Den vetenskapliga cementen
Cement har sitt ursprung i hantverk, men alltsedan det industriella genombrottet har tillverkningen utvecklats i nära samverkan med forskning. Den teoretiska förståelsen av materialet har gjort cementen starkare, beständigare, mer ändamålsenlig – och under senare decennier även miljövänligare.
Den moderna cementen föddes ur hantverksmässigt byggande – inte ur teoretisk vetenskap. Joseph Aspdin, som i 1820-talets Leeds utvecklade portlandcementen, var murare till yrket. Hans uppfinning byggde snarare på yrkeserfarenhet än på teoretiska insikter. Ett drygt sekel tidigare hade svensken Christopher Polhem på liknande sätt försökt framställa hållbar cement med inhemska råvaror då han konstruerade Trollhätte slussar 1718, men hans försök fick inte efterföljare.
Först då cementtillverkningen blev industriell började forskare ta en mer aktiv roll – och så även i Sverige. När geologen Otto Torell 1871 tog initiativ till en svensk cementindustri var hans anseende som forskare avgörande för att locka intressenter till företaget. Lika viktigt var att ingenjören Otto Fahnehjelm på kemisk väg kunde visa att de inhemska kalk- och lerförekomsterna höll god kvalitet. De ingick båda i det sena 1800-talets vetenskapliga kartläggning av de svenska landskapens naturresurser, i jakt på råvaror till det framväxande industrisamhället.
Laboratorierna kommer
Redan vid de första cementfabrikerna i Lomma och Limhamn fanns det laboratorier, men deras uppgift var främst att kontrollera den tillverkade cementens kvalitet och hållfasthet, inte att bedriva forskning. Behovet av gemensamma forskningsresurser blev på allvar tydligt i samband med vattenkraftsutbyggnaden på 1920-talet. Då slog statliga Vattenfall larm om att betongen i dammar och kraftstationer efterhand lakades ur och därmed släppte igenom vatten då den utsattes för ensidigt tryck. Experiment för att utveckla cement som var vattentät och resistent mot kalkutlösning påbörjades.
Till en början utfördes försöken vid Statens provningsanstalt i Stockholm men 1928 byggdes även laboratoriet vid cementfabriken i Limhamn ut. År 1931 fick det status som oberoende centrallaboratorium för de olika svenska tillverkarna. Här bedrev kemiingenjören Lennart Forsén forskning kring sätt att kontrollera cementens härdning till betong. Nya typer av cement, som den täta och kraftiga pansarcementen och den långsamhärdande silikatcementen, även kallad LH-cement, utvecklades och kom till användning i kraftverksbyggen och andra anläggningar.
Vid sidan av denna industriforskning utvecklade branschen starka band med akademi och högskola. Med ekonomiskt stöd från industrin inrättade Ingenjörsvetenskapsakademien (IVA) ett litet cementlaboratorium 1928 i sina lokaler på Grev Turegatan i Stockholm. Där gjorde Donovan Werner och Stig Giertz-Hedström försök baserade på fransmannen Marcel Deniaus uppfinning av vibreringsverktyg för att göra cementen tätare och hållfastare. Vibrationsmetoden fick bred användning och upphovsmännen bildade företaget Vibro-Betong för att marknadsföra den.
Forskningen tar fart under andra världskriget
År 1942 tillträdde Lennart Forsén en nyinrättad professur i cement- och betongkemi vid KTH. Samtidigt donerade industrin medel till ett forskningsinstitut för cement och betong (CBI) i anslutning till KTH. Intill institutet låg Materialprovningsanstalten och IVA:s nya forskningsstation samt en rad olika branschforskningsinstitut. Tillsammans omtalades de som en ”vetenskapsstad”, och CBI blev ett centrum för svensk och internationell cement-och betongforskning.
Att utvecklingen gick fort under beredskapsåren var ingen slump. Betonghusens förmåga att motstå luftangrepp och metoder för säkrare skyddsrum och försvarsanläggningar blev viktiga forskningsfrågor. På kort tid lyckades cementbranschen även utveckla en särskild e-cement (ersättningscement) som brändes vid lägre temperaturer än vanlig så kallad a-cement och därför var energisnålare att tillverka.
Ny cement för en ny tid
De vetenskapliga rönen under mellankrigstiden och andra världskriget bildade grund för efterkrigstidens byggboom och industrialiserade anläggningsmetoder. På 1950-talet kom glidformsgjutning, effektivare byggkranar, prefabricerade byggnadselement och utvecklad armeringsteknik som möjliggjorde ett storskaligt byggande med forskningsbaserade metoder.
Cement- och betonglaboratoriet i Limhamn expanderade under 1960-talet, och hade vid decenniets slut en personalstyrka på 50 personer. Nu inleddes en ny utvecklingsfas, bland annat motiverad av utbyggnaden av de svenska kärnkraftsanläggningarna. Beständig cement som varken urlakades eller riskerade sprickbildning var en förutsättning för de betonghöljen som skulle omsluta kärnreaktorerna. Nya långsamt hårdnande cementtyper utvecklades i samarbete mellan Vattenfall, forskningsinstituten och cementbranschen. Den kanske viktigaste var anläggningscement som lanserades av Cementa 1983. Den fick bred användning även i brokonstruktioner och annan infrastruktur.
Forskning för klimatanpassad cement
När fabriken i Limhamn lades ned 1979 upphörde även Cement- och betonglaboratoriet. Ett nytt centrallaboratorium inrättades i stället vid fabriken i Slite. Vid denna tid började miljörörelsen uppmärksamma cementindustrins miljöpåverkan, och alltmer av forskningen vid laboratoriet ägnades åt att minska tillverkningens skadeeffekter.
Cementa Research (CR) i Slite är sedan 1992 ett ackrediterat laboratorium. De cirka 30 medarbetarna utför produktanalyser, anordnar utbildningar och fungerar som laborativ resurs för forskning. Cementa samarbetar i projektform med forskare vid bland annat Chalmers, KTH och universiteten i Lund och Umeå. En stor del av forskningen går ut på att minska produktionens klimatbelastning. Cementa och Heidelberg Cement har slagit fast en nollvision: år 2030 ska företaget tillverka cement för fullständigt klimatneutral betong, det vill säga noll koldioxidutsläpp under betongproduktens livstid. Detta inbegriper energieffektivisering, utfasning av jungfruliga fossila bränslen, utveckling av nya cementsorter med lägre klimatpåverkan, ökat upptag av koldioxid hos betongstrukturer och koldioxidavskiljning följt av lagring eller återanvändning.Målsättningen är högt ställd. Den förutsätter samarbeten med svenska och internationella forskningsmiljöer och en radikal omställning av produktionen. Kopplingen till forskning har varit central genom cementindustrins historia – nu är den nyckeln till dess framtid.
(Skribent: Anders Houltz - ”Cement i 150 år” bygger på research och texter av Centrum för Näringslivshistoria, gjorda på uppdrag av Cementa.)
