Majoriteten av de svenska betongdammarna uppfördes under 1900-talet och börjar därför närma sig sin uppskattade livslängd; 50-160 år. Några av dessa betongdammar används för att utvinna vattenkraft. Vattenkraft är Sveriges största energikälla och utgör ca 45% av vår totala elproduktion. Det ställs därför krav på att reparera samtliga betongdammar inför fortsatt förvaltning och för att bibehålla vår elproduktion. Betongdammar sammanlänkas med hjälp av dilatationsfogar. Dilatationsfogar hjälper betongkonstruktionen att stå emot de rörelser som sker under temperaturvariationer. På grund av dilatationsfogens placering i konstruktionen så är det väldigt svårt att genomföra och säkerställa en reparation. Inuti dilatationsfogens plåtfogbandskanal, i fallen där dilatationsfogen besitter två fogband, används bitumen som ett vattenstopp. Varje dilatationsfog som tätas med bitumen genererar en klimatpåverkan om ca 0,5 till 1,5 kg CO2-e per fog. Om fogbanden, inom dilatationsfogen, eller betongen i närheten av dessa skadas så kan därav bitumen lackas ut och följa med vattnet nedströms. Om detta sker så genereras en ökad miljö- och klimatpåverkan. Då nytt material måste produceras för att avlasta bitumenförlusten, fogbanden måste reparareras och bituminet släpps ut i naturen. Därför är det även av intresse att minimera eller helt ta bort det nuvarande vattenstoppet av bitumen.   I ett försök att minimera komplexiteten och trappa ned på bitumenanvändningen undersöks i detta examensarbete en reparation med hjälp av bentonitpellets. Reparationen sker via ett borrhål som sedan återfylls med bentonitpellets. Det finns två betongdammar i Sverige som använt sig utav denna metodik. Examensarbetet syftar således till att utvärdera hur denna reparationsmetodik står sig, dels längre fram i tiden, mot andra alternativ och framtida förväntningar om att eventuellt kunna ersätta bituminet mot andra material. Inledningsvis undersöktes bentonitpelletsens svällförmåga samt hur materialet ansamlar sig fukt. Detta genom nya framtagna metoder, som delvis, är baserade på tidigare standarder. Med hjälp utav dessa nya metoder kunde materialegenskaper också utvärderas mer långsiktigt. För att utvärdera långtidsperspektiv tilläts bentonitpelletsen att genomgå frostcykler i ett temperaturväxlingsskåp. Där fem dygn i temperaturväxlingsskåpet, uppskattningsvis, motsvarar de svenska klimatförhållanden i norra Sverige som förväntas inträffa under ett år. Bentonitpelletsen utvärderades sedan via samma testmetodik efter 1,5 och 3 år. Resultatet från bentonitpelletsens fuktupptagningsförmåga visade på en skillnad mellan de olika sorterna. Den rena Na-bentonitens fuktupptagningsförmåga står sig bättre med tiden, jämfört mot de kemiskt framställda Na-bentonitpelletserna. Resultaten från svällförmågan tyder dock på att samtliga bentonitpellets upplever en försämring allt eftersom. Om vattenkvoten är låg innan frostcykler så ökar bentonitpelletsens svällförmåga, på grund av att den uttorkas. Efter den första experimentella delen, och insamlade materialkunskaper från denna, uppfördes en miniatyrversion av en verklig dilatationsfog. Bakgrunden till detta genomförande var att man ville undersöka hur stort tryck som bentonitpelletsen klarar av att hålla tillbaka innan materialet går till brott. Vattenfalls konstruktörer uppförde testriggen och denna bestod främst utav plåt. En delad betongkub, med ett hål i mitten, placerades i konstruktionen. Hålet fylldes därefter upp av bentonitpellets. För att kunna åskåda hur materialet betedde sig under tryckförsök bekläddes konstruktionens ovandel med plexiglas. På denna plexiglasskiva installerades en manometer. Med hjälp av manometern, och ett konstant inflöde av vatten, kunde trycket i testriggen uppmätas och regleras. När den sedimenterade bentonitpelletsen går till brott så sjunker trycket på manometern. Resultatet från tryckförsöken visar på ett samband mellan bentonitpelletsens deklarerade svälltryck och det tillförda vattentrycket. Beroende på inflödet kan en reparation med bentonitpellets maximalt klara av att hålla tillbaka ett tryck motsvarande 5 till 12 höjdmeter av vatten – där det exakta värdet baseras på tiden den tillåtits att sedimentera. Dessa värden gäller för dess initiala förmåga. Hur materialet står emot vattentryck längre fram i tiden behöver fortsatt utvärdering. Baserat på studiens resultat så kommer inte den tidigare genomförda reparationen, i en av betongdammarna, att hålla – eftersom denna reparation överstiger 12 höjdmeter. Baserat på informationen som presenterats i denna rapport råder det en fortsatt osäkerhet om bentonit kan användas i betongkonstruktioner. Området kräver således fortsatt forskning för att säkerställa dess långsiktiga hållbarhet inom betongkonstruktionen. / Most of Sweden’s concrete dams were built during the 1900’s. Therefore, they are starting to reach the estimated end of their life-cycle; 50-160 years. Some of these concrete dams are used for hydroelectric purposes. Hydroelectric power is one of Sweden’s primary source for electricity, which approximately makes for 45% of our total electric production. Hence, the need for reparation is increasing for further management and maintaining our electricity production in these concrete dams. Concrete dams are linked by expansion joints. These expansion joints help to reduce the stress, during swelling and shrinking, in the concrete caused by temperature variation. Due to the placement of these expansions joint, they become difficult to repair as well as ensuring the success of a reparation. Inside the expansion joint there are dimbands. The dimbands can be sealed with bitumen to help their water stopping abilities. For every expansion joint that is sealed with bitumen the estimated climate impact is 0,5 to 1,5 kg CO2-e per joint. If the dimbands, inside the expansion joint, or the surrounding concrete gets damaged or breaks the bitumen varnishes downstream. This generates for an increased environmental and climate impact, due to the need for new bitumen and steel to fill and seal the leak and oils being released into the surroundings. Therefore, it is also of interest to reduce the usage of bitumen or remove it completely from these dimbands. To minimize the complexity and reduce the usage of bitumen this thesis will evaluate a reparation method with bentonite pellets. The reparation method consists of a borehole, which is then backfilled, with bentonite pellets. There are two concrete dams in Sweden which have used this method. Therefore, this thesis work also aims to evaluate how this reparation will last, regarding time, against other options and future expectations regarding the replacement of bitumen. To begin, the bentonite pellets where first evaluated based on their swelling capabilities and moisture absorption. These attributes were tested by new methods, which are partly based on previous standards. These new methods for the material properties also allowed for long-term evaluation. To evaluate how the bentonite pellets would react over time they were placed in a temperature change cabinet. Five days in these cabinets, were assumed to, correspond to the Northern Swedish climate changes that takes place over a year.  The bentonite pellets were then evaluated by the new methods after 1,5 and 3 years. The results, for both swelling and moisture absorption, showed a difference depending on the bentonite type. The pure Na-bentonite moisture absorption has better absorption capabilities over time, compared to chemically produced Na-bentonite. The results from swelling shows that, regardless of bentonite type, they all induce worse swelling capabilities over time. Although, if they begin thawing cycles at a lower water content their swelling capabilities increases due to the bentonite experiencing exsiccation.  After the first experimental part, and this newly gathered material knowledge, a miniature version of a concrete dams’ expansion joint were built. The background to this was to research how many altitude meters (mVp) the bentonite pellets could withstand before collapse. Vattenfalls engineers built the testrigg, expansion joint, which primarily consisted of steel. A splintered concrete cube, with a predrilled hole in the middle, was then placed in this steel cartridge. The hole was then filled with bentonite pellets. To see the sequence of the material reaction during pressure tests the testrigg had a top of plexiglass. A manometer was then attached to the plexiglass. The manometer, and a consistent flow of water, allowed for the pressure to be monitored and regulated. When the sedimented bentonite pellets collapses the pressure drops.  Results from the pressure tests show a correlation between the bentonite pellets declared swelling pressure and the externally supplied water pressure. Depending on the inflow the bentonite pellets can withstand a pressure between 5 to 12 meters of water height – where the exact value is given by the time it is allowed to sediment. These values only consider the initial expansion of the material. Further research is required to evaluate how much water pressure the material can withstand over time. Based on the findings of this study one of the previously repaired concrete dams’ bentonite seal will collapse in due time, since the reparation exceeds 12 meters in height. Based on the information provided in this thesis it is difficult to decide whether a bentonite seal will be beneficial for the concrete structure. Further research is required to ensure the sustainability of using bentonite inside concrete structures.

The increased use of continuously welded rails in the railway systems makes it necessary to increase the control of the rail stresses to avoid instability and damages of the rails. Large stresses are especially prone to appear at discontinuities in the railway systems, such as bridges, due to the interaction between the track and the bridge. The interaction leads to increased horizontal forces in the rails due to the changed stiffness between the embankment and the bridge, temperature variations, bending of the bridge structure because of vertical traffic loads and braking and traction forces. If the compressive rail stresses become too high it is necessary to use costly and maintenance-requiring devices such as rail expansion joints and other rail expansion devices. These devices increase the railway systems life cycle cost and should if possible be avoided. The use of non-ballasted track on high-speed railways, tramways and subways, has increased since this kind of track requires less maintenance and according to some investigations have a lower life cycle cost compared to ballasted track. The non-ballasted track is usually made of a track slab to which the rails are connected through fastenings. The track slab is connected to the bridge structure and held in place by shear keys. When non-ballasted tracks are used in populated areas it is sometimes necessary to introduce some vibration and noise damping solution. One of the possible solutions is to introduce a floating slab mat (elastic mat) under the track slab on the bridge. The influence of the floating slab mats properties on the rail stresses is investigated in this degree project. The investigation was performed through a numerical modelling of two railway bridges using the finite element software SOFiSTiK. The results from the investigation showed that there was a small reduction of the compressive rail stresses by approximately 3 – 7% (depending on the stiffness of the elastic support, load positions and the properties of the mat) when a mat was installed under the track slab. The results from the investigation also showed that there was a small reduction (up to approximately 1 %) of the compressive stresses in the rail when the thickness of the mat was increased, and the stiffness of the mat was reduced. This reduction of the compressive stresses is assumed to be caused by the mat being mounted on the sides of the shear keys. The lower stiffness of the mat allows the track slab and the bridge deck to move more freely parallel to each other in the horizontal direction. This leads to a decrease of the stresses in the rail due to a lower interaction between the track and the bridge. It was also shown that the rail stresses increased if the friction between the slab mat and the bridge deck was considered. This is because of an increase of the interaction between the track and the bridge due to the mats horizontal stiffness. / Den ökade användningen av kontinuerligt svetsade räler i järnvägsnäten i världen leder till en ökad kontroll av rälsspänningarna för att undvika instabilitet och skador på rälsen. Särskilt vid en diskontinuit i järnvägssystemet, som vid broar, kan stora tillskottspänningar i rälsen uppstå till följd av interaktionen mellan spår och bro. Interaktion leder till ökade horisontella krafter som verkar på rälsen och beror på den förändrade styvheten mellan järnvägsbank och bro, temperaturvariationer, nedböjning av bron på grund av vertikala trafiklaster samt broms- och accelerationskrafter. Om spänningarna i rälsen blir för stora behöver kostsamma och underhållskrävande dilatationsfogar införas. Dessa dilatationsfogar ökar järnvägssystemets livscykelkostnad och är något som ska undvikas att införas i den mån det är möjligt. Användningen av ballastfritt spår för höghastighetsjärnvägar, spårvägar och tunnelbanor ökar på grund av att dessa spår kräver mindre underhåll och har enligt vissa undersökningar en lägre livscykelkostnad i jämförelse med ballasterat spår. Ballastfritt spår består oftast av en betongplatta till vilken rälsen är kopplad genom befästningar. Plattan är i sin tur kopplad till underbyggnaden genom skjuvförbindare som håller plattan på plats. När ballastfritt spår används i bebodda områden är det ibland nödvändigt att ta till vibrations- och ljuddämpande åtgärder. En åtgärd som används på brokonstruktioner för att minska vibrationer och ljudföroreningar är att montera en vibrationsdämpande matta, som är tillverkad av ett elastiskt material, mellan betongplattan och broöverbyggnaden. I detta examensarbetet undersöks hur den vibrationsdämpande mattans egenskaper påverkar rälsspänningarna. Resultaten från undersökningen visar att spänningarna i rälsen minskar med cirka 3–7 % (beroende på det elastiska stödets styvhet, lastpositioner och mattans egenskaper) när en elastisk matta installeras under spårplattan i jämförelse med när ingen matta används. När mattans tjocklek ökar och när styvheten sänks minskar spänningarna med cirka 1 % i jämförelse mellan den tjockaste och tunnaste mattan. Denna minskning av spänningarna antas bero på att den vibrationsdämpande mattan som är monterad på sidan av skjuvförbindarna ger en möjlighet för spåret och bron att förskjutas fritt parallellt varandra innan en interaktion mellan spår och bro uppstår. Det visade sig även att om friktionen mellan mattan och broöverbyggnaden medräknas ökar spänningarna i rälsen. Detta beror på att mattan då skapar en större interaktion mellan spåret och bron gentemot fallet då mattans horisontella styvhet inte beaktas.