Vores pilotprojekt viser, at demontering og genbrug af betonelementer er både realistisk og økonomisk rentabelt

March, 24, 2022

I slutningen af 2021 udførte vi et pilotprojekt hvor en bærende konstruktion af betonelementer blev monteret, demonteret og genmonteret.

Udover Peikko var Consolis Parma og TTS også involveret i projektet, som fandt sted i Vantaa i Finland. Formålet med projektet var at bevise, at teknologien bag at samle bærende konstruktioner gør det muligt at demontere betonelementer og efterfølgende genmontere og derved genbruge dem.

Bæredygtighed er et must

Bæredygtig udvikling og CO2-neutralitet er emner, der vedrører hele verden. EU-Kommissionen har fastlagt målsætninger for hele EU om at blive CO2-neutrale inden 2050, hvilket fremgår af Den europæiske grønne pagt [1]. EU-Kommissionen har for at understøtte disse mål også publiceret dokumentet Circular Economy Action Plan [2], der indeholder konkrete metoder til, hvordan målene kan opnås inden for forskellige værdikæder. En af disse værdikæder er byggebranchen, som producerer over 35 % af alt affald i EU samt står for 5-12 % af verdens samlede udledning af drivhusgasser [2]. Herudover opbrugte byggebranchen – i henhold til Eurostat [3] – 29 % af alle ikke-vedvarende råmaterialer i 2018. Disse tal viser, at der er et enormt pres på byggebranchen for at finde mere bæredygtige måder at bygge på.

Et aspekt inden for cirkulær økonomi er at sørge for, at produkter, elementer og materialer forbliver funktionsdygtige og bevarer deres værdi gennem hele bygningens livscyklus [4]. Betonelementer og de tilhørende samlinger kan designes, så de med fordel kan demonteres og udgøre et fleksibelt element i nye bygninger. Eksisterende bygninger har også potentiale til at blive udnyttet, hvis elementerne overholder nutidens krav. Disse metoder kan effektivt reducere behovet for nye elementer og bygninger, samtidig med at udledningen af drivhusgasser og forbruget af råmaterialer reduceres.

Installation of the column connection

Bag kulissen

Der er allerede blevet forsket i muligheden for at demontere og genbruge stålkonstruktioner i for eksempel det EU-finansierede PROGRESS-projekt [5]. De meget små produktionstolerancer i stålkonstruktioner muliggør brugen af geometrisk præcise samlinger, som demonteres lige så let som de monteres. Situationen er dog anderledes for betonelementer. Samlingerne mellem betonelementerne kræver for eksempel montagetolerance på pladsen. Derfor efterlader man ofte en åbning mellem de samlede elementer, som efterfølgende skal udstøbes in situ med lastoverførende fugebeton. Fugebeton, som hærder i samlingen, vanskeliggør demonteringen og kan endda forhindre, at elementerne kan genbruges.

Peikkos første demonteringstest blev udført i 2019, hvor vi testede demonteringen og genmonteringen af korte præfabrikerede betonsøjler. Vi testede også, hvordan forskellige ankerbolttyper såsom HPM® og COPRA® samt slipmidler (slipolie og tynde stålplader) påvirker først demonteringen og dernæst genmonteringen. Ud fra testresultaterne kan vi konkludere, at ikke alene er demontering og genmontering muligt, det er også forholdsvist nemt. Den størknede fugebeton mellem elementerne blev fjernet uden at ødelægge elementerne.

Et stort skridt fremad

I slutningen af 2021 udførte vi et pilotprojekt for at opnå ny viden og gøre op med de negative fordomme omkring genanvendeligheden af betonelementer. Vi testede demonteringen og genanvendeligheden af en  bærende rammekonstruktion bestående af præfabrikerede betonelementer og DELTABEAM® Green Kompositbjælker. Peikko og studerende fra TTS var ansvarlige for udførelsen.

"Vi deltog i projektet, fordi bæredygtighed, byggeri i høj kvalitet og at fremme cirkulær  økonomi er fokus områder for os. Maksimering af bygningers og byggeelementers livscyklus er de vigtigste metoder til at forbedre bygningers miljøpåvirkning. Udviklingen af løsninger til design-for-adskillelse, og en forudgående planlægning af genanvendelsen hjælper med at forlænge livscyklussen i nybyggeri", siger TTS Development and Customer Service Manager Jukka Jaakkola.

Bygningen  målte 6 m x 8 m, og betonelementerne var 3 m høje.  Dækkonstruktionen bestod af 320 mm høje DELTABEAM® Green Kompositbjælker (stålmateriale med en genanvendelsesprocent på mindst 90 %) og Parmas lav-emissions huldæk som har en 50 % lavere CO2-udledning end standard huldæk takket være teknologien PARMA Green™.

"Cirkulær økonomi og reduktion af udledningen er de vigtigste elementer i vores miljøstrategi. Genbrug af betonelementer er især fascinerende, fordi denne teknologi ikke har stået øverst på dagsordenen i Finland, til trods for at den skaber mulighed for at kunne udnytte fordelene ved en længere livscyklus for beton", siger Consolis Parma Chief of Technology Juha Rämö.

Samlingerne mellem DELTABEAM® Green Kompositbjælkerne og betonelementerne samt samlingerne mellem dækelementerne blev designet for at gøre det nemt at demontere og genmontere elementerne igen.

Under demonteringsprocessen savede vi de udstøbte samlinger op, bankede de hærdede fuger i søjlesamlingerne op, og løsnede boltene i samlingerne. Inden demonteringen monterede vi midlertidige understøtninger til DELTABEAM® Green Kompositbjælkerne og søjleelementerne. Vi løftede de demonterede elementer fra hinanden og stablede dem ved siden af konstruktionen. Det sidste trin var at nedbryde og rense hulrummene og siderne af  huldækelementerne, så vi kunne genbruge dækkene. Ingen af elementerne blev ødelagt i processen.

Under genmonteringen placerede vi alle de demonterede elementer på deres oprindelige plads og samlede dem med de boltede samlinger igen. Hele genmonteringen tog én morgen og krævede ingen særlig fremgangsmåde sammenlignet med den første montage. Vi kan konkludere, at moderne samlingsteknologi allerede muliggør adskillelse og genanvendelse af betonelementer. Men er demonteringen af elementer økonomisk rentabel, og er genanvendelighed med til at reducere den miljømæssige belastning?

DELTABEAM Green<sup>®</sup> Composite beams were used in the pilot project

Genanvendelse er både økonomisk og miljøvenligt.

Materiale- og procesomkostningerne forbundet med demontering og genmontering kan fastlægges fra både et økonomisk og miljømæssigt synspunkt. Vi har foretaget en sammenligning af de to scenarier:

1) Genmontering af rammen ved hjælp af genanvendte elementer
2) Genmontering af rammen ved hjælp af nye elementer

I scenarie 2 antog vi, at der var tale om en lignende præfabrikeret betonramme, hvor samlingsteknologien dog ikke understøtter demontering og genanvendelse af elementerne. I dette tilfælde ville genmonteringen af en lignende ramme kræve, at der blev leveret helt nye elementer.

Vi estimerede de økonomiske indvirkninger ved at beregne de omkostninger, der er forbundet med materialer og processer (€), mens vi estimerede den miljømæssige indvirkning ved at fastlægge CO2-udledningen (kgCO2). Vi estimerede udledningen i forbindelse med materialer og elementer fra et produktions- og transportmæssigt perspektiv. Vores estimat var forholdsvis konservativt, da nedrivningsprocessen af rammen, jf. scenarie 2 (f.eks. med en bulldozer), ikke indgik i vores vurdering.

Vi nåede frem til den konklusion, at selvom dét at tage hensyn til demontering og genanvendelse i designet af samlingerne (scenarie 1) resulterer i meromkostninger og CO2-udledninger i både den første byggefase og demonteringsfasen (savning med diamantsav og brug af nedbrydningshammer), opnår man både væsentlige økonomiske besparelser og miljømæssige fordele i forhold til at skulle bestille og have helt nye elementer leveret (scenarie 2). Demonteringen og genanvendelsen resulterede i en omkostningsbesparelse på omkring 35 % og en 50 % lavere udledning.

Testing the reusing of DELTABEAM<sup>®</sup> and hollow core elements in pilot project

Med øje for fremtiden

Med dette pilotprojekt tog Peikko og vores partnere et vigtigt skridt mod en virkelighed, hvor genanvendelsen af betonelementer er almindelig praksis. Selvom der stadig er et stykke vej at gå fra pilotprojekt til hele bygninger, er genanvendeligheden af rammerne alene en væsentlig forbedring i forhold til den aktuelle situation. Det næste logiske skridt er at bruge dataene fra pilotprojektet i en lidt mere kompleks grad. Det kunne for eksempel være installation af vægelementer og dækelementer udført med overbeton. Rämö fra Consolis Parma udtaler, at han er enig i implementeringen af disse piloter i praksis og hæfter sig især ved fordelene ved genanvendelighed i livscyklusberegningerne.

Jaakkola, TTS, vurderer, at det er vigtigt, at fagfolk inden for dette område lærer, hvordan de monterer, demonterer og genmonterer.

"Først og fremmest skal vi færdiggøre konceptet med tilhørende anvisninger og få kunderne til at forstå de langsigtede fordele ved at genbruge betonelementer. Der skal tages højde for ting som overbeton på dækkonstruktioner i det overordnede koncept, så det bliver muligt i endnu højere grad at tage hensyn til, at det skal være nemt at demontere og genbruge betonelementer", udtaler Jaakkola.

Selvom det er muligt at genbruge demonterede elementer, kan det være vanskeligt at finde ny anvendelse, hvis formålet ikke planlægges eller ikke er kendt på forhånd. Systematisk brug af demonterede og brugte elementer som en del af nyt, moderne bygningsmateriale kræver muligvis en ny type forretningsmodel, hvor brugte elementer lagres, og den tilhørende database vedligeholdes. En potentiel kunde skal kunne søge i databasen efter elementer, der er velegnede til kundens specifikke behov og kunne købe de brugte elementer til en lavere pris. Databasen skal derfor som minimum indeholde oplysninger om dimensioner, materialer, produktionstidspunkt og tilstand for de lagrede elementer.

Se videoen, der blev optaget under testene:

 

Læs vores White Paper: Dismount and Reuse of Precast Concrete Structures

 

Kilder:

[1] Communication from the Commission to the European parliament, the European council, the Council, the European economic and social Committee and the Committee of the regions. The European Green Deal. COM(2019) 640 final. Brussels, 11.12.2019.

[2] Communication from the Commission to the European parliament, the European council, the Council, the European economic and social Committee and the Committee of the regions. A new Circular Economy Action Plan. For a cleaner and more competitive Europe. COM(2020) 98 final. Brussels, 11.3.2020.

[3] Eurostat. Material flow accounts in raw material equivalents by final uses of products - modelling estimates. ec.europa.eu/eurostat/databrowser/view/ENV_AC_RMEFD_ custom_717578/default/table?lang=en 

[4] ISO 20400:2017. Sustainable procurement – Guidance.

[5] European Recommendations for Reuse of Steel products in Single-Storey Buildings, 1st Edition. Girao, A., Pimentel, R., Ungureanu, V., Hradil, P., Kesti, J. ECCS – European Convention for Constructional Steelwork. 2020.

Jaakko Yrjölä

Senior Structural Engineer

Peikko Group Corporation

Share
Comments Write a comment
Fill out this field
Invalid email address
Fill out this field
Post
No comments yet