CALLISTE PROJEKTET – MERE GRØN CEMENT

Da Aalborg Portlands nye FUTURECEM kom på markedet 1. januar 2021, var det et stort skridt i retning af et mere bæredygtigt byggeri og kulminationen på mange års forsknings- og udviklingsarbejde. Aalborg Portland har forsket i bæredygtig beton i årtier, og i de brede forskningskonsortier, Grøn Beton og Grøn Beton II, har hele betonbranchen på tværs af værdikæden været med til at videreudvikle CO2-reducerede cementtyper og afprøve dem i betonkonstruktioner i praksis.

FUTURECEM er dog ikke det endelige svar på ønsket om en mere bæredygtig cement, og i et nyt udviklingsprojekt skal grænserne for anvendelighed og CO2-reduktion nu flyttes yderligere.

CALLISTE står for Calcined Clay-Limestone Technology Extension og er et fireårigt projekt under Grand Solutions programmet, der skal føre til udviklingen af nye grønne cementtyper med udgangspunkt i FUTURECEM teknologien. Der er tale om et meget bredt projekt, hvor Teknologisk Institut står som projektleder for projektet, der har deltagelse af en lang række danske og udenlandske aktører, blandt andet Aalborg Portland, DTU, Dansk Beton, Vejdirektoratet og Femern A/S.

TO HOVEDSIGTER

CALLISTE projektet har to hovedmål. Det ene er at udvikle en cement med høj tidlig styrke, og det andet er at udvikle en cement med ekstrem høj klinkererstatning.

Den nuværende FUTURECEM er optimeret til brug i in-situ støbninger. Den har en udmærket 28 dages styrke, men kun moderat tidlig styrke. Vi vil gerne udvikle en grøn cement med høj tidlig styrke, som er målrettet til produktion af betonelementer og betonvarer, hvor det handler om at kunne få produkterne hurtigt ud af støbeformen, forklarer Jesper Sand Damtoft, der er direktør for forskning og udvikling i Aalborg Portland og Cementir-koncernen.

FUTURECEM går med sine 35 procent klinkererstatning til grænsen for CEM II cementtyper i den nuværende europæiske standard, men de regler er formentlig på vej til at blive lempet.

Det ser ud til at man er ved at lave den europæiske standard om, så man vil kunne tillade op til 50 procent klinkererstatning, hvis der benyttes kalcineret ler og kalktilsætning. Det vil vi naturligvis gerne udnytte til at se, hvor langt man kan komme med at erstatte cementklinkerne for at opnå en højere CO2 besparelse, siger Jesper Sand Damtoft.

Ligesom i Grøn Beton I og II er det planen, at de nye cementtyper skal afprøves i praksis i demonstrationsprojekter i fuld skala. Blandt andet deltager DTU – ikke bare i forskningsdelen, men også i rollen som bygherre. Boligudvikleren FB Gruppen A/S og Vejdirektoratet deltager også i udviklingsprojektet og vil stille byggerier til rådighed senere i forløbet.

HØJ TIDLIG STYRKE

I den del af projektet, der handler om tidlig styrkeudvikling, er der ingen ambition om også at gøre cementen endnu mere grøn. I stedet handler det om at afprøve et bredt spektrum af muligheder for at øge reaktiviteten af komponenterne i cementblandingen. De store mængder puzzolan fra især den kalcinerede ler får den grønne cement til at reagere lidt langsommere i starten.

Vi kommer blandt andet til at kigge på, hvordan vi får gjort lerkomponenten mere reaktiv, og her får vi hjælp fra Aarhus Universitet, der har forsket meget i kalcineret, altså brændt, ler. Det handler om at finde de optimale forhold under kalcineringen, så leret bliver mere reaktivt. Vi arbejder også med selve cementklinkerne. Målet er at udvikle en ny type med højere reaktivitet – kan man eventuel gøre noget med opvarmning og nedkøling i forhold til de mineralfaser, der bliver dannet i processen, eller kan det for eksempel betale sig at formale komponenterne finere, forklarer projektleder fra Teknologisk Institut, Søren Lundsted Poulsen.

50 PROCENT SUBSTITUERING

Hvis det er muligt at udvikle cementtyper, hvor 50 procent af cementklinkerne erstattes med kalcineret ler og kalkfiller, er det selvsagt vigtigt, at den færdige beton er lige så god som traditionel beton på en lang række parametre.

- Vi er ret sikre på, at det er muligt at nå op på 50 procent substituering, men spørgsmålet er, om cementen kan bruges til alle formål, eller kun til nogle miljøklasser. Det vil kræve en del forskning i holdbarhedsmekanismerne, så vi bedre forstår, hvordan den færdige beton påvirkes – ikke mindst af frost. Ved meget høje substitueringsgrader må man nok forvente, at der kan komme frostproblemer som vi så skal finde en løsning på, fortæller Jesper Sand Damtoft.

Ifølge Søren Lundsted Poulsen vil man også undersøge om de nuværende accelererede testmetoder med hensyn til blandt andet frostbestandighed egner sig til de nye betontyper. Det er muligt, at de metoder der bruges i laboratoriet simpelthen er for hårdhændede i forhold til virkelighedens verden og derfor giver misvisende resultater. Det skal laboratorieforsøg sammenholdt med eksponeringspladser med prøvestøbninger i forskellige miljøer være med til at afdække. En del af CALLISTE projektet går ud på at udarbejde det dokumentationsgrundlag, der skal ligge til grund for en fremtidig implementering af de høje substitueringsgrader i betonstandarden.

En vigtig parameter for cement med høj erstatningsgrad er, at den færdige beton er lige så nem at bruge som en almindelig beton. Derfor skal den flyde lige så godt som en traditionel beton, når der støbes.

Erfaringen viser, at det er svært at styre bearbejdeligheden ved høje erstatningsgrader. Man kan tilsætte større mængder superplastificeringsmidler, men de er dyre og påvirker CO2-aftrykket negativt, og de er desuden udviklet til traditionel beton. Der er behov for en større forståelse af interaktionen mellem det kalcinerede ler og superplastificeringsmidlerne, så vi får hjælp fra Technische Universität München, der har stor ekspertise med den slags tilsætningsstoffer. De skal udvikle nye superplastificeringsmidler, der er specielt tilpasset beton, hvor cementen har meget høje erstatningsgrader, forklarer Søren Lundsted Poulsen.