I dagens samhälle är miljöfrågor mycket aktuella, vilket innebär att byggindustrin börjat söka sig till mer miljövänliga och hållbara byggmaterial. Enligt Svenskt trä (2020a) är trä ett mycket mer miljövänligt byggmaterial än flera andra på marknaden, därför har det blivit mer och mer populär. Enligt lag måste dock byggnader ha ett tillräckligt brandskydd för att skydda människa och konstruktion. Denna studie utförs på uppdrag av företaget Martinsons. Studien syftar till att skapa en större kunskap om inbränning i trä kan motverkas av ett täckande slitskikt av betong eller gjutasfalt, samt få en förståelse för vilka effekter betong och gjutasfalt bidrar med när de verkar som skydd. Slitskikten används bland annat som beläggning på trädäck i parkeringshus, beläggning på tak, terrasser och balkonger vid husbyggnad samt pågjutning på bjälklag. Studien bygger på laborativa försök utförda i konkalorimeter där prover av sammansättningenbetong/gjutasfalt-trä och betong-bitumenbaserad bromatta-trä undersökts. Proverna består av olika tjocklekar på material och provas under olika tidsintervall för att skapa en förståelse för när inbränning sker och hur mycket.Alla prover utsätts för heat flux av 50 kW/m2 eftersom det motsvarar en relativt stor bilbrand som kan förekomma i ett parkeringshus. Resultatet visar att ett lager betong eller gjutasfaltmed tjocklek 50 mm är tillräckligt för att motverka inbränning i trä under 60 minuter i konkalorimetern, ett 50 mm tjockt lager skyddar dock inte under mycket längre än denna tid. Vidare visar studien att 40 mm gjutasfalt skulle kunna vara tillräckligt som skydd under 60 minuter, här behöver dock ytterligare prover genomföras med samma sammansättning för att säkerställa detta påstående. Provformen för gjutasfaltproverna var inte tillräckligt funktionsduglig för att ge optimala förutsättningar för försöken och kan därför ha orsakat felaktiga resultat. Resultatet visar att inbränning i trä är större för betong än för gjutasfalt efter 90 minuter trots att gjutasfalt både smälter och antänder vid tillräckligt hög värmepåverkan. Betong bör anses vara det slitskikt som är bäst ur brandsynpunkt. Materialet är obrännbart och antänder inte andra material. Gjutasfalt skyddar det underliggande träet bättre mot inbränningmen däremot smälter och antänder gjutasfalten vid värmepåverkan. Detta kan leda till att träytanpå ett lutande golv exponeras för värme tidigare än önskat. Eftersom perfekta miljöer och förutsättningar nästan är omöjliga att skapa anses därför betong som ett säkrare alternativ. Föratt helt säkerställa denna slutsats måste dock fler analyser genomföras och provbitarna vara avstörre storlek. Metoden som används för att besvara frågeställningarna anses vara tillräcklig gällande betong men inte fullt ut för gjutasfalt. Den skyddande isoleringen kring provet antändes av gjutasfalten samt spred flammor på ett olämpligt sätt. Eftersom detta utgjorde en säkerhetsrisk kunde inte alla prover för gjutasfalt genomföras. En bättre utformad provform för att hålla gjutasfalten intakt vid värmepåfrestning hade gett ett mer optimalt resultat. Studien har dock öppnat upp för nya frågeställningar och funderingar till fortsatta försök inom området, samt gett en förståelse kring hur materialen skyddar vid brand och reagerar på värme.

Uppvärmningen av gjutasfalt har traditionellt sett skett med fossila bränslen. Projektet SMMART undersöker möjligheterna att med inblandning av magnetit i asfaltsmassan kunna nyttja mikrovågsteknik för uppvärmning. Detta examensarbete är uppdelat i två delar. Första delen behandlar uppvärmningen av magnetitinblandad asfaltsmassa och andra delen avsvalningsförloppet vid utläggning. Del 1 Numeriska tredimensionella simuleringar med simuleringsverktyget COMSOL Multiphysics har utförts för att undersöka hur uppvärmningen påverkar temperaturskillnaden mellan den inblandade magnetiten och resterande asfaltsmassa. Detta görs för att höga temperaturskillnader kan orsaka koksning. Simuleringarna utförs som ett värmeöverföringsproblem där tillförseln av mikrovågsenergi simuleras som att magnetitkornen avger en viss effekt.  Resultatet visar på att temperaturskillnaden i hög grad beror på avståndet mellan magnetitkornen. Där framförallt höga vikt-% magnetit och små kornstorlekar på magnetiten påverkar avståndet och ger små temperaturskillnader. Detta resulterar i att den magnetitinblandade asfalten kan betraktas som ett kontinuum för höga vikt-% magnetit och mindre kornstorlekar på magnetiten.  Vidare undersöks om det finns någon optimal vikt-% magnetit vid uppvärmning av asfaltsmassan. Resultatet visar att det ur en värmeöverföringssynpunkt inte finns några begränsningar för hur mycket magnetit som kan blandas in.   Del 2 Ett fältförsök utfördes i Kungälv där både magnetitinblandad gjutasfalt och traditionell gjutasfalt lades ut. Båda asfaltstyperna tillverkades och värmdes upp i ett traditionellt gjutasfaltverk och utläggning skedde på Nordreälvsbron i Kungälv. Temperaturen mättes genom att temperaturgivare göts in i asfalten varefter mätvärden registrerades på olika höjdnivåer. Resultatet visade i stort på att den magnetitinblandade gjutasfalten avsvalnade långsammare än den traditionella, även om osäkerheter förekommer. Till exempel vad gäller nederbörd som påverkade asfaltstyperna olika.  Numeriska endimensionella simuleringar med simuleringsverktyget COMSOL Multiphysics har utförts för att jämföra med uppmätta värden från fältförsöket. Här konstateras att temperaturerna i den simulerade modellen avtar snabbare än vad som uppmätts i fältförsöket. Precis som vid fältförsöket noterades att den magnetitinblandade gjutasfalten svalnade av långsammare än den traditionella gjutasfalten. Osäkerheter vid modelleringen rör framförallt modellparametrarna.

Mastic asphalt is a material which in Sweden mainly is used as coating for bridges, parking decks, courtyards and terraces. Mastic asphalt is a material built-up by a combination of bitumen (a type of binder), well-graded aggregate (consists of both coarse and fine ballast), filler, sand and sometimes also fine graded macadam. Mastic asphalt is described as a material which in Sweden have potential to expand further.  At the same time, it is becoming increasingly popular to construct buildings with solid timber frames. In 2019, the Swedish market for forestry and algaculture was analyzed, after which cross-laminated timber proved to be the construction-material that increases most in popularity. In constructions, mastic asphalt and timber may be combined. In Växjö Sweden for example, a parking deck called Limnologen is constructed with both timber frames and mastic asphalt as pavement. Another example were mastic asphalt and timber have been combined is an enormous car park built in Studen, Switzerland, which have 2142 parking lots. The aim of this master thesis was to develop a temperature-dependent thermal conductivity (for mastic asphalt BPGJA-11) which resulted in temperature development curves that correlated well with the results presented in Ellinor Sanned’s bachelor thesis “Insulation of timber with concrete and cast asphalt”. Sanned performed laboratory work were two different samples of mastic asphalt was tested in a cone calorimeter. The cone calorimeter was set to 51 kW/m2 and Sanned measured the temperature development beneath the mastic asphalt. The thermal conductivities for mastic asphalt were, in this master thesis, developed by using inverse calculation in the finite element program TASEF (Temperature Analysis in Structures Exposed to Fire). To form a reliable setup in TASEF, a sensitivity analysis was initially conducted. Information regarding thermal properties of mastic asphalt at elevated temperatures was in general considered challenging to find. Due to this, assumptions of the parameters set in TASEF had to be made. The thermal conductivities were developed at 0 ℃, 300 ℃ and 660 ℃. The results indicates that the thermal conductivity of the mastic asphalt (BPGJA-11) tested by Sanned decreases between 0 ℃ and 300 ℃, and then more or less stabilizes.  The presented thermal conductivities should however be used with great caution. The reason for this is due to uncertainties in the experimental cone calorimeter results, uncertainties within the setup in TASEF as well as within the specific method used. In particular the application on materials which both melts and boils (such as mastic asphalt) should be made with great care. To increase the reliability of the results, more research and laboratory work should therefore be performed within the area.  The method used within this master thesis (inverse calculation using TASEF) is simple and cost effective when determining the thermal conductivity. / Mastic asphalt (som i denna sammanfattning benämns som gjutasfalt) är ett material som i Sverige huvudsakligen används som beläggning för broar, parkeringshus, gårdsplaner och terrasser. Gjutasfalt är ett material som är byggt upp av en kombination av bitumen (en typ av bindemedel), välgraderat stenmaterial (består av både grov och fin ballast), filler, sand och ibland även finmakadam. Gjutasfalt beskrivs som ett material som i Sverige har stor potential att expandera.  Samtidigt blir det alltmer populärt att konstruera byggnader med solida träkonstruktioner. År 2019 analyserades den svenska marknaden för skog och lantbruk, varpå kors-laminerat trä visade sig vara det konstruktionsmaterial som ökar mest i popularitet.  I konstruktioner kan gjutasfalt och trä kombineras. Parkeringshuset Limnologen i Växjö Sverige är ett exempel på en träkonstruktion som kombinerats med gjutasfalt som beläggning. Ett annat exempel är ett enormt parkeringshus i Studen, Schweiz, som har 2142 parkeringsplatser.  Målet med denna masteruppsats var att bestämma den temperaturberoende termiska konduktiviteten (för gjutasfalt BPGJA-11) vilken resulterar i en temperaturutvecklingskurva som korrelerar väl med resultaten presenterade i Ellinor Sanneds examensarbete ”Isolering av trä med betong och gjutasfalt”. Sanned genomförde en laboration där två olika prov av gjutasfalt testades i en konkalorimeter. Konkalorimetern var inställd på 51 kW/m2 och Sanned uppmätte temperaturutvecklingen på undersidan av gjutasfalten.  De termiska konduktiviteterna för gjutasfalt i denna masteruppsats arbetades fram genom ”inversberäkning” i det finita elementprogrammet TASEF (Temperature Analysis in Structures Exposed To Fire). För att bilda en tillförlitlig uppsättning i TASEF, genomfördes inledningsvis en känslighetsanalys. Information gällande termiska egenskaper av gjutasfalt vid förhöjda temperaturer var generellt sätt svåra att finna. För parametrarna som användes i TASEF gjordes därför antaganden.  De termiska konduktiviteterna arbetades fram vid 0 ℃, 300 ℃ and 660 ℃. Resultaten indikerar att den termiska konduktiviteten för den gjutasfalt (BPGJA-11) som testades av Sanned minskar mellan 0 ℃ och 300 ℃, för att därefter mer eller mindre stabiliseras. De termiska konduktiviteterna som har presenteras bör dock användas med stor försiktighet. Anledningen till detta beror på osäkerhet för de resultat som presenterades av Sanned, osäkerheter för uppsättningen i TASEF samt för den specifika metod som används. Speciellt anbefalles försiktighet med att använda metoden för material som både smälter och kokar (såsom gjutasfalt). För att öka resultatens tillförlitlighet bör därför mer forskning och laboratoriearbete utföras inom området. Metoden som har använts inom denna masteruppsats (inversberäkning med TASEF) är enkel och kostnadseffektiv för att bestämma den termiska konduktiviteten.