Påverkan av bygg‑ och rivningsavfall på prestandan hos hållbar LC3‑baserad strukturell lättbetong

Förvandla byggspill till starka nya konstruktioner

Varje år samlas berg av krossade tegelstenar och betong från rivna byggnader på deponier, samtidigt som färsk cementproduktion släpper ut mer koldioxid än nästan något annat byggmaterial. Denna studie ställer en aktuell fråga: kan gårdagens rivningsavfall bli morgondagens låga koldioxidavtryck, lättbyggnadsmaterial — tillräckligt starkt för verkliga konstruktioner, inte bara fyllnadsmaterial? Forskarnas arbete visar hur noggrant bearbetat tegel‑ och betongavfall kan ersätta stora delar av den mest förorenande delen av cementet, minska utsläppen och samtidigt uppfylla internationella standarder för strukturell betong.

Varför lättare, grönare betong spelar roll

Betongens dolda kostnad är dess vikt och klimatpåverkan. Tyngre konstruktioner kräver mer material i pelare och grundläggningar, och vanlig cementproduktion frigör stora mängder växthusgaser. Lättbetong hjälper genom att minska byggnadens ”döda laster”, vilket möjliggör slankare element och mindre fundament, vilket i sin tur sparar material och energi. Samtidigt skapar bygg‑ och rivningsavfall — särskilt gammalt tegel och betong — egna miljöproblem när det bara dumpas. Detta arbete förenar dessa två utmaningar och undersöker om avfallsmaterial både kan lätta betongen och kraftigt minska behovet av ny cement.

Från spill till byggstenar

Forskarteamet fokuserade på ett nyare, lägre‑koldioxid bindemedel kallat limestone calcined clay cement, eller LC3. Istället för att huvudsakligen förlita sig på traditionell cementklinker blandar LC3 den med kalkstenspulver och en värmebehandlad lera. I denna studie bytte forskarna ut de vanliga ingredienserna mot avfallsbaserade varianter: fint malet tegelpulver ersatte den specialiserade leran och återvunnet betongpulver ersatte kalkstenspulvret. Gamla tegelstenar krossades också och användes som både fin- och grovaggregat, medan en liten mängd luftporbildande tillsats introducerade små bubblor för att ytterligare minska vikten. Totalt framställdes nio olika betongblandningar, alla med samma grundläggande proportioner av vatten, bindemedel och tegelaggregat, men med varierande mängder och typer av avfallspulver.

Testning av styrka, hållbarhet och värmemotstånd

För att avgöra om dessa blandningar var mer än bara miljövänliga experiment utsatte forskarna dem för ett krävande testprogram. De mätte hur lätt den färska betongen flöt, hur tät den blev efter uttorkning och hur ljudvågor färdades genom den — en indikator på inre kvalitet. De följde hur tryckhållfastheten utvecklades över 7, 28 och 90 dagar, och om den fortfarande kunde fungera som strukturell lättbetong enligt europeiska konstruktionsregler. Hållbarheten undersöktes genom att prover blötlades i en hård magnesiumsulfatlösning i upp till sex månader, som en modell för aggressiva jordar och havsvatten, och genom att upphetta dem till 200 och 400 grader Celsius för att efterlikna brand eller högtemperaturpåverkan. Vattenupptagning och totalt porinnehåll kontrollerades också, eftersom mer öppna, törstiga betonger vanligtvis är mer sårbara över tid.

Hur avfallsbaserad betong presterade

Det överraskande resultatet är att blandningar som använde krossat tegelpulver i bindemedlet uppträdde mycket likt de som använde den mer raffinerade kommersiella leran, med endast en liten minskning i styrka och en måttlig ökning av vattenupptagningen. Även med upp till 60 % ersatt klinker nådde alla dessa betonger 28‑dagars hållfastheter mellan cirka 24 och 38 megapascals och torra densiteter mellan 1650 och 1850 kilogram per kubikmeter — väl inom intervallet för strukturell lättbetong. Återvunnet betongpulver visade sig vara en grövre ersättning för kalkstenspulvret: betonger som använde det var något svagare och mer porösa, vilket speglar det mer oregelbundna, porösa i detta avfall. Ändå uppfyllde varje blandning som använde avfallspulver och tegelaggregat kravet för strukturell användning. Överlag stod LC3‑baserade blandningar sig väl i hårda förhållanden, med mindre än 0,7 % massförlust vid långvarig sulfatexponering och behöll mer än 80 % av sin styrka efter uppvärmning till 400 grader Celsius.

Vad detta betyder för framtidens byggnader

För icke‑experter är slutsatsen att betong till stor del gjord av uppmalda tegelstenar och gammal betong — kombinerat i ett noggrant avvägt lågkoldioxidbindemedel — kan vara både lätt och tillräckligt stark för verkliga byggnader. Det finns avvägningar: avfallsrika blandningar absorberar mer vatten och, när återvunnet betongpulver används, offras viss styrka jämfört med de bästa konventionella blandningarna. Men de uppfyller ändå strukturella standarder samtidigt som de ersätter en stor del av den mest koldioxidintensiva cementen och ger ett andra liv åt rivningsrester. Detta pekar mot en framtid där skeletten i nya byggnader kan tillverkas av resterna från gamla, vilket minskar utsläpp, sparar råmaterial och krymper byggavfallets fotavtryck utan att ge avkall på säkerhet eller prestanda.

Citering: Sadik, E.K., Elrahman, M.A., Eltawil, K.A. et al. Impact of construction and demolition wastes on the performance of sustainable LC³-based structural lightweight concrete. Sci Rep 16, 13397 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-48036-x

Nyckelord: hållbar betong, återvinning av byggavfall, lättbetong, lågkoldioxidcement, återvunnen tegel och betong