Doktorsavhandling om reduktion av radongas från betong

Magnus Döse kommer snart att försvara sin doktorsavhandling vid KTH. Magnus är industridoktorand på KTH (Kungliga Tekniska högskolan) för RISE Samhällsbyggnad, materialdesigns räkning.

Swerock deltar i styrgruppen, tillsammans med representanter från avd. för radiofysik, Sahlgrenska, Sveriges geologiska undersökning (SGU), Strängbetong och Cementa.

Doktorsavhandlingens preliminära titel är: Reducing Radon Gas Emissions in Concrete.

Radon (222Rn) kommer från ett naturligt sönderfall av radium (226Ra), vilka utgör sönderfallsprodukter från modernukliden uran (238U). De olika sönderfallsprodukterna, liksom uran (radium och radon) förekommer naturligt i alla jord- och bergarter, men halterna varierar. 

Radon är den strålkälla som ger den högsta exponeringen av joniserande strålning till allmänheten. Strålsäkerhetsmyndigheten uppskattar att radon i bostäder orsakar omkring 500 lungcancerfall per år i Sverige och det är främst rökare som drabbas.

De senaste åren har därför en rad krav och rekommendationer avseende joniserande strålning (strålning med hög energi som har förmågan att slita loss elektroner från atomkärnor och därmed bilda joner) i byggprodukter introducerats. Även branschanslutna ballast- och betongföretag har fått en större tydlighet i miljömål (Miljöbyggnad 3.0) som skall efterlevas avseende byggmaterial. Ett av dessa miljömål är tydliga gränskrav på acceptabla radonhalter i inomhusmiljö. 

Diffusionsprov ”C-S65” med hög andel slagg som del av bindemedlet. Svarta korn är ballastkorn. Sprickor kan observeras med ljusare grön kulör (fluorescense) än sin omgivning i cementpastan. 

Under de senaste årtiondena har det blivit vanligare att betongbranschen använder olika kombinationer av alternativa bindemedel i betong för att reducera koldioxidutsläppen från cementtillverkningen. Tillsatser av alternativa bindemedel och olika tillsatsmedel kan även förbättra betongens egenskaper som ökad hållfasthet och beständighet.

Men kunskapen utifrån joniserande strålning och radon är fortfarande begränsad. Vad medför alternativa bindemedel och hydrofoba (vattenavstötande) tillsatsmedel avseende egenskaper som radonavgång från betong? Finns det fördelar? Nackdelar? Kan man nyttja vissa egenskaper i specifika inomhusmiljöer? Hur påverkar fukt? Huvuddelen av avhandlingen omfattar dessa frågeställningar. 

Som en central del av avhandlingen undersöktes tolv olika betongrecept, där avgången av radon jämfördes från dessa betongblandningar i relation till deras relativa fuktighet (RF).

Tio recept utgjordes av olika blandningar av bindemedel och tillsatsmedel, med en bergart med något förhöjd nivå av radium (för att erhålla en måttlig till hög halt radon vid sönderfall).

Två recept innehöll en lågstrålande bergart (låg halt radium). Resultaten indikerar att alternativa bindemedel (här provades slagg, flygaska och mikrosilika) och hydrofoberande tillsatsmedel har en moderat till stor påverkan på radonavgången vid en relativ fuktighet mellan 75 % och 60 %. 

Man måste skilja mellan radonavgång och radondiffusion. Båda påverkar radonhalten i en byggnad. Radonavgången minskade generellt med minskad relativ fuktighet. Radongasdiffusionen i betongproverna ökade däremot generellt med minskad relativ fuktighet i betongen, vilket är rimligt då diffusionshastigheten i vatten är betydligt långsammare än i luft. Även betongens naturliga karbonatisering påverkar radonavgången. 

Uppmätt radonavgång för två olika betonger vid olika RF (RF 75, 60 och 45 %). I det ena fallet enkom betong med bindemedel av CEM I – 52.5 R och i det andra fallet med inblandning av hydrofob tillsats.
Uppmätt radonavgång för två olika betonger vid olika RF (RF 75, 60 och 45 %). I det ena fallet enkom betong med bindemedel av CEM I – 52.5 R och i det andra fallet med inblandning av hydrofob tillsats.

I praktiken dominerar ändå inverkan av den relativa fukthalten i betong mest för den slutliga radonavgången från ett byggmaterial.

Karbonatisering innebär att koldioxid från luften reagerar med kalciumhydroxid i härdad betong vilket sänker pH-värdet (vilket kan få armering att korrodera). Vid ett av experimenten där referensbetong av ren portlandcement (CEM I) och betong innehållande alternativa material karbonatiserades indikerades att alternativa material som del av bindemedlet kan bidra till att höja radonavgången. Ytterligare studier bör dock komplettera dessa resultat.

En annan studie i avhandlingen omfattade påverkan av sprickor och deras betydelse med avseende på radonavgången. Studien visade att påverkan av sprickor kan vara mycket stor. I två fall beräknades en ökning av radonavgången med 200-250 % jämfört med radonavgången i motsvarande betong utan sprickor.

Många faktorer kan således påverka radonavgången. Allt detta innebär sammantaget att sambandet mellan betongens RF, radonavgången och diffusion i en betongvägg, tak eller golv är ett komplicerat samspel. I praktiken dominerar ändå inverkan av den relativa fukthalten i betong mest för den slutliga radonavgången från ett byggmaterial. Således minskar radonhalten generellt över tid i takt med att betongen torkar ut och RF sjunker (förutsatt konstant temperatur och tryck).

Några väsentliga slutsatser från avhandlingen är också att alternativa bindemedel och hydrofoba tillsatsmedel effektivt kan minska radonavgången vid högre luftfuktigheter samt att sprickor kan ge betydande ökningar av radongashalten. 

Monica Soldinger Almefelt

Swerock AB

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras. Obligatoriska fält är märkta *