hig.sePublikationer
Ändra sökning
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • harvard-cite-them-right
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • sv-SE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • de-DE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Jämförelse av den strukturella prestandan mellan olika klimatförbättrade betongtyper
Högskolan i Gävle, Akademin för teknik och miljö, Avdelningen för byggnadsteknik, energisystem och miljövetenskap.
2022 (Svenska)Självständigt arbete på grundnivå (högskoleexamen), 10 poäng / 15 hpStudentuppsats (Examensarbete)
Abstract [sv]

Betong är ett av de viktigaste byggnadsmaterialen som används i byggbranschen och det har använts i tusentals år på grund av dess egenskaper som är lämpade för många applikationer. Betong är en produkt med högt koldioxidutsläpp vilket beror på användningen av cement vid dess tillverkning. Cement är ett hydrauliskt bindemedel som används för att tillverka byggnadsmaterial som betong på grund av dess förmåga att vidhäfta andra material och binda samman dem. Huvud råvaran som används i tillverkningen av cement är kalksten som bränns upp för att skapa klinkercement och under den processen frigörs stora mängder av växthusgasen koldioxid.

Att minska koldioxidutsläppen kopplade till produktionsprocessen av betongen är ett avgörande steg för att nå netto-noll koldioxidutsläpp klimatmålet. En metod för att uppnå det målet är användningen av klimatförbättrad betong som är en betongtyp där delar av cementinnehållet ersattes med industriella biprodukter eller avfallsmaterial såsom slagg eller flygaska. Användningen av sådana material i betongblandningen resulterar i minskningen av cementbehovet, vilket i sin tur minimerar betongens koldioxidavtryck. Syftet med detta arbete är att studera hur användningen av sådana ersättningsmaterial påverkar betongens strukturella egenskaper och prestanda genom att utföra en jämförelse av olika betongblandningar som innehåller olika kombinationer av dessa material.

 

En litteraturstudie genomfördes där flera vetenskapliga artiklar studerades. Totalt valdes 19 vetenskapliga artiklar ut från de studerade artiklarna för att göra en jämförelse mellan klimatförbättrade betongblandningar som diskuteras i dessa artiklar. Artiklarna diskuterade hur användningen av alternativa ersättningsmaterial som flygaska, masugnsslagg och återvunnen ballast påverkade betongens tryckhållfasthet, draghållfasthet, elasticitetsmodul, karbonatiseringsdjup, krypning, bearbetbarhet och uttorkningskrympning. Dessa betongegenskaper användes sedan som parametrar för jämförelse av klimatförbättrade betongblandningar från de valda artiklarna. 

 

Intervjuer genomfördes också med några av de klimatförbättrade betongproducenterna i Sverige för att samla in data om befintliga klimatförbättrade betongprodukter som redan finns på marknaden. Företagen har tillfrågats om bland annat vad som gör deras betongprodukter till klimatförbättrad betong, vilka ersättningsmaterial använder de i betongblandningen samt vilka är för- och nackdelarna med att använda dessa material som ersättningsmaterial?

 

Jämförelseresultaten visade att användningen av material såsom flygaska, masugnsslagg och återvunnen ballast hade både positiva och negativa effekter på betongens egenskaper och prestanda beroende på ersättningsmaterialet samt ersättningskvoten. Användningen av dessa material i stora volymer hade generellt sätt negativa effekter på betongens egenskaper och prestanda. Betongblandningar som innehöll flygaska uppvisade höga tryck-och draghållfasthetsvärden. En försämring av betongblandningarnas elasticitetsmodul samt ett generellt sätt högre karbonatiseringsdjup, krypning och uttorkningskrympning observerades för betongblandningar som innehöll en hög flygaskainnehåll. Betongens bearbetbarhet och konsistens påverkades också på ett negativt sätt av den höga volymen av flygaska. Användningen av slagg hade en liknande effekt på betongensegenskaper och prestanda. Slagganvändningen resulterade i bättre hållfasthet och högre elasticitetsmodul för betongen. Användning av slagg i måttliga portioner har normalt sätt några små negativa effekter som inte leder till en betydande påverkan på betongens prestanda. Användningen av slagg i stora mängder i betongblandningen ledde dock till försämringen av betongegenskaper såsom krypning och uttorkningskrympning.

 

Att ersätta naturligt ballast med återvunnen ballast är en möjlig hållbar lösning på avfallsproblemet ur miljösynpunkt. En generell försämring av betongens egenskaper och prestanda kan dock förväntas vid användning av återvunnen ballast. Andra material såsom flygaska eller slagg som förbättrar betongegenskaperna används för att mildra den försämrande effekten orsakad av användningen av återvunnen ballast. Lägre hållfasthetsvärden observerades vid användningen av återvunnen ballast för att ersätta delar av mer än 30% av andelen naturlig ballast i betongblandningen. Detta ledde också till ökningen av betongens krypning och uttorkningskrympning. Bearbetbarheten och betongens konsistens påverkades inte lika kraftigt som betongens tryck- och draghållfasthet.

 

Utifrån jämförelseresultaten så drogs slutsatsen att prestandan och egenskaperna hos klimatförbättrade betongtyper avgörs av vilken typ av ersättningsmaterial som används i betongblandningen samt mängden av dessa material. Återvunnen ballast, slagg och flygaska eller bottenaska bör användas i måttliga portioner för att undvika försämringen av betongens prestanda. Högre utbytesgrad av dessa material leder till lägre prestanda och sämre egenskaper. Att använda återvunnen betong för att ersätta naturligt ballast ger generellt sett sämre prestanda hos betongen vilket kan lindras av användningen av andra ersättningsmaterial som förbättrar betongensegenskaper. 

 

Abstract [en]

Concrete is one of the most important building materials used in the construction industry and it has been used for thousands of years due to its properties that have many suitable applications. Concrete is a product with high carbon dioxide emissions due to the cement used in its production. Cement is a hydraulic binder used to make building materials such as concrete due to its ability to adhere to other materials and bind them together. The main raw material used in the manufacturing of cement is limestone which is burned to create clinker cement and during that process, large amounts of the greenhouse gas carbon dioxide are released.

 

Reducing carbon dioxide emissions linked to the production process of concrete is a crucial step in achieving the Swedish net-zero carbon dioxide emission target. One method of achieving that goal is the use of climate-improved concrete, which is a type of concrete where parts of the cement content are replaced with industrial by-products or waste materials such as slag or fly ash. The use of such materials in the concrete mix results in the reduction of the required amount of cement, which in turn minimizes the carbon footprint of the concrete. 

 

A literature study was conducted where multiple scientific articles were studied. A total of nineteen scientific articles were selected from the studied articles to make a comparison between climate-improved concrete mixtures discussed in these articles. The articles discussed how the use of alternative replacement materials such as fly ash, blast furnace slag, and recycled aggregates affected the concrete's compressive strength, tensile strength, modulus of elasticity, carbonation depth, creep, workability, and drying shrinkage. These concrete properties were then used as parameters for the comparison of climate-improved concrete mixtures from the selected articles. 

 

Interviews were also conducted with some of the climate-improved concrete producers in Sweden to collect data on existing climate-improved concrete products that are already on the market. The companies have been asked about, among other things, what makes their concrete products climate-improved, what replacement materials they use in the concrete mixture, and what are the advantages and disadvantages of using these materials as replacement materials?

 

The comparison of results showed that the use of materials such as fly ash, blast furnace slag, and recycled aggregates had both positive and negative effects on the properties and performance of the concrete depending on the replacement material and the replacement ratio. The use of these materials in large volumes generally had a negative effect on the properties and performance of the concrete. Concrete mixtures containing fly ash showed high compressive and tensile strength values. A deterioration in the modulus of elasticity of the concrete mixtures as well as a generally higher carbonation depth, creep, and drying shrinkage was observed for concrete mixtures that contained a high fly ash content. The workability and consistency of the concrete were also negatively affected by the high volume of fly ash. 

 

The use of slag had a similar effect on concrete properties and performance. The slag use resulted in better strength and a higher modulus of elasticity for the concrete. The use of slag in moderate portions usually has some small negative effects that do not lead to a significant impact on the performance of the concrete. However, the use of slag in large quantities in the concrete mix led to the deterioration of concrete properties such as creep and drying shrinkage.

 

Replacing natural aggregates with recycled aggregates in concrete is a possible sustainable solution to the waste problem from an environmental point of view. However, a general deterioration in the properties and performance of the concrete can be expected when using recycled aggregates. Other materials such as fly ash or slag that improve the concrete properties are used to mitigate the deteriorating effect caused by the use of recycled aggregates. Lower strength values were observed when using recycled aggregates to replace more than 30% of the natural aggregates in the concrete mix. This also led to an increase in the creep and drying shrinkage of the concrete. The workability and consistency of the concrete were not affected as strongly as the compressive and tensile strength of the concrete.

 

Based on the comparison results, it was concluded that the performance and properties of climate-improved concretes are determined by the type of replacement material used in the concrete mix and the amount of these materials. Recycled aggregates, slag and fly ash or bottom ash should be used in moderate portions to avoid the decline in the performance of the concrete. Higher portions of these materials lead to lower performance and poorer properties. Using recycled concrete to replace natural aggregates generally results in poor performance, which can be alleviated using other replacement materials that improve the concrete properties.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
2022. , s. 98
Nationell ämneskategori
Samhällsbyggnadsteknik
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:hig:diva-39775OAI: oai:DiVA.org:hig-39775DiVA, id: diva2:1689354
Ämne / kurs
Byggnadsteknik
Utbildningsprogram
Högskoleingenjör
Handledare
Examinatorer
Tillgänglig från: 2022-08-23 Skapad: 2022-08-22 Senast uppdaterad: 2022-08-23Bibliografiskt granskad

Open Access i DiVA

fulltext(11404 kB)93 nedladdningar
Filinformation
Filnamn FULLTEXT01.pdfFilstorlek 11404 kBChecksumma SHA-512
17bf141b2ac71c89da2da402ef7ae87d2ac977230fcba53fb74b1474c5541d5d61d6a30be570723a1c703737c07bea3b990d46afa7ec4bd9d8753bdca67d2356
Typ fulltextMimetyp application/pdf

Av organisationen
Avdelningen för byggnadsteknik, energisystem och miljövetenskap
Samhällsbyggnadsteknik

Sök vidare utanför DiVA

GoogleGoogle Scholar
Totalt: 93 nedladdningar
Antalet nedladdningar är summan av nedladdningar för alla fulltexter. Det kan inkludera t.ex tidigare versioner som nu inte längre är tillgängliga.

urn-nbn

Altmetricpoäng

urn-nbn
Totalt: 227 träffar
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • harvard-cite-them-right
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • sv-SE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • de-DE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf