Examensarbetet har genomförts som en del av ett projekt inom COWI AB. Projektets mål var att ta fram ett effektivt byggsystem där bjälklag utförs som prefabricerade element av högpresterande betong med sparkroppar av cellplast. I konceptet ingår att installationer skall så långt det är möjligt monteras i fabrik för att minimera montage och arbetsmoment på byggarbetsplatsen. Detta för att minska montagetider och eventuella fel som är en del av beställarens vision för att effektivisera byggandet. Denna rapport kommer att fokusera på den nya bjälklagstyp som ska ingå i byggsystemet som COWI har haft i uppgift att utveckla till kunden. Då examensarbetet endast innefattar 10 veckor så har det inte funnits utrymme att ta del av flera byggnadsdelar till byggsystemet. Då bjälklaget erbjuder den största utmaningen i detta projekt så har fokus lagts vid att grundligt utreda dess kapacitet och potential. Detta har resulterat i handberäkningar samt analyser med Strusofts finita element program FEM-design. Studien visar att det är möjligt att konstruera ett bjälklag i syfte att göra håltagningar för installationer till bostäder. Bjälklagselementet är dimensionerat enligt gällande regelverk och optimerat med hänsyn till bruk- och brottgränstillstånd.

A development project was undertaken within the consortia formed by Polygon and AK-konsult. The aim of this project was to map out the impact of humidity leakages on the result of humidity measurements in concrete slabs according to the so-called RBK-method. It is behind the idea of this development project that the main purpose of this thesis can be derived from. For instance, an evaluation of already existing data material from a RBK-measurement has been done. A method has been retrieved in order to compare the trend of the measured values of the relative humidity with the trend of the expected values of the relative humidity during the drying process. The main goal has been to implement this method as an instrument to analyze the actual drying process. A survey study was undertaken among the employees of the consortia in order to point out the differences that arise during the installation of the measurement equipment prior to measurement according to the RBK-method. The result of the survey has been summarized and analyzed in purpose to catch a wider glimpse over the different kinds of variables that might have an impact on the result from a RBK-measurement. The outcome from the study of the existing measurement data shows that some of the measurement spots tends to dry out faster than the calculated drying process, while other spots indicates a slower drying process. Three of them actually pointed out that they were under humidity, which implies that they still hadn’t reached the stadium of moisture equilibrium with the concrete. The main reason behind the observed discrepancies might have its explanation in the fact that measurement wholes that have been subjected to a big humidity leakage. The consequence of measurement spots subjected to big humidity leakages, is that the measured value of the relative humidity turns out to be much lower than the actual level of the relative humidity in the concrete. An observation has been made in the plausibility analysis and in the Vaisalaproject that the normative equilibrium time exceeds the number of three days that’s been ordained by RBK. A further study of the normative equilibrium time can thereby be recommended to clarify if it still can be compatible with the different kinds of concrete classes of today.

Användandet av betong som ersättare för stål vid produktionen av vindkraftverkstorn har ökat den senaste tiden. Betongtorn är betydligt billigare än ståltorn men problem som sprickbildningar, frostsprängningar och följaktligen armeringskorrosion har uppstått bl a på grund av vibrationer från rotorn. I fundamentet i vindkraftverk kan ovan nämnda problem också uppstå och det uppfyller således inte alltid funktionskraven. Det här examensarbetet undersöker möjligheten att eliminera dessa problem genom att använda en sorts högpresterande betong kallad UHPC 2.2 med syntetfiberarmeringen, STRUX. Jämförelser mellan tidigare empiri om högpresterande betong och laborativa tester på UHPC 2.2 visar att den senare är beständigare och ger möjligheter till en större sprickfrihet. Sammanfattningsvis har den högpresterande betongen med fiberarmeringen STRUX visat sig vara en konkurrenskraftig möjlighet på marknaden. / The use of concrete has recently increased as a replacement to steel for the construction of towers for wind power plants. However there are problems such as cracking or frost scaling and finally corrosion of reinforcement, partly due to vibrations caused by the power plants' blades. In the foundation of power plants, the above problems also occur and do not always fulfill the functional requirements. This thesis investigates the possibility to eliminate these problems by using a special kind of high-performance concrete called UHPC 2.2 with synthetic fiber reinforcement, STRUX. When comparing previous empirics about regular concrete with laboratory tests on this high-performance concrete, we find that the later is more durable. In summary, the high-performance concrete with fiber reinforcement STRUX is shown to be a competitive market opportunity.

It is a well-known problem that concrete needs to be made more efficient and that it is the large consumption of cement that is the major contributing factor to the nearby need. There is a zero vision of a climate-neutral concrete where all CO2 emissions in the life cycle of the concrete are to be reset by 2050. It is a question of improving, above all, the process of handling CO2 in the production of cement. This study tackles CO2 emissions from the concrete from a holistic perspective, by exploring optimization possibilities when implementing a newly developed concrete in residential buildings, called Ultra High Performance Concrete (UHPC). While it should be a better alternative for the climate, it should also require less material consumption and be more cost-effective in order to create a competitive alternative to the conventional alternative today, called Normal Concrete (NC). UHPC is during a development phase regarding optimization opportunities and it has been proven in several studies to be able to relate better to a sustainable design, based on a total life cycle progression. This applies above all to large and robust bridge structures where large volume differences are available. The idea behind this study is to highlight the question of whether there is an opportunity to get similar results in the construction of less robust components in residential buildings, since the problem with the mix design for UHPC has been the overall high cost in relation to NC. In recent years, this cost has been reduced and now there are opportunities to effectively introduce UHPC into another segment.In this study, columns and beams were dimensioned in a residential NC building and a residential UHPC building with ETABS (CSI 2019). Furthermore, the components of the buildings were compared, based on the aspect of a sustainable design from a total LCA. What was investigated were the differences in total material consumption, CO2 emissions, and costs.The study showed that the UHPC components were better based on all aspects after its total LCA. The total cement consumption was larger, but the building received at the same time an estimated double the lifespan of the NC- building. The total material consumption in the form of total component volumes became smaller, the total annual CO2 emissions became smaller and the total annual costs became smaller as well. / Det är ett välkänt problem att betong behöver klimateffektiviseras och att det är den storacementkonsumtionen som är den stora bidragande faktorn till det närliggande behovet. Detfinns en nollvision om en klimatneutral betong där alla CO2- utsläpp under betongenslivscykel (LCA), ska nollställas fram till år 2050. Det är en fråga om att framför allt förbättraprocessen gällande hantering av CO2 vid produktion av cement. Den här studien angriperCO2- utsläppen från betongen ur ett helhetsperspektiv, genom att undersökaoptimeringsmöjligheter vid implementering av en nyutvecklad betong i bostadshus, kalladUltra High Performance Concrete (UHPC). Samtidigt som den ska vara ett bättre alternativför klimatet, ska den också kräva mindre materialåtgång och vara mer kostnadseffektiv föratt kunna skapa ett konkurrenskraftigt alternativ till det konventionella alternativet idag,kallad Normal Concrete (NC). UHPC är under en optimeringsfas och den har bevisats i flerastudier kunna förhålla sig bättre till en hållbar design, utifrån en total LCA. Det gäller framförallt stora och robusta brokonstruktioner där stora volymskillnader är disponibla. Tankenmed den här studien är att lyfta fram frågan om det finns möjlighet att få liknande resultatvid byggnation av mindre robusta komponenter i bostadshus, i ju med att problemet medmix-designen för UHPC, har varit den generella höga kostnaden i förhållande till NC. Påsenare år har den kostnaden kunnat reduceras och nu finns möjligheterna att effektivtkunna införa UHPC till ytterligare ett segment.I studien jämfördes pelare och balkar i ett UHPC- hus med motsvarande komponenter i ettNC- hus utifrån aspekten en hållbar design, ur en total LCA. Husen dimensionerades i ETABS(CSI 2019) utefter samma förutsättningar med hänsyn till kravet på bärförförmågorna. Detutgjorde skillnader hos volymerna på komponenterna, som således påvisade hurmaterialåtgången förändrades. CO2- utsläppen och kostnaderna påverkades avbetongkompositionerna och skillnaderna hos de materiella egenskaperna av respektivebetongtyp. I slutändan redovisades vilken betongtyp som genererade minsta och störstaårliga CO2- utsläpp och kostnader.Resultatet visade att UHPC- komponenterna minskade den totala betongåtgången underbyggprocessen med 27,1%, samt minskade armeringsåtgången med 12,0%, men attcementåtgången nästan fördubblades och motsvarade en ökning på 99,4%. CO2- utsläppenvart således betydligt större efter byggprocessen, men i förhållande till ett totaltlivcykelförlopp, minskade de totala årliga utsläppen med 18,8%. Det fanns en kritisk punktdär UHPC- komponenterna måste ha en LCA på minst 97,5 år i förhållande till NCkomponenternas LCA på 60 år, för att vara mer lönsamma utifrån totala CO2- utsläpp.Kostnaderna vart också betydligt större för UHPC- komponenterna efter byggprocessen,men efter en total LCA, minskade de totala kostnaderna med 39,0%. Det fanns en kritiskpunkt, där LCA- förloppet måste uppgå till minst 73,2 år i förhållande till NCkomponenternas LCA på 60 år, för att vara mer lönsamma utifrån totala kostnader.Enligt det framtagna resultatet fanns det goda möjligheter för pelare och balkar i UHPChuset att förhålla sig bättre utifrån en hållbar design, än vad motsvarande komponenter förNC- huset gjorde, efter en total LCA. Pelare och balkar i bostadshus kan bli ett nytt segmentatt introducera UHPC till, även om pålitligheten för studien är begränsad av betydelsefullafelkällor och tillgängliga kunskaper inom området för närvarande.

Idag är intresset för högpresterande betong (HPB) växande runt om världen då fördelarna är många, eftersom slankare, tätare, starkare och lättare konstruktioner kan tillverkas.   Detta examensarbete handlar om materialförsök och modellering för en typ av HPB som ska användas i husbyggnation. Arbetet inleddes med materialförsök i färskt tillstånd, där god gjutbarhet och konsistens eftersträvades. Utgångspunkten var från ett grundrecept med två olika ballastsorter (slaggballast med flygaska och krossballast från asfaltindustrin med silikastoft), vilka namngavs till pilotförsök 1 och pilotförsök 2. Vidare valdes pilotförsök 1 att provas i hårdnat tillstånd då det visades att det var mer ekonomiskt lönsam eftersom ballasten inte behövde siktas, lägre vct tillhandhölls och att flygaskan som användes i pilotförsök 1 är billigare än silikastoft som användes i pilotförsök 2. Resultaten efter 28 dygn för de materialförsök som utfördes i hårdnat tillstånd var: Tryckhållfasthet; 141,9 MPa Draghållfasthet; 7,0 MPa Böjdraghållfasthet; 10,0 MPa Elasticitetsmodul; 46,4 GPa Krympning efter 56 dygn; 0,5 ‰ Samtliga försök utfördes enligt svenska standarder (SS).   Dessutom vidareutvecklas och förbättrades ett redan arkitektoniskt gestaltat Attefallshus ur ett konstruktions- och hållbarhets perspektiv, där fokus låg på transport- och produktionsförutsättningar. Det resulterade i att horisontella avstyvningar tillades i väggelementen för att öka styvheten och minska risken för brott under transport och produktion. Huset är tänkt att produceras med prefabriceringsteknik. Avslutningsvis modellerades ett oarmerat väggelement i FE-programmet Abaqus under linjärt elastiskt tillstånd. Vid modelleringen användes de materialparametrar som erhölls från materialförsöken.  Det resulterade i att deformationer, spänningar samt knäcknings- och bucklingsanalys kunde redas ut. Väggelementen i huset klarar normenliga laster enligt modelleringen. / Nowadays the interest for high-performance concrete (HPC) is growing around the world as the benefits are many, for example slender, denser, stronger and lighter structures can be manufactured.   This thesis is about material and design experiments for a type of HPC to be used in building construction. The work began with materials experiments in the fresh state, where good workability and consistency were tried to be obtained. The starting point was from a basic recipe with two different aggregate types (slag aggregates with fly ash and crushed aggregates from the asphalt industry with silica fume), which were named as the pilot test 1 and the pilot test 2. Furthermore pilot test 1 was elected to be tested in hardened state as it turned out to be more economically profitable, had a lower vct, and that the flyash was cheaper than the silica fume used in the pilot test 2. The results after 28 days when the materials experiments were carried out in the hardened state were: Compressive strength; 141,9 MPa Tensile strength; 7,0 MPa Flexural strength; 10,0 MPa Modulus of elasticity; 46,4 GPa Shrinkage after 56 days; 0,5 ‰ All experiments were performed according to Swedish standards SS.   Moreover, an existing architecturally portrayed Attefallshus was further developed and improved from a design and a strength perspective that mainly focused on transport and production. It resulted in the horizontal stiffeners to be installed in the wall elements to increase rigidity and reduce the risk of breakage during shipment and production. The house is intended to be built with prefabrication technology. Finally the unreinforced wall elements were modeled in the FE program ABAQUS under linear elastic condition. During modeling the material parameters obtained from material tests were used in the model. Consequently, strain, stress and buckling analysis could be made. The wall sections in the house met the norm loads according to the model.