När en ny plattrambro byggs påverkas miljön på ett negativt sätt, detta eftersom den kräver stora mängder betong och armeringsstål. En av betongens huvudsubstanser är cement som står för en betydande del av det globala koldioxidutsläppet. Även stålet släpper ut en stor mängd koldioxid vid tillverkning. Plattrambroar dimensioneras ofta efter L100 vilket innebär en förväntad livslängd på 120 år. Men med dagens utförande på plattrambroar är det svårt att uppnå den förväntade livslängden då broarnas beläggning och kantbalkar slits sönder efter 30-40år. Denna rapport tar upp nya lösningar på plattrambrons konstruktion där modern injekteringsbetong kommer att användas istället för den konventionella anläggningsbetong som idag används för att bygga plattrambroar. Den moderna injekteringsbetongen har många fördelar jämfört med en konventionell anläggningsbetong. Dels används en grövre ballast i injekteringsbetongen, vilket medför en mindre krympning. Den moderna injekteringsbetongen har även en lägre cementhalt vilket är fördelaktigt ur miljösynpunkt. När en plattrambro gjuts med modern injekteringsbetong väljs i detta fall beläggningen bort för att kunna dra ner på underhåll. Istället ökas täckande betongskiktet med 10 mm för att klara av slitaget från vägtrafiken som belastar den. Även rostfri armering kommer att placeras i bron gjuten med modern injekteringsbetong för att inte riskera att armeringen utsätts för korrosion. Rapporten visar att besparingar kan göras både med avseende på kostnad och likaså miljö. Detta genom att ändra det material och det geometriska utförandet vid projektering och produktion av en plattrambro. Plattrambro, modern injekteringsbetong, rostfri armering, betong, koldioxid. / When a new slab-frame bridge is being built the environment is affected in a negative way. This is because it requires a large amount of concrete and reinforcement. One of concrete’s main ingredients is cement which stands for a significant share of the global carbon dioxide emissions. Also the steel is emitting a large amount of carbon dioxide in the production. Slab-frame bridges are often designed for L100, which means a life expectancy of 120 years. But with today’s version of slab-frame bridges it is difficult to achieve when the coating and edge beams are torn after 30-40 years. This report discusses new solutions to the construction of the slab-frame bridge, where modern prepact concrete will be used instead of the conventional construction concrete that today is used to build a slab-frame bridge. The modern prepact concrete has many advantages over the conventional construction concrete. Firstly, coarse aggregate is used in the prepact concrete which results in less shrinkage. Secondly, the production of modern prepact concrete uses much less cement content which is beneficial from an environmental standpoint. When a slab-frame bridge is cast with modern prepact concrete the coating will in this case be removed in order to cut down on the maintenance. Instead the concrete cover layer will be increased by 10 mm to manage the wear from road traffic. Also stainless steel reinforcement will be placed in the bridge cast with modern prepact concrete to avoid the risk of reinforcement exposed to corrosion. The report shows that savings can be made both in terms of cost and also the environment. This is by changing the materials and the geometric arrangements for the design and construction of a slab-frame bridge. Slab-frame bridge, modern prepact concrete, stainless steel reinforcement, concrete, carbon dioxide.

Gamla Årstabron i Stockholm uppvisade efter 80 år i drift omfattande skador på de bärande betongkonstruktionerna enligt en utredning som genomfördes 2006 av dåvarande Carl Bro AB på uppdrag av dåvarande Banverket Region Öst. Det konstaterades att omfattande reparationer och förstärkningar av brons betongvalv var nödvändiga för framtida rationell drift av bron. Det beslutades efter vidare utredning att de första tre valven på Södermalm i Stockholm skulle renoveras med injekteringsbetong. Renoveringen av de tre valven på fastlandet på Södermalm var ett prov i full skala för att hitta den optimala metodiken för den fortsatta renoveringen av resterande 17 betongvalv. Det här examensarbetet syftar till att utvärdera metoden med injekteringsbetong med hänsyn till injekteringsbetongens egenskaper, material och produktionsteknik.   Bakgrunden till detta examensarbete är att det finns ett stort behov av att följa upp renoveringsmetoden med injekteringsbetong eftersom den inte har använts i någon större utsträckning i Sverige sedan slutet av 1970-talet. Utvärderingen av injekteringsbetongens egenskaper har utförts genom att analysera resultaten av de provningar som utförts på betongen. Provningen har gått till så att utborrade kärnor och tillverkade provkuber har provats för bland annat tryck- och draghållfasthet (vidhäftning). Utvärderingen av material och produktionsteknik har gjorts genom observationer på arbetsplatsen där rapportförfattaren praktiserade hos NCC under juni och augusti 2008. Utöver praktiken har jag närvarat vid och dokumenterat många av de injekteringar som gjorts under projektets första år.   Huvudsyftet med att använda injekteringsbetong var att få fram en betong som uppvisar tillräckligt hög tryckhållfasthet, en viss draghållfasthet och en fri krympning av högst 0,2 ‰. Tyvärr var inte provtagningen tillräckligt omfattande för att dra statistiskt säkerställda slutsatser gällande betongens egenskaper. Det som dock kan sägas är att provtagningen samt information från nyckelpersoner från beställaren (numera Trafikverket) tenderar att bekräfta det som konstaterats i de förstudier som gjordes innan brorenoveringen startade, nämligen att injekteringsbetongen uppvisar en klart lägre krympning än konventionellt gjuten brobetong. Vad gäller tryck- och draghållfasthet så uppfyller den färdiga betongen de krav som ställdes.   Blandning av ingående material i form av ballast och cementbruk samt de enskilda materialens egenskaper visade sig vara en kritisk punkt, vilket bekräftar det som framgår av litteraturen på området. Att kravet på renhet hos ballasten, stenmaterialet, är uppfyllt är av yttersta vikt för slutresultatet. Dessutom är det mycket viktigt att cementbruket som blandas med vatten precis innan det injekteras i den stenfyllda formen håller mycket hög kvalité och är stabilt. I vissa aspekter ställer också metoden högre krav på yrkesarbetare, platsledning och övrig produktionspersonal som pumpförare jämfört med att gjuta med konventionell betong. Förutom de enskilda gruppernas kompetens är också samordningen och logistiken på arbetsplatsen en mycket viktig faktor. Att använda metoden innebär dessutom att beställare och specialister måste ha kunskap och förståelse för att metoden ur vissa synvinklar skiljer från konventionell betong, särskild med tanke på den begränsade användningen av metoden i Sverige i modern tid.   Baserat på slutresultatet av renoveringen, de provningar som utförts samt omdömen från nyckelpersoner hos beställaren var injekteringsbetong rätt metod att använda för att renovera Gamla Årstabron. / According to an investigation conducted in 2006 by the former Carl Bro AB commissioned by the former Swedish railway authority (Banverket), the old Årsta bridge in Stockholm, Sweden, was  after 80 years in operation showing signs of extensive damage on the load-bearing concrete structures. It was pointed out that the concrete vaults of the bridge needed to be repaired and reinforced in order to keep the bridge in an operational state. After further investigation it was decided that the first three vaults on the north side of the bridge were to be renovated by using pre-placed aggregate concrete. The renovation of the three vaults on the north side served as a full-scale test to find the best possible methodology for the continued renovation of the concrete structures that consists of another seventeen concrete vaults. This thesis aims to evaluate the method of using pre-placed aggregate concrete regarding its properties and materials as well as the construction technology.   The reason for this thesis is that there is a great need to follow up the renovation method using pre-placed aggregate concrete since it hasn’t been used in any great extent in Sweden since late 1970’s.The evaluation of the concrete’s properties has been done by analyzing the results of the testing that has been performed on the concrete. Test specimens consisting of concrete cores and fabricated cubes have been tested for compressive and tensile (bond) strength. The evaluation of materials and construction technology has been done by practical observations on the work site where the author worked as an intern for the contractor NCC during June and August 2008. Apart from my internship I also attended and documented many of the grouting occasions during the first year of the project.   The main intention of using pre-placed aggregate concrete was to produce a concrete with high compressive strength, certain tensile strength and a free shrinkage of at most 0,2 ‰. The testing of the concrete was unfortunately not extensive enough to draw any unambiguous conclusions concerning the properties of the concrete. The results of the tests performed as well as information from key persons from the current Swedish traffic administration (Trafikverket) do however tend to confirm what was found during the pilot studies conducted before the renovation of the bridge started, namely that the pre-placed aggregate concrete has a much lower shrinkage than conventional concrete normally used in bridges. As for compressive and tensile strength, the pre-placed aggregate concrete meets the quality requirements.    The mix of included materials, aggregate and cement-based grout, as well as the properties of the materials themselves turned out to be critical for the result, which the literature in the field confirms. The purity of the aggregate is essential for the result. Moreover, it’s very important that the cement-based grout is of high quality and stable. When comparing with traditional concreting, the method imposes higher requirements on the workforce, management and subcontractors, in some aspects. Two other key factors, apart from the competence of each group, are the coordination and the logistics on the worksite. Using pre-placed aggregate concrete also implies that clients and specialists must have knowledge and understanding concerning the differences compared to traditional concreting, especially since the method hasn’t been used in any greater extent in Sweden the last 40 years.   Based on the result of renovation, tests conducted and reviews from key persons at the Swedish transport administration the decision to use pre-placed aggregate concrete was the right one.

Traditionell betong används i majoriteten av broar som byggmaterial. Om byggnadsmaterialet skulle kunna ersättas av en betong med mindre miljöpåverkan, kan stora delar av miljöpåverkan minskas. I denna avhandling, ska NCC:s samverkansbro utredas, där tre olika betongtyper ska testas i dess olika konstruktionsdelar. Samverkansbron kommer att jämföras i tre olika scenarier av byggmaterial: traditionell betong, traditionell betong innehållande 5 % slagg och injekteringsbetong. Jämförelsen kommer att utföras genom en livscykelanalys (LCA) med hjälp av programvaran GaBi 6.5. Resultatet av modelleringen i GaBi presenteras på samma sätt som i en miljövarudeklaration (EPD). I presentationen av resultatet kommer diagram och tabeller visualisera de resultat som erhållits i livscykelanalysen. Det erhållna resultatet visar att vid jämförelse av de tre scenarierna ger injekteringsbetong en mindre klimatpåverkan i majoritet av resultaten. / Traditional concrete is used in the majority of bridges as a building material. If the building material could be replaced by a concrete with less environmental impact, large parts of the environmental impact could be reduced. In this dissertation, NCC Composite Bridge is to be investigated, where three different concrete types are to be tested in its various design elements. The composite bridge will be compared in three scenarios: traditional concrete, traditional concrete with slag as part of binder and prepact concrete. The comparison will be carried out by a Life Cycle Assessment (LCA) using the software GaBi. The outcome will be in form of an Environmental Product Declaration (EPD) table. (NCC has implemented the EPD system into the company with the ambition to easier and more thorough provide a legit evaluation of the environmental impact.) In the presentation of the result, diagrams and tables visualizes the results obtained in the EPD. The result obtained has shown that comparing the three scenarios; prepact concrete provides a less environmental impact and if replacing traditional concrete with prepact, savings of the environment can be made.

Since a large part of the hydropower structures in Sweden was built in the 1950s and 1960s, many of them are slowly but surely exhibiting deterioration. The hydropower companies are facing big challenges and are consequently investing in effective repairing methods since a hydropower structure failure could pose serious consequences and dangers to people, the environment, and the community. Many structures within hydropower are made of concrete and the demands on the new supplementing concrete are high. Concrete with the potential to meet these high demands is the pre-placed aggregate concrete, which has shown promising results regarding its mechanical properties in previous studies. For this reason, this type of concrete is of interest to investigate. The focus has not been on optimizing the pre-placed aggregate concrete for full-scale productions. Instead, the main objectives of this master thesis were to study and analyze the mechanical properties of this type of concrete, such as shrinkage, compressive strength, splitting tensile strength, freeze-thaw resistance and moreover investigate parameters of importance in the mix design to obtain a homogenous and easy flowing grout that successfully could fill the voids between the coarse aggregates. The investigations were carried out by laboratory experiments in the research and laboratory facilities of Vattenfall in Älvkarleby. The mix design of the grout was developed using the methods and requirements stated in the American Society for Testing and Materials, ASTM standards, and The Swedish Institute for Standards, SiS. A total of 15 grout-mixes were made. However, only the last five were used to cast specimens as the air content was insufficient in the first ten. The results indicated that it is necessary to replace the air-entraining admixture with microspheres in order for the pre-placed aggregate concrete to meet the requirements in exposure class XF3 and XC4. The scaling of the pre-placed aggregate concrete was less than 0.1 kg/m2 at 56 cycles, and thus, the freeze-thaw resistance was classed as very good. Moreover, the use of slag considerably reduced the bleeding of the grout and also improved the casting results. However, on the other hand, it increased the shrinkage of the pre-placed aggregate concrete. An efficiency factor of 0.6 proved to be too low since the compressive strength of the specimen with slag was approximately 50 % higher than the ones without. Furthermore, the shrinkage of the pre-placed aggregate concrete was after 63 days found to be lower than that of the conventional concrete. Also, the compressive strength of the pre-placed aggregate concrete without slag proved to be approximately 15 % lower than that of conventional concrete. Additionally, vibration during casting was found to increase the compressive strength of the pre-placed aggregate concrete and also improved the casting results. Low bleeding, combined with a high discharge time of approximately 45 seconds for 1.7 liters of grout, generated the best casting results. The results from the investigations have shown that this type of concrete has great potential. However, actions and further investigations should be made to see whether changing the fine aggregate size to a smaller one improves the ability of the grout to penetrate the voids between the coarse aggregates. Moreover, pump injection of the grout should be tested instead of pouring it over the coarse aggregates to see whether it improves the casting results and the mechanical properties. / Då en stor del av vattenkraftsdammarna i Sverige byggdes på 1950 och 1960-talet börjar många av dessa sakta men säkert brytas ner. Vattenkraftföretagen står inför stora utmaningar och investerar följaktligen i effektiva reparationsmetoder då dammbrott skulle kunna få allvarliga konsekvenser för människor, den omgivande miljön och för samhället. Flertalet konstruktioner inom vattenkraften är gjorda av betong och kraven på den nya kompletterande betongen är höga. En betong med potentialen att möta och uppfylla dessa höga krav är injekteringsbetongen som i tidigare studier uppvisat lovande resultat beträffande dess mekaniska egenskaper. Med anledning av detta är injekteringsbetongen av intresse att undersöka. Fokus har inte varit på att optimera injekteringsbetongen i syfte att genomföra fullskaliga försök. Istället har huvudsyftet med detta examensarbete varit att studera och analysera injekteringsbetongens mekaniska egenskaper såsom krympning, tryckhållfasthet, spräckhållfasthet, frostbeständighet samt undersöka viktiga parametrar i skapandet av ett homogent och lättflytande cementbruk som med god framgång kunde fylla ut hålrummen mellan grova ballasten. Undersökningarna utfördes genom laboratorieförsök på Vattenfalls betonglaboratorium i Älvkarleby. Vidare har skapandet och utvecklandet av bruket utförts i enlighet med metoder och krav angivna i American Society for Testing and Materials, ASTM standards, samt i Svenska institutet för Standarder, SiS. Totalt gjordes 15 bruksblandningar, dock användes enbart de sista fem till gjutning av provkroppar då lufthalten visade sig vara för låg i dem första tio. Resultaten indikerade på att det är nödvändigt att ersätta luftporbildare med mikrosfärer för att erhålla en lufthalt som uppfyller kraven för betong i exponeringsklass XF3 samt XC4. Injekteringbetongens avflagning efter 56 dygn var mindre än 0.1 kg/m2 och frostbeständigheten kunde därmed klassas som mycket god. Användningen av slagg minskade cementbrukets vattenseparation avsevärt och bidrog även till förbättrade gjutresultat. Dock bidrog det å andra sidan till en ökad krympning hos injekteringsbetongen. En effektivitetsfaktor på 0.6 visade sig vara för låg då injekteringsbetongen med slagg hade en cirka 50 % högre tryckhållfasthet än dem utan. Dessutom visade sig injekteringsbetongens krympning vara mindre än den konventionella betongens efter 63 dagar. Tryckhållfastheten hos injekteringsbetongen utan slagg uppvisade även en cirka 15 % lägre tryckhållfasthet än den konventionella betongens. Vibrering under gjutning visade sig höja tryckhållfastheten hos injekteringsbetongen samt förbättra gjutresultaten. En låg vattenseparation i kombination med en flödestid på cirka 45 sekunder för 1.7 liter bruk visade sig ge bästa gjutresultaten. Resultaten från laboratorieförsöken har visat på att injekteringsbetongen besitter stor potential. Dock bör ytterligare undersökningar genomföras för att bedöma huruvida en mindre ballastfraktion för sanden påverkar brukets förmåga att penetrera den grova ballasten. Vidare bör bruket pumpas in istället för att hällas över den grova ballasten, detta för att se huruvida gjutresultaten samt de mekaniska egenskaperna hos injekteringsbetongen skulle förbättras.

En stor del av Trafikverkets budget går till att reparera och underhålla våra broar. Underhållsåtgärder orsakar också trafikproblem med stora miljöutsläpp och samhällskonsekvenser som följd. Eftersom broar vanligtvis dimensioneras för en lång livslängd på 120 år är det viktigt att planera för långsiktiga lösningar och förutse konsekvenserna av kommande underhållsåtgärder. Genom att använda mer underhållsfria material finns möjligheten att minska kostnaderna och koldioxidsläppen. Målet med examensarbetet är att ta reda på hur stora besparingarna är genom att svara på frågan: ”Vilka fördelar erhålls av att använda mer underhållsfria material i broöverbyggnader ur kostnads- och miljösynpunkt?”. Syftet är att påvisa hur stora kostnadsbesparingarna och de minskade koldioxidutsläppen kan bli för att underlätta för berörda parter i branschen att planera för långsiktigare lösningar. För att besvara målformuleringen jämförs överbyggnaden hos en konventionellt utförd samverkansbro med huvudbalkar av stål och broplatta av betong med alternativa material. Grunden för undersökningen utgörs av överbyggnaden hos en samverkansbro med huvudbalkar av stål och broplatta av betong. Överbyggnaden utförs med sex olika materialkombinationer med mer eller mindre underhållsfria material. Materialen som ingår i undersökningen är vanligt kolstål och rostfritt stål, betong och modern injekteringsbetong samt asfalt och slitbetong. Överbyggnaden dimensioneras, enligt den europeiska standarden Eurokod, med samtliga materialkombinationer för att fastställa materialmängderna. Materialmängderna ligger till grund för att bestämma rimliga kostnader och koldioxidutsläpp som beräknas, analyseras och jämförs i en livscykelkostnadsanalys och en livscykelanalys. Resultatet visar att en bro byggd med konventionella material ger en sammanlagd kostnad under sin livstid som är mer än dubbelt så stor jämfört med en mer underhållsfri bro med rostfritt stål i både balkar och armering samt slitbetong som beläggning istället för tätskikt och asfalt. Ur miljösynpunkt är den underhållsfria bron med rostfritt stål redan från början ett bättre alternativ med mindre koldioxidutsläpp tack vare att mindre mängder material behövs för att klara av samma laster. Det resulterar i att den alternativa bron är ett bättre val både ur kostnads- och miljösynpunkt med ett livscykelperspektiv. / Bridges of today require high maintenance which leads to high costs and big environmental emissions. To secure the structures sustainability the magnitude of future maintenance should be considered to the initial investment, both in an environmental point of view and costs. Increased quality usually leads to higher initial cost, but savings maybe possible in a long-term perspective if the maintenance can decrease. Bridges has a life-span on 120 years. Therefor decreased maintenance could imply a vital saving. The purpose of this thesis is to analyse costs and carbon dioxide emissions of a bridge superstructure in a composite bridge with different materials in a life cycle perspective. The investigated materials is carbon steel and stainless steel, traditional concrete and modern prepakt concrete and also asphalt and directly cast concrete surfacing. Six various bridges has been designed to compare the different materials. The calculations have been performed due to the European standards, Eurocode. Investigations of the ingoing materials impact on the environment has been measured in a simplified life cycle assessment, LCA. Emphasis on the analyse has been on the carbon dioxide emissions. To measure the costs a life cycle cost, LCC, has been performed. The result of the investigation shows that a bridge with conventional materials in the end of its life cycle has cost twice as much as the bridge with stainless steel in both reinforcement and beams. In an environmental view the alternatives with stainless steel is better from the beginning. That is thanks to less materials are needed for the same loads. The result shows that the bridge with alternative materials is better account of cost and environmental views.