Svavelbunden betong (SC) – ett cirkulärt konstruktionsmaterial

Diskussionen under senare år om mineraliska bindemedel för byggnadsindustrin har varit alltför fantasilös – inriktningen har gällt Portland-cement och dess fortsatta produktion på Gotland. Det finns andra bindemedel att tillgå, som geopolymer eller alkaliaktiverade restmaterial från annan termisk process. Dessutom produceras Portland-cement i praktiskt taget varje land i Europa så import är ett annat alternativ. Andra bindemedel kan också tänkas, åtminstone för en del av behovet. Ett sådant finns i överflöd vid våra raffinaderier, svavel, som passar för hårt utsatta miljöer.

Kan man binda betong, en gröt av mineraler, med svavel? Ja, svavlets bindande förmåga har varit känd sedan länge. Historiskt har den till exempel använts till att fästa ankarringar i berg – smält svavel har då fyllts i ett borrat hål, där man sedan tryckt ner ett fästdon. Förbandet blir starkt och har god beständighet.

Behövs då något sådant alternativ för betong? Ja, om svavlet tillför betongen några särskilda egenskaper bör saken naturligtvis övervägas. Detta låg en gång till grund för mitt intresse, dokumenterat genom egna skrifter, några praktiska examensarbeten och en lic- och en doktorsavhandling, av A Raphael Makenya: ”Industrial Application of Sulfur Concrete” (KTH, 2001). Trots att en enkät riktad till svensk industri (kemi, livsmedel, cellulosa) visade på ett klart intresse för ett i vissa avseenden bättre betongmaterial så har ingenting hänt – det hade fordrat ett engagemang från någon betongentreprenör, som kunde marknadsföra ett termoplastiskt och återvinningsbart material med stor beständighet i utsatta miljöer.

Svavlets smältpunkt ligger vid 120°C. För att kunna använda svavel som bindemedel måste detta modifieras i syfte att undgå den kontraktion som följer av en kristallin övergång vid 95°C av rent svavel från monoklint till rombiskt tillstånd vid fallande temperatur. Den första modifikatorn på marknaden, Chempruf, lanserades redan på 1970-talet – den hade utvecklats av USBM (US Bureau of Mines). Rätten till den europeiska marknaden förvärvades av danska 4K A/S, ursprungligen ett energiföretag som hade konverterat till fabriksbetong. Samverkan etablerades med österrikiska Wienerberger Baumaterial. Danskarna fulländade modifikatorn, med stöd från EU, men stupade ekonomiskt på mållinjen – projektet lades ned. Chempruf hade också en aggressiv konkurrent från Canada, SRX, vars företrädare gjorde sitt bästa för att skada förtroendet för modifikatorn, även i sin danska version, som innebar en 6%-ig tillsats till svavlet och plasticerade SC i riktning mot traditionell betong. Nu är både Chempruf och SRX överspelade.

Initiativet har nu övertagits av två universella energibolag, Shell International och Nippon Oil. Deras motivation för att identifiera, och utveckla, nya användningar av svavel sammanhänger med en global överproduktion beroende på två tendenser, allt strängare begränsningar av svavelinnehållet i drivmedel och gas (nu nere på PPM-nivå) samtidigt som den råolja och rågas, som utvinns, har en allt större naturlig svavelhalt. Produktionen överstiger sedan länge efterfrågan, som kommer främst från den kemiska industrin (svavelsyra). SC tillhör kategorin övriga produkter. Japanerna samarbetar, så vitt jag vet, med UAE University, och har genomfört ett storskaligt projekt med sitt SC-material, Recosul, rör och övrig utrustning för avlopp, i Al Ain i UAE. Rapporterna därifrån har varit sparsamma, men universitetet har utgivit en lärobok, egentligen en okritisk sammanställning av tillgänglig information, även från oss, av A M O Mohamed & M M El Gamal: ”Sulfur Concrete for the Construction Industry” /J Ross Publishing, 2010).

Shell International (Prof Guy Verbist) har patenterat en helt ny modifikator, vars koncentration i bindemedlet är endast 1%. Det betyder att SC uppvisar ett relativt sprött brott, vilket kan motverkas med tryckarmering. I likhet med andra typer av SC har Thiocrete, ett skyddat namn, hög tryckhållfasthet och en böjdraghållfasthet, som når upp till 20% av tryckhållfastheten. Detta öppnar för större format på oarmerade produkter. Förspänning är möjlig, vilket har visats genom svenska försök. Shell International har nu slutit exploateringsavtal med belgiska De Bonte – Van Hecke NV, en viktig betongtillverkare inom BeNeLux. Även denna har stannat för VA-komponenter, rör och brunnar, vars omgivningstemperatur är stabil och den kemiska belastningen måttlig. En intressantare produktklass är förspända sliprar, nu utlagda på provsträckor för både spår- och järnväg. Den egenskap som kan få stor betydelse för valet av SC är en ringa inverkan av utmattning. Mot detta står materialets känslighet för högre temperaturer, som varaktigt ej bör överskrida 70°C. Tills vidare har man gjutit SC-sliprar i samma format som med traditionell betong, detta för att kunna lägga in korta provsträckor. Skulle produkterna slå an finns anledning att modifiera formatet efter förutsättningarna för SC.

SC är cirkulärt i den meningen att endast uppvärmning till 140°C fordras för att smälta bindemedlet, varefter materialet kan gjutas till en ny produkt. Detta förfarande kan upprepas, åtminstone ett halvt dussin gånger. Gränsen sätts av kemisk utmattning.

Bo Göran Hellers
Professor emeritus i konstruktionslära vid KTH
Ordförande Samhällsbyggarnas seniorsektion