Betong är ett av de vanligaste byggnadsmaterialen och har goda egenskaper som hög beständighet, god formbarhet och lång livslängd. Huvudbeståndsdelen cement orsakar däremot en negativ klimatpåverkan där tillverkningen av bindemedlet cement står för cirka 8 procent av världens koldioxidutsläpp. För att minska de stora koldioxidutsläppen finns det alternativa bindemedel där de vanligaste är flygaska och masugnsslagg, vilket är restprodukter från kolkraft- och stålindustrin. Alternativa bindemedel är det mest effektiva sättet på kort sikt att minska klimatpåverkan. Däremot kan inte de alternativa bindemedlen ersätta cement helt utan att tryckhållfastheten försämras, vilket gör att upp till 20 procent vanligtvis ersätts. För att byggbranschen i en större utsträckning ska tillämpa betong med lägre klimatpåverkan är det viktigt att egenskaperna är minst lika bra som hos traditionell betong. Uttorkningsegenskaperna är av stor vikt då uttorkningstiden är styrande för applicering av golvmaterial. När det kommer till hållfasthet tillverkas idag komponenter med överkvalité, vilket gör att en onödigt stor mängd cement används. Ett klimatsmart alternativ skulle vara att ändra nuvarande norm på klassificeringen av hållfastheten. Dagens norm klassificerar hållfastheten vid 28 dygn efter gjutning. Betong fortsätter dock att öka i hållfasthet efter 28 dygn, men ökningen är inte stor hos traditionell betong, medan betong med alternativa bindemedel fortsätter att härda i en högre grad efter 28 dygn. Skulle en klassificering av hållfastheten hos betong med lägre klimatpåverkan bestämmas i ett senare skede som 56 eller 91 dygn, skulle konstruktionens krav fortfarande uppfyllas samtidigt som mängden cement kan reduceras. Idag behöver byggprojekt vänta på uttorkningstiden, vilket medför att ett projekt sällan är färdigt redan vid 28 dygn. Det gör att byggnaden inte belastar betongplattan fullt ut vid 28 dygn och den potentiella hållfastheten behöver inte uppfyllas förrän i ett senare skede. Om hållfasthetsklassen sänks tillkommer dock ett högre vattencementtal, vilket gör att krav på uttorkningsegenskaperna ökar. Tillsammans med Skanska jämfördes i föreliggande arbete betongrecept med lägre klimatpåverkan i tryckhållfasthet och uttorkning. Det var två Portlandkompositcement av typen CEM II/B-M, med cirka 20 procent slagg eller flygaska. De jämfördes även mot en referensbetong av typen CEM II/A-LL. Provkropparna gjöts vid Skanskas betonglabb i Farsta och testades sedan för uttorkning och hållfasthet av auktoriserade företag. Studien tyder på att det inte finns någon anledning att välja bort slagg eller flygaska när det kommer tilltryckhållfasthet och uttorkning. Det går att argumentera för att betong med alternativa bindemedel har högre hållfasthet vid 7 och 28 dygn i jämförelse med traditionell betong i föreliggande arbete, där slaggbaserad betong är cirka 16 procent högre och betong med flygaska är cirka 5 procent högre. Hållfasthetsutvecklingen från 28 till 91 dygn tyder på att betong med alternativa bindemedel ökar med cirka 12 procent medan traditionell betong nästan stannar av, där hållfasthetsutvecklingen är cirka 4 procent. Det går att argumentera för att slaggbaserad betong har cirka 2 och 5 procent snabbare uttorkning vid 35 och 85 dygn i jämförelse med traditionell betong, medan betong med flygaska tenderar att torka ut minst lika bra vid 35 dygn och cirka 3 procent snabbare vid 85 dygn. Resultaten tyder på att vid en minskad hållfasthetsklass skulle betong med lägre klimatpåverkan inte medföra samma förlängda uttorkningstid som en traditionell betong. En klassificering i ett senare skede som 56 eller 91 dygn för betong med lägre klimatpåverkan indikerar på att konstruktionens krav fortfarande skulle uppfyllas, cementanvändningen reduceras och klimatpåverkan minskas. / Concrete is one of the most common building materials and possesses favorable properties such as high durability, good workability, and long lifespan. However, its main component, cement, has a negative climate impact, with cement production accounting for approximately 8 percent of the world's carbon dioxide emissions. To reduce these CO2 emissions alternative binders can be used. The most common being fly ash and blast furnace slag, which are by-products of the coal power and steel industries. Alternative binders are the most effective way to reduce climate impact. Alternative binders cannot completely replace cement without lose strength, which means that up to 20 precent is usually replaced. For the construction industry to more widely adopt concrete with lower climate impact, it is important that the properties are at least as good as those of traditional concrete. Drying properties are crucial since drying time dictates the application of flooring materials. In terms of strength, components are currently manufactured with high qualities, leading to unnecessary large amounts of cement being used. A climate-smart alternative would be to change the current norm for strength classification. Today strength classifies at 28 days after casting. Concrete continues to gain strength beyond 28 days, but the increase is not significant in traditional concrete, whereas concrete with alternative binders continues to cure to a greater extent after 28 days. If the strength classification were determined at a later stage, such as 56 or 91 days, the construction's requirements would still be met while reducing the amount of cement used. Today construction projects need to wait for the drying time, meaning a project is rarely completed at 28 days. This means the building does not fully load the concrete slab at 28 days, and the potential strength does not need to be achieved until a later stage. However, if the strength class is lowered the demands on drying increases. In collaboration with Skanska, concrete with lower climate impact was compered in terms of strength and drying. Two Portland composite cements of the type CEM II/B-M, around 20 percent of slag or fly ash, were compared to a reference concrete of the type CEM II/A-LL. The test specimens were cast at Skanska's concrete lab in Farsta and tested for strength and drying by authorized companies. The study suggests that there is no reason to avoid slag or fly ash concerning compressive strength and drying. It can be argued that concrete with alternative binders has higher strength at 7 and 28 days compared to traditional concrete, with slag-based concrete being approximately 16 percent stronger and fly ash concrete about 5 percent stronger. The strength development from 28 to 91 days indicates that concrete with alternative binders increases by about 12 percent, while traditional concrete almost levels off, with a strength development of about 4 percent. It can also be argued that slag-based concrete has about 2 and 5 percent faster drying at 35 and 85 days compared to traditional concrete, while fly ash concrete tends to dry at least as well at 35 days and about 3 percent faster at 85 days compared to traditional concrete. The results indicate that with a reduced strength class, concrete with lower climate impact would not entail the same extended drying time as traditional concrete. Classification at a later stage, such as 56 or 91 days, for concrete with lower climate impact indicates that the construction's requirements would still be met, cement usage would be reduced, and climate impact minimized.

In 2017, the Swedish Parliament stated a new climate law with the goal that Sweden should be climate neutral by 2045. The concrete industry has developed a roadmap on how the goal for 2045 can be achieved, where one way to reduce the carbon emissions from concrete is by replacing a part of the cement clinker with alternative binders in the concrete mix. Ground granulated blast furnace slag (GGBS), fly ash, silica fume and trass are alternative binders that are possible to use in concrete mixes to reduce the amount of ordinary Portland cement (OPC). GGBS, fly ash and silica fume are by-products from other industries, while trass is volcanic ash that can be extracted. Besides the positive environmental impact that comes from using alternative binders and reducing the amount of cement clinker, the alternative binders have other properties, both positive and negative, that affect the concrete. The aim of this thesis was to investigate whether concrete with alternative binders does fulfill the regulations set by Swedish standards and how concrete with alternative binders does affect the material parameters. The concrete mixes were divided into three different types of concrete: concrete for bridges (w/c ratio 0.4), hydropower structures (w/c ratio 0.45) and wind powerplant foundations (w/c ratio 0.55). A total of seven concrete mixes were cast in a laboratory and the concrete mixes were investigated in the three hardening stages of concrete: fresh, young and hardened. The analyzed material parameters were compressive strength, shrinkage, frost resistance, workability, air voids and temperature development. Beyond the experimental testing, a global warming potential (GWP) comparison was made to compare the reduction of GWP for each concrete mix compared to a reference concrete for each usage area. The mix containing a CEM II/A-V fly ash cement and 15% GGBS showed great potential regarding the different material parameters. This mix, however, is according to Swedish standards not possible to certify for structures in exposure class XF4, such as bridges, but is possible to certify for structures in exposure class XF3, such as wind powerplant foundations. The mix containing 30% GGBS and 5% silica fume also showed beneficiary properties, but superplasticizers are required in this mix to ensure good workability. For hydropower structures, the mix containing 35% GGBS showed a great compressive strength but a high temperature development and low workability. The mix containing trass had a notably low temperature development, but with an increase in shrinkage and low workability. Moreover, all concrete mixes showed a frost resistance which, according to standard, is classified as “Very Good”. / Sveriges regering antog 2017 ett nytt klimatpolitiskt ramverk med målet att Sverige ska ha noll nettoutsläpp av växthusgaser år 2045. Betongindustrin har tagit fram en färdplan för hur betong kan bli klimatneutralt, där ett sätt att reducera klimatpåverkan från betong är att byta ut en del av cementklinkern mot alternativa bindemedel. Mald granulerad masugnsslagg (GGBS), flygaska, silikastoft och trass är alternativa bindemedel som är möjliga att använda i betongblandningar för att reducera mängden Portlandcement. GGBS, flygaska och silikastoft är restprodukter från andra industrier medan trass är en vulkanisk aska som kan utvinnas. Utöver den positiva miljöeffekten som erhålls när alternativa bindemedel ersätter cementklinker, så har de alternativa bindemedlen andra egenskaper, både positiva och negativa, som påverkar betongen. Målet med denna studie var att undersöka och jämföra om betongblandningar där en del av cementklinkern har ersatts med alternativa bindemedel når upp till de krav som ställs i nuvarande regelverk. Utöver det så undersöktes även hur betongblandningarnas materialparametrar påverkades av alternativa bindemedel. Betongblandningarna delades in i tre olika typer av betong: betong för broar (vct 0.4), vattenbyggnader (vct 0.45) och vindkraftverksfundament (vct 0.55), där totalt sju betongblandningar tillverkades i ett laboratorium. Betongblandningarna undersöktes i de tre olika faserna för hårdnande av betong, vilka är färsk, ung och hårdnad betong. De materialparametrar som analyserades var tryckhållfasthet, krympning, frostresistens, arbetbarhet, luftporhalt och temperaturutveckling. Förutom de experimentella testerna gjordes en jämförelse kring hur mycket koldioxid som kan reduceras för varje betongblandning, jämfört med en referensbetong för varje användningsområde. Betongblandningen med ett CEM II/A-V flygaska-cement och 15% GGBS visade stor potential med avseende på de olika materialparametrarna. Denna blandning är dock enligt svensk standard inte möjlig att certifiera för betongbyggnad i exponeringsklass XF4, exempelvis broar, men kan certifieras för betongbyggnad i exponeringsklass XF3, exempelvis fundament för vindkraftverk. Blandningen med 30% GGBS och 5% silikastoft visade även positiva egenskaper, men flyttillsatsmedel måste användas i denna blandning för att erhålla en god arbetbarhet. För vattenbyggnadsbetong så visade blandningen med 35% GGBS en hög tryckhållfasthet, men samtidigt en hög temperaturutveckling och en låg arbetbarhet. Blandningen med trass hade en noterbart låg temperaturutveckling, men med ökad krympning samt låg arbetbarhet. Avslutningsvis så uppvisade alla blandningar en frostresistens som enligt standard klassificeras som ”Mycket bra”.

Vid utvidgning av befintliga hamnar kan den relativt nya metoden stabiliserade/solidifierade (S/S) förorenade muddermassor användas i anslutning till spont. S/S metoden används för att binda föroreningarna fysikaliskt eller stänga in dem samt för att förbättra massornas hållfasthets- och deformationsegenskaper. Istället för att deponera dessa, ofta förorenade, muddermassor till ett högt pris kan det återanvändas i hamnkonstruktionen som ett byggmaterial. Det finns få rapporter som behandlar stabiliserade massor i anslutning till spont och hur de samverkar, vilket gör att det inte finns tydliga riktlinjer för hur metoden ska användas. Dessutom finns det stora osäkerheter kring hur utvecklingen av den odränerade skjuvhållfastheten ökar över tid och hur den kan tas hänsyn till vid projekteringen och därför kan metoden inte utnyttjas på ett effektivt sätt. Den odränerade skjuvhållfastheten utvärderas som halva tryckhållfastheten. Syftet med studien är att kunna prognostisera hur jordtrycket mot en spont beror på de S/S -behandlade muddermassornas egenskaper. Vidare har en projekteringsmetodik till S/S massor i anslutning till spont föreslagits. För att svara på detta har en litteraturstudie gjorts för att samla bakgrundsinformation och skapa en djupare förståelse för ämnet. Därefter gjordes en parameterstudie i FEM-programmet PLAXIS. Resultatet från parameterstudien kunde sedan jämföras med tidigare fält- och laboratorieförsök där egenskapernas förändringar över tid har studerats. Med detta som bakgrund kunde en projekteringsmetodik föreslås. Muddermassorna kan initialt liknas vid en vätska som orsakar ett hydrostatiskt tryck mot sponten. Med tiden kommer massorna härda och därigenom ökar hållfastheten, detta gör så att det horisontella jordtrycket minskar samtidigt som en vertikal pålastning sker vilket ökar det horisontella jordtrycket. Från litteraturstudien kunde det även ses att muddermassornas slutgiltiga hållfasthet och tillväxt beror på bindemedelsmängd och kombination som i sin tur måste anpassas efter muddermassornas vattenkvot och organisk halt. Från parameterstudien kan slutsatsen dras att en av faktorerna som har en större påverkan är hur hög skjuvhållfastheten är efter första härdningen när alla muddermassor har pumpats på plats samt förhållandet mellan skjuvhållfastheten och elasticitetsmodulen och hur de utvecklas. I den föreslagna projekteringsmetoden rekommenderas att dräneringstyp odränerad A och materialmodell Mohr-Coulomb ska användas vid simuleringar. Då det finns så stora osäkerheter kring S/S muddermassor anses materialmodell Mohr-Coulomb vara fullt tillräcklig jämfört med andra mer avancerade modeller då det finns stora osäkerheter kring indatan. Dräneringstyp odränerad A är den mer avancerade dräneringstypen av de tre och tar hänsyn till fler parametrar. Eftersom det kommer ske en utveckling av friktionsvinkel kommer modellen ge en bättre representation. / When expanding existing ports, the relatively new method ofvstabilized/solidified (S/S) contaminated dredged material can be used in connection with a sheet pile wall. The S/S method is used to physically bind the contaminants or trap them and to improve the strength and deformation properties of the masses. Instead of depositing these, often polluted, dredged materials at a high price, it can be reused in the port construction as a buildingmaterial. There are few reports that deal with stabilized masses in connection with a sheet pile wall and how they interact, which means that there are no clear guidelines for how the method should be used. In addition, there are great uncertainties about how the development of the undrained shear strength increases over time and how it can be taken into account in the design and therefore the method cannot be used in an efficient manner. The undrained shear strength is evaluated as half of the compressive strength. The purpose of the study is to be able to forecast how the earth pressure against a sheet pile wall depends on the properties of the S/S-treated dredged material. Furthermore, a design methodology for S/S material in connection with sheet pile wall has been proposed. To answer this, a literature study has been done to gather background information and create a deeper understanding of the subject. A parameter study was also done in the FEM-program PLAXIS. The results from the parameter study could then be compared with previous field and laboratory experiments where the changes in properties over time have been studied. With this as a background, a design methodology could be proposed. The dredged masses can initially be likened to a liquid which causes a hydrostatic pressure against the sheet pile wall. Over time, the masses will harden and thereby increase the shear strength, this means that the horizontal earth pressure decreases at the same time as a vertical loading takes place, which increases the horizontal earth pressure. From the literature study, it could also be seen that the final shear strength and growth of the dredged material depends on the amount of binder and combination, which in turn must be adapted to the water content and the organic content. From the parameter study, it can be concluded that one of the factors that has a greater impact is how high the shear strength is after the first hardening when all dredged materials have been pumped in place and the relationship between the shear strength and modulus of elasticity and the development. In the proposed design method, it is recommended that drainage type undrained A and material model Mohr-Coulomb should be used in simulations. As there are such large uncertainties regarding S/S dredged materials, the Mohr-Coulomb material model is considered to be fully sufficient compared with other more advanced models as there are large uncertainties regarding the input data. Drainage type undrained A is the more advanced drainage type of the three tested and takes the materials friction angle into account. Which will give a better representation.