Det pågår just nu ett arbete inom byggindustrin att allt mer gå över till en cirkulär ekonomi för att hushålla på världens naturliga resurser. För betongtillverkningen innebär det att försöka ersätta naturballast med återvunnen betong som ballast. Men för tillfället finns det lagkrav som förhindrar att naturballast helt ska kunna ersättas av återvunnen betong som ballast. Det är för att det finns vissa fysikaliska egenskaper, så som att porositeten ökar, som gör att de mekaniska egenskaperna blir sämre när naturballast ersätts med återvunnen betong som ballast. Detta examensarbete utfördes genom experimentella studier. Undersökningen utfördes i mekanik- och betonglaboratorium på Högskolan i Borås. Det utfördes en storskalig gjutningsserie där betongavfall från Ulricehamns Betong AB (UBAB) och Hedareds Sand & Betong AB (HEDA) prövades som ballastersättare till 50 och 100 %. För samtliga försök uppmättes både sättmått och betongens mekaniska egenskaper. Resultaten från betong med återvunnen betong som ballast (RAC) jämfördes med referensbetongen. Referensbetongen är baserad på ett känt- och beprövat originalrecept från UBAB respektive HEDA. Betongen med återvunnen betong som ballast är baserad på modifieringar som gjorts på referensrecept. Målet med studien var att undersöka hur återvunnen betong som ballast i betongblandningen påverkar betongens mekaniska egenskaper så som tryckhållfasthet, spräckhållfasthet och elasticitetsmodul. De testerna utfördes på gjutna cylindrar efter 28 dygn, tryckhållfastheten var också testad efter 7 dygn. Böjdraghållfasthet testades på balkar efter 28 dagar. Sedan utvärderades dessa resultat för att se hur de mekaniska egenskaperna förändras när en större del återvunnen betong som ballast används i recepten. Resultaten varierar litegrann för de olika provningarna. Denna studie styrker tesen att minskningen av tryckhållfastheten, efter 28 dagars härdning, som sker när återvunnen betong som ballast (RCA) används är inom intervallet 5–24 %. Provningarna av elasticitetsmodulen uppvisar liknande tendenser som tidigare forskning då betongen blir lite mindre styv när naturballast (NA) ersätts av RCA. Den styrker även tidigare forskning där böjdraghållfastheten är större vid ökade RCA-mängder. Då det för HEDA-recepten uppvisades en ökning med 9 procentenheter när all NA ersattes med RCA. Spräckhållfastheten uppvisade samma tendenser som böjdraghållfastheten. Det resultatet är däremot inte i linje med vad som har visats i tidigare forskning, då spräckhållfastheten har i de studierna minskat vid högre ersättningsandelar. / Work in the construction industry is currently underway to move to a circular economy to preserve the world’s natural resources. For concrete production this means trying to replace natural aggregate with recycled concrete aggregate. But for the time being there are standard allows that prevent natural aggregate from being completely replaced by recycled concrete aggregate. This is because there are certain physical properties, such as an increase in porosity, which have a negative impact on the mechanical properties when natural aggregate is replaced with recycled concrete aggregate. This thesis is carried out through experimental studies. The study was carried out in the mechanical and concrete laboratory at the University of Borås. Large scale castings were done where concrete waste from Ulricehamns Betong AB (UBAB) and Hedareds Sand & Betong AB (HEDA) were tested as aggregate replacers. For all experiments, both the measurement dimensions and the mechanical properties of the concrete was measured. The results from the recycled aggregate concrete were compared with the reference concrete. The reference concrete is based on an industrially active recipe from UBAB and HEDA. The Recycled Aggregate Concrete (RAC) is based on modifications made on reference recipes. The aim of this study was to investigate how recycled concrete aggregate in the concrete mix affects the mechanical properties of the concrete, such as compressive strength, splitting tensile strength and the modulus of elasticity. They were performed on cylinders at 28 days, the compressive strength was also performed at 7 days. The flexural strength was also tested. Those tests were performed on beams. Then these results were evaluated to see how the mechanical properties change when a greater replacement ratio is used in the recipes. The results vary slightly for the different tests. This study confirms that the decrease in compressive strength, after 28 days hardening, that occurs when Recycled Concrete Aggregate (RCA) is used is within the range 5–24%. The tests of the modulus of elasticity show similar tendencies as previous research because the concrete becomes a little less stiff when Natural Aggregate (NA) is replaced by RCA. It also corroborates previous research where the flexural strength is greater with increased RCA amounts. When the HEDA prescriptions showed an increase of 9 percentage when all NA was replaced with RCA. The splitting tensile strength exhibited the same tendencies as the flexural strength. On the other hand, this result is not in line with what has been shown in previous research, as the splitting tensile strength in those studies has decreased at higher replacement ratios.

Syftet med detta arbete är att undersöka sex olika betongrecept och ingående ballasten för dess frysegenskaperna, tillsammans med deras krympning. Arbetets mål är att göra en beskrivning av hur betong och ballast, bestående av återvunnen ballast, består sig med dess frostbeständighets egenskaper och krympning i jämförelse med recept bestående av naturstensballast. Provkropparna utsätts för olika påfrestningar i laboratoriemiljö där prövningarna utgår från standarder SIS-CEN/TS 12390–9:2016, SS-EN 1367–1:2007 och SS 13 72 15. Projektet är ett samarbete som bedrivs mellan Högskolan i Borås där denna experimentella studie utförs och lokala företag som i detta examensarbete är Ulricehamn Betong och Hedared Sand och Betong. Två referens recept från företagen har använts och utifrån dessa har två nya betongblandningar tagits fram, en med ersättning av naturballast mot 50 % RCA (recycled concrete aggregates) och ett med 100 % ersättning av all ballast med RCA. Betongen benämns recept 1 M50 respektive recept 1 M100. Vattencementtalet för dessa recept har inte förändrats, meningen är att miljöpåverkan av cement inte ökar när naturgruset byts ut eftersom naturgruset är en ändlig vara. Genom ersättning av naturgrus med återvunnen betong värnar man om naturgruset som är en ändlig vara. Ballast klassificeras som frostbeständig om de antingen har en lägre vattenabsorption än 1 % eller uppnår kravet F1 enligt standarden SS 137003:2015, vilket är att ha en lägre massminsking än 1 % efter frys- töprovningen. Ballasten som användes i provningarna bestod av blandade kornfraktioner vars siktkurvan jämförs före och efter frys- töprovningen. NAC (Natural Aggregates Concrete) visar små variationer på före och efter testerna, medan RCA avviker från siktkurvorna. Enligt denna studie uppnår fraktionerna 8–16 mm av recept 1 REF och recept 1 M50 upp till kravet F1. Resultatet på frostbeständigheten av betongen visar att recepten med luftporbildande medel har betydligt högre motstånd mot frostangrepp. Enligt standarden SIS-CEN/TS 12390–9:2016 ska recepten klara kravet på upp 1,0 kg/m2 avflagning efter 56 cykler. I denna studie utsattes betongen för 28 frys- töcykler. Trendlinjen för maxavflagning efter 28 cykler är 0,5 kg/m2. Efter 28 cykler hade recept 1 en avflagning på 0,35 kg/m2 och recept 1 M100 en avflagning på 0,51 kg/m2, medan resterande recept låg över den maximala avflagningen. Krympningen av normal betong 0,5 ‰ vid RF 50 %, vilket för våra provkroppar på 200 mm är 0,1 mm. Recept 2 M50 har enligt våra undersökningar en större krympning under de första 7 dagarna än detta vilket betyder att alla andra recept klarar kraven förutom detta. Att recepten beter sig olika avseende både krympning och svällning beror på att de innehåller olika sorters ballast, som även den kan krympa och påverka betongen. RCA har högre vattenabsorption än den ursprungliga ballasten vilket resulterar i att den har en större torkningskrympning. / The purpose of this work is mainly to investigate six different concrete recipes and aggregates for its freezing properties, together with their shrinkage. The goal is to make a description of how concrete and aggregates, of recycled aggregates, consists with its antifreeze and shrinkage in comparison with the recipe of natural stone aggregates. The specimens are exposed to various strains in laboratory environment according to SIS-CEN / TS 12390–9: 2016, SS-EN 1367–1: 2007 and SS 13 72 15. The project is a collaboration between the University of Borås where this experimental study is conducted and local companies. The companies in this degree project are Ulricehamn Betong and Hedared Sand och Betong. Two reference recipes from these companies have been used and from these, two new recipes have been prepared with new concrete mixes. One with replacement of natural ballast to 50 % RCA (recycled concrete aggregates) and one with 100 % RCA. The water-cement ratio for these recipes are the same as the reference recipes. The intention is that the environmental impact of cement does not increase when the natural gravel is replaced because the natural gravel is a finite product. Aggregates is classified as frost resistant if it has a water absorption lower than 1 % or meet the requirement F1 according to the standard SS 137003:2015, which means having a lower mass reduction than 1 % after freeze-thaw test. The aggregates used in the experiments consisted of mixed fractions and their sieve curve is compared with before and after freeze-thaw test. NAC (Natural Aggregates Concrete) show slight differences before and after tests, while recipes with RCA differ from the sight curves. According to this study only recept 1 REF and recept 1 M50 of the fractions 8-16 mm meets the requirement of F1. The results on the frost resistance of the different concrete recipes show that the recipes with air pore-forming agents have significantly higher resistance against frost attack. According to the standard SIS-CEN / TS 12390–9: 2016, the recipes must meet the requirement of 1.0 kg/m2 flaking after 56 cycles. In this study, the concrete was exposed to 28 freeze-thaw cycles. After 28 cycles, recept 1 had a flaking of 0.35 kg/m2 and recept 1 M100 a flaking of 0.51 kg/m2, while the remaining recipes were above the maximum flaking. The shrinkage of normal concrete is 0,5 ‰ at RF 50 %, which for our test bodies of 200 mm is 0,1 mm. Recept 2 M50 has according to our experiments a bigger shrinkage than this after 7 days, which means that all other recipes meet the requirements except this one. The recipes behave different in terms of both shrinkage and swelling is because they contain different kinds of aggregates, these aggregates can affect the concrete. RCA has higher water absorption than original aggregates, which results in it having a greater drying shrinkage.

Detta examensarbete är baserat på experimentella studier med avsikten att studera skillnaden som uppstår vid användning av superplasticerare på betong med krossad betong samt makadam och sand som ballast, med avseende på arbetbarhet, konsistens samt tryckhållfasthet. Fraktionsfördelningen kommer även analyseras på den krossade betongen i jämförelse med makadamen och sanden. Det utformades fyra olika blandningar där första blandningen var utan superplasticerare och hade makadam som ballast, andra blandningen innehöll superplasticerare samt makadam som ballast, den tredje blandningen var utan superplasticerare och hade krossad betong som ballast, den fjärde blandningen innehöll superplasticerare och hade krossad betong som ballast. Betongens arbetbarhet uppskattades på samtliga blandningar innan konsistensen mättes. Konsistensen mättes i form av sättmått med hjälp av en sättkon. Sedan tillverkades fyra provkroppar av varje blandning där tryckhållfastheten testades. Resultaten som erhållits visade att superplasticerare var mer effektiv på blandningarna med makadam. Betongens arbetbarhet och konsistens förändrades endast marginellt, dock ökade tryckhållfastheten med 28,7 och 23,8% för blandningarna med makadam respektive krossad betong som ballast. Den krossade betongen visade på bra fraktionsfördelning men skiljde sig någorlunda från makadamen, den stora skillnaden fanns i de finare fraktionsstorlekarna. / This thesis is based on experimental studies with the intention of determine the efficiency of Superplasticizer in concrete made with recycled concrete aggregate compared with macadam in terms of workability, consistency and compressice strength. The fraction distribution will also be analysed on the recycled concrete aggregate compared to the macadam. Four different mix designs was made in which the first mix was without superplasticizer and had macadam as aggregates, the second mix contained superplasticizer and also had macadam as aggregates, the third mix was without superplasticizer and had recycled concrete aggregate, the fourth mix contained superplasticizer also had recycled concrete aggregates. The workability of was estimated on all mix designs before the consistency was measured. The slump of all mix designs was measured to determine the consistency. Then four specimens were made from each mixture on which the compressive strength was tested. The results obtained showed that superplasticizers were more effective on the mixtures with macadam as their aggregates. The workability and consistency only changed slightly, the compressive strength increased by 28.7 respectively 23.8% for mixtures with macadam and recycled concrete aggregates. The recycled concrete aggregates showed good fraction distribution but differed quite a bit from the sand and the macadam, the big difference was in the finer fractions.

Detta examensarbete är baserad på experimentella studier. Det handlar om framställning och utvärdering av Självkompakterande Betong (SKB) med hjälp av återvunnen krossbetongballast (eng. Recycled Concrete Aggregate, RCA). I studien ersätts naturballasten i ett betongrecept mot 100 % återvunnen krossbetongballast. Projektet är en del av ett forskningsprogram som heter RE:Concrete och fokuserar på betongens arbetbarhet och tryckhållfasthet. Arbetet genomfördes i samarbete mellan Högskolan i Borås och RISE CBI Betonginstitutet. Syftet med examensarbetet var att framställa en SKB med 100 % RCA. Vidare skulle gjutna kuber ge en tryckhållfasthet som motsvarar 40 MPa efter 7 dygn och 60 MPa efter 28 dygn. Återvinning av byggnadsmaterial är ett hett ämne i dagens samhälle och intresset för det ökar ständigt. Detta arbete handlar om sluten återvinning i den meningen att det har erhållits återvunnen krossbetongballast från bärande element för att tillverka självkompakterande betong för bärande element. Idag finns det en standard i Sverige som reglerar användning av återvunna byggnadsmaterial i betongtillverkningen. Standarden behandlar enbart ersättning av grovballast i begränsade proportioner. Resultaten som har erhållits i arbetet visar att det är möjligt att tillverka en betong för bärande konstruktioner. Det högsta tryckhållfasthetsvärde som har erhållits vid denna studie är 56,1 MPa efter 7 dygn med utbredningsmått som uppfyller kraven för självkompakterande betong, dock hade inte den färska betongen en godtagbar arbetbarhet till följd av hög dos av superplasticerare. I det sista försöket har det uppnåtts ett utbredningsmått på 750 mm med god arbetbarhet och en tryckhållfasthet efter 7 dygn på 26,1 MPa. Det sistnämnda ger en självkompakterande betong med en hållfasthetsklass C20/25. / This project is based on experimental studies. It is about the preparation and evaluation of self-compacting concrete (SCC) using Recycled Concrete Aggregate (RCA), replacing all natural aggregate fractions with 100% RCA. This degree project is part of RE:Concrete and focuses on concrete workability and compressive strength. The work was carried out in collaboration between the University of Borås and RISE CBI Concrete Institute. The purpose of the thesis was to produce a SCC with 100% RCA. Furthermore, cast cubes would give a compressive strength equivalent to 40 MPa after 7 days and 60 MPa after 28 days. Recycling of building materials is a hot topic in today's society, and interest in it is constantly increasing. This work is about closed loop recycling in the sense that RCA has been obtained from supporting elements to make SCC for supporting elements. As of today, there is a standard in Sweden regulating the use of recycled building materials in concrete production. The standard only deals with replacement of coarse aggregates in limited proportions. The results obtained in this work show that it is fully possible to manufacture a concrete for supporting structures. The highest compressive strength value obtained in this study is 56.1 MPa after 7 days with a slump flow meeting SCC requirements, however, this concrete had poor workability due to high dose of superplasticizer. In the last experimental casting, a slump flow of 750 mm has been achieved with good workability and a compressive strength after 7 days at 26.1 MPa. The latter provides a SCC with a strength class C20 / 25.

Syftet med studien är att bedöma miljöpåverkan av tre alternativ av väggelement med olika ballastmaterial. Alternativ 1 har 100% krossad återvunnen betong som ballast. Alternativ 2 har ballast av krossat berg. I alternativ 3 består ballasten av naturgrus i fina fraktionerna och krossat berg i grova fraktionerna. Väggelementet i alternativ 3 är en av produkterna som tillverkas av företaget Hedareds Sand och Betong AB (Heda), ett prefabriceringsföretag i Hedared som ligger ca. 17 km utanför Borås. Återvunnen betong har den självklara fördelen att man undviker deponering av betongavfall. Med mindre kostnader och mindre belastning på miljön bidrar detta till hållbar utveckling inom betongindustri. Som metod har livscykelanalys använts. Livscykelanalys är en metod som används för att bedöma miljöpåverkan av en produkt eller en service under hela eller del av sin livstid. När livscykelanalys används för att jämföra olika produkter, vilket är fallet i den här studien, kan man begränsa att studera del av livstiden. I den här studien har man valt att studera de två första skeden av elementens livscykel, dvs anskaffningen av råvaror och transporter av råvaror till anläggningen där elementen tillverkas. Man har antagit att tillverkningsprocessen för alla tre alternativ är samma, varför man exkluderat detta från livscykelanalysen. De kategorier man har valt att undersöka är: klimatpåverkan, förtunning av ozonlagret, försurning, övergödning, skapande av marknära ozon och abiotiska resursutarmning. I studien har två scenario studerats. Det första är att restbetong transporteras från Hedas anläggning till krossanläggning 18 km bort för att sedan transportera ballasten tillbaka till Heda. I det scenariot har det visat sig att alternativ 1 har lägre påverkan än alternativ 3 i alla kategorier. Detta trots att alternativ 3 har färre transportsträckor än alternativ 1. Men det är alternativ 2 som har lägsta påverkan i alla kategorier. En stark orsak är att alternativ 2 har 80 kg mindre cement per kubikmeterelement än de två andra alternativen som har samma recept förutom ballasten. I det andra scenariot antas att krossningen sker vid Hedas anläggning med mobil krossanläggning. Scenariot uppvisar starkt förbättring av alternativ 1 ur miljösynpunkt. Alternativ 2 har i det nya scenariot högre påverkan än alternativ 1 i två av kategorierna (förtunning av ozonlagret +37 % och övergödning +2 %). I de övriga kategorierna är alternativ 2 fortfarande bättre än alternativ 1, även om skillnaderna är små. Alternativ 3 är sämsta för miljön eftersom det har största påverkan i samtliga studerade kategorierna.   I fem av kategorierna är det cementet som dominerar miljöpåverkan. I den sjätte kategorin, förtunning av ozonlagret, är det transporterna som bidrar mest till miljöpåverkan. Sammantaget är påverkan från ballasten förhållandevis mindre avgörande. Därför kan återvunnen betong som ballast till väggelement bli fördelaktig ur miljösynpunkt om den inte medför ökning av andra råvaror framförallt cement för att kompensera eventuella sämre hållfasthet. Samtidigt om logistiken kring återvunnen betong är optimerat så att det inte medför väsentligt fler och längre transportsträckor. / The aim of the study is to assess the environmental impact of three alternatives of walling with different aggregate. Option 1 has 100% crushed recycled concrete aggregate (RCA). Option 2 has aggregate of crushed rock. In option 3, the aggregate consists of natural gravel in the fine fractions and crushed rock in the rough fractions. The wall element in option 3 is one of the products manufactured by the company Hedareds Sand and Betong AB (Heda), a prefabrication company in the Hedared which is located about 17 km outside Borås. RCA has the obvious advantage of avoiding landfilling of concrete waste. With less costs and less burden on the environment contributes to sustainable development in the concrete industry.   Life cycle assessment has been used as a method. Life cycle assessment is a method used to assess the environmental impact of a product or service throughout or part of its lifetime. When life cycle analysis is used to compare different products, as is the case in this study, it can be limited to study part of the lifetime. This study has chosen to study the first two phases of the life cycle of the elements, i.e. the acquisition of raw materials and the transportation of raw materials to the plant where the elements are produced. It has been assumed that the manufacturing process for all three alternatives is the same, which is why it was excluded from the life cycle assessment. The categories chosen to investigate are: Global warming, ozone depletion, acidification, eutrophication, photochemical oxidation and abiotic depletion.   In the study, two scenarios have been studied. The first is that the concrete waste is transported from Hedas plant to crushing plant 18 km away and then transport the ballast back to Heda. In this scenario, option 1 has been shown to have a lower impact than option 3 in all categories. This is even though option 3 has fewer transport distances than option 1. But it's option 2 that has the lowest impact in all categories. A strong cause is that option 2 has 80 kg less cement per cubic meter element than the two other options which have the same recipe except for the aggregate. In the second scenario, it is assumed that the crushing takes place at Hedas plant with mobile crushing plant. The scenario shows a strong improvement in option 1 from an environmental point of view. In the new scenario, option 2 has a higher impact than option 1 in two of the categories (ozone depletion + 37% and eutrophication + 2%). In the other categories, option 2 is still better than option 1, although the differences are small. Option 3 is the worst for the environment as it has the greatest impact in all the studied categories.  In five of the categories, it is the cement that dominates the environmental impact. In the sixth category, the ozone depletion, it is the transport that contributes most to environmental impact. Overall, the influence of the ballast is relatively less decisive. Therefore, RCA to walling can be beneficial from an environmental point of view if it does not lead to an increase in other raw materials above all cement to compensate for any weaker strength. At the same time if the logistics of recycled concrete is optimized so that it does not involve significantly more and longer transport distances.