måte som produksjon av primære bygningsmaterialer, enten ved keramisk eller mineralbinde-teknologi. Bruken av geopolymere eller kalk med påfølgende autoklavering er også en mulighet. I tillegg kan keramisk bundne murstein følge teknologien for refraktærproduksjon, hvor en blanding av preparert leire og forhåndsbrent leire benyttes. Fine, resirkulerte murstein kan brukes som forhåndsbrent leire og bearbeides sammen med passende leire.

En interessant anvendelse av resirkulerte murstein er produksjonen av solide murstein eller tykkveggede produkter med små perforasjoner, som kan brukes som lydisolerende murstein. Dette ble forsøkt allerede på 1990-tallet, hvor byggeavfall rikt på murstein, flygeaske fra lignittfyrte kraftverk og små mengder leire ble blandet sammen. Etter formgivning og tørking ble mursteinene brent i en tunnelovn ved 1120 °C. De produserte mursteinene hadde minimal brenning sammenlignet med vanlige murstein, og hadde dermed god dimensjonsnøyaktighet. De kunne klassifiseres i densitetsklassen 1.6 (kg/dm3) og kompresjonsstyrkeklasse 12 (N/mm2).

Når det gjelder de rent kalksilisium-baserte mursteinene, kan de etter knusing benyttes som kubiske partikler med høy porøsitet. Kalksilisium-murstein er kjent for å ha et høyt SiO2-innhold og et lavt SO3-innhold, noe som gjør dem egnet for spesifikke bruksområder som i vegetasjonsteknologi. På grunn av den høye porøsiteten kan de lagre vann og næringsstoffer, noe som gjør dem egnet for substrater i takhager. Dette kan imidlertid føre til høye pH-verdier som kan forsinke plantevekst. Ved å velge planter som trives i et alkalisk miljø, kan de likevel benyttes til grønne tak og som substrater.

I veibygging og til frostbeskyttelseslag er imidlertid kalksilisium-murstein mindre egnet på grunn av deres lave partikkelstyrke og frostmotstand. Derfor er mengden kalksilisium-murstein begrenset til 5 masseprosent i blandinger for veier og grunnlagslag. I betongproduksjon kan kalksilisium-murstein erstatte opptil 30 masseprosent av aggregatene, men den høye porøsiteten medfører en reduksjon i styrken på betongen. For å unngå kvalitetsreduksjon anbefales det å ikke erstatte mer enn 10 volumprosent av grovaggregatene med resirkulert kalksilisium-murstein.

Når det gjelder produksjon av nye kalksilisium-murstein, kan resirkulerte kalksilisium-murstein benyttes som en del av råmaterialene. Dette påvirker densiteten og styrken til det ferdige produktet, da resirkulerte materialer ofte har høyere partikkelporøsitet enn naturlige sand. Dette kan føre til en reduksjon i styrken, men det kan kompenseres ved å øke mengden kalk eller forlenge autoklavbehandlingen. Studien har vist at dersom sand med smal partikkelstørrelsesfordeling blir erstattet med resirkulert sand med bredere partikkelstørrelsesfordeling, kan styrken opprettholdes, selv ved en erstatning på opptil 50 masseprosent.

En viktig observasjon i produksjonen av kalksilisium-murstein fra resirkulerte materialer er at innholdet av organiske komponenter som bitumen, plast, gips eller isolasjonssystemer kan redusere styrken betydelig, selv om deres innhold er under 1 masseprosent. For å unngå kvalitetsreduksjon anbefales det å vaske sanden før bruk. Det er også viktig å spesifisere krav til partikkelstørrelse og partikkelstørrelsesfordeling for de resirkulerte materialene, da dette vil redusere porøsiteten og bidra til bedre pakkedensitet, noe som igjen kan forbedre styrken på de produserte mursteinene.

Hvordan kan vi forstå nevroutvikling og dens variasjoner?