Syftet med detta arbete är att undersöka sex olika betongrecept och ingående ballasten för dess frysegenskaperna, tillsammans med deras krympning. Arbetets mål är att göra en beskrivning av hur betong och ballast, bestående av återvunnen ballast, består sig med dess frostbeständighets egenskaper och krympning i jämförelse med recept bestående av naturstensballast. Provkropparna utsätts för olika påfrestningar i laboratoriemiljö där prövningarna utgår från standarder SIS-CEN/TS 12390–9:2016, SS-EN 1367–1:2007 och SS 13 72 15. Projektet är ett samarbete som bedrivs mellan Högskolan i Borås där denna experimentella studie utförs och lokala företag som i detta examensarbete är Ulricehamn Betong och Hedared Sand och Betong. Två referens recept från företagen har använts och utifrån dessa har två nya betongblandningar tagits fram, en med ersättning av naturballast mot 50 % RCA (recycled concrete aggregates) och ett med 100 % ersättning av all ballast med RCA. Betongen benämns recept 1 M50 respektive recept 1 M100. Vattencementtalet för dessa recept har inte förändrats, meningen är att miljöpåverkan av cement inte ökar när naturgruset byts ut eftersom naturgruset är en ändlig vara. Genom ersättning av naturgrus med återvunnen betong värnar man om naturgruset som är en ändlig vara. Ballast klassificeras som frostbeständig om de antingen har en lägre vattenabsorption än 1 % eller uppnår kravet F1 enligt standarden SS 137003:2015, vilket är att ha en lägre massminsking än 1 % efter frys- töprovningen. Ballasten som användes i provningarna bestod av blandade kornfraktioner vars siktkurvan jämförs före och efter frys- töprovningen. NAC (Natural Aggregates Concrete) visar små variationer på före och efter testerna, medan RCA avviker från siktkurvorna. Enligt denna studie uppnår fraktionerna 8–16 mm av recept 1 REF och recept 1 M50 upp till kravet F1. Resultatet på frostbeständigheten av betongen visar att recepten med luftporbildande medel har betydligt högre motstånd mot frostangrepp. Enligt standarden SIS-CEN/TS 12390–9:2016 ska recepten klara kravet på upp 1,0 kg/m2 avflagning efter 56 cykler. I denna studie utsattes betongen för 28 frys- töcykler. Trendlinjen för maxavflagning efter 28 cykler är 0,5 kg/m2. Efter 28 cykler hade recept 1 en avflagning på 0,35 kg/m2 och recept 1 M100 en avflagning på 0,51 kg/m2, medan resterande recept låg över den maximala avflagningen. Krympningen av normal betong 0,5 ‰ vid RF 50 %, vilket för våra provkroppar på 200 mm är 0,1 mm. Recept 2 M50 har enligt våra undersökningar en större krympning under de första 7 dagarna än detta vilket betyder att alla andra recept klarar kraven förutom detta. Att recepten beter sig olika avseende både krympning och svällning beror på att de innehåller olika sorters ballast, som även den kan krympa och påverka betongen. RCA har högre vattenabsorption än den ursprungliga ballasten vilket resulterar i att den har en större torkningskrympning. / The purpose of this work is mainly to investigate six different concrete recipes and aggregates for its freezing properties, together with their shrinkage. The goal is to make a description of how concrete and aggregates, of recycled aggregates, consists with its antifreeze and shrinkage in comparison with the recipe of natural stone aggregates. The specimens are exposed to various strains in laboratory environment according to SIS-CEN / TS 12390–9: 2016, SS-EN 1367–1: 2007 and SS 13 72 15. The project is a collaboration between the University of Borås where this experimental study is conducted and local companies. The companies in this degree project are Ulricehamn Betong and Hedared Sand och Betong. Two reference recipes from these companies have been used and from these, two new recipes have been prepared with new concrete mixes. One with replacement of natural ballast to 50 % RCA (recycled concrete aggregates) and one with 100 % RCA. The water-cement ratio for these recipes are the same as the reference recipes. The intention is that the environmental impact of cement does not increase when the natural gravel is replaced because the natural gravel is a finite product. Aggregates is classified as frost resistant if it has a water absorption lower than 1 % or meet the requirement F1 according to the standard SS 137003:2015, which means having a lower mass reduction than 1 % after freeze-thaw test. The aggregates used in the experiments consisted of mixed fractions and their sieve curve is compared with before and after freeze-thaw test. NAC (Natural Aggregates Concrete) show slight differences before and after tests, while recipes with RCA differ from the sight curves. According to this study only recept 1 REF and recept 1 M50 of the fractions 8-16 mm meets the requirement of F1. The results on the frost resistance of the different concrete recipes show that the recipes with air pore-forming agents have significantly higher resistance against frost attack. According to the standard SIS-CEN / TS 12390–9: 2016, the recipes must meet the requirement of 1.0 kg/m2 flaking after 56 cycles. In this study, the concrete was exposed to 28 freeze-thaw cycles. After 28 cycles, recept 1 had a flaking of 0.35 kg/m2 and recept 1 M100 a flaking of 0.51 kg/m2, while the remaining recipes were above the maximum flaking. The shrinkage of normal concrete is 0,5 ‰ at RF 50 %, which for our test bodies of 200 mm is 0,1 mm. Recept 2 M50 has according to our experiments a bigger shrinkage than this after 7 days, which means that all other recipes meet the requirements except this one. The recipes behave different in terms of both shrinkage and swelling is because they contain different kinds of aggregates, these aggregates can affect the concrete. RCA has higher water absorption than original aggregates, which results in it having a greater drying shrinkage.

Just nu pågår stora anläggningsprojekt i Stockholm där Trafikverket försöker leda om trafiken från stadskärnan. Därför utfördes projektet Norra länken. Norra länkens tunnelkonstruktion är uppbyggd med ett inklädnadssystem och bergförstärkning som består av sprutbetong. I nuläget saknas information om vilka temperaturer som uppstår i en tunnelkonstruktion och på grund av detta appliceras Trafikverkets generella antagande vid dimensionering av vägtunnlar. Antagandet säger att tunnelkonstruktionens temperatur kommer att motsvara uteluftstemperaturen. Vilket innebär att sprutbetongen behöver vara frostbeständig och därmed appliceras XF4 eller XF2. För att förstå temperaturförhållandet i tunnelkonstruktioner bättre har Trafikverket utfört mätningar i Norra länken. Med ökad förståelse för temperaturförhållandena skulle det vara möjligt att korrigera det nuvarande kraven på exponeringsklasserna. Därmed var syftet med denna rapport att undersöka om mätningarna kunde hjälpa till att utforma ett underlag för framtida val av exponeringsklass i kommande tunnelprojekt med liknade inklädnadssystem. Metoden som användes för att kunna undersöka frågeställningarna var litteraturstudier, studiebesök och analys av mätningarna i Excel. Resultatet visade att bergförstärkningens temperatur aldrig hamnade under 0℃ under perioden som mätningarna erhölls medan inklädnadens temperatur understeg 0℃. Detta innebar att det inte fanns risk för frostskador i bergförstärkningen men att i inklädnaden fanns det risk för det. Däremot när analysen gjordes noterades att två av tre mätstationer blivit vattenskadade och orsakat mycket felaktig data och att all mätdata som erhölls var från milda vintrar. Vilket bidrar till att det finns en osäkerhet kring hur pålitliga mätvärdena var. Från analysen togs slutsatserna att det fanns för lite underlag för att kunna ta beslutet om att ändra val av exponeringsklass inför kommande tunnelprojekt och att Trafikverkets antagande inte stämde. Där av rekommenderas Trafikverket att fortsätta med mätningarna till planerat slutdatum 2025 och på så sätt erhålla tillräckligt med information för att i framtiden kunna utvärdera exponeringsklasserna på nytt. / Trafiverket strives to divert the traffic in Stockholm from the city center. In order to accomplish this, large construction projects are currently being planned and processed. One of them is a tunnel construction called Norra länken. The tunnel construction in Norra länken consists of a cladding system and rock reinforcement consisting of shotcrete. Currently there is not enough information on which temperatures that will occur in the tunnel construction and therefore Trafikverket’s general assumption is applied of when designing road tunnels. This means that the shotcrete needs to be frost resistant and that XF2 and XF4 is applied. In order to understand the temperature conditions in the tunnel construction Trafikverket decided to measure the temperatures in Norra länken. With an increased understanding of the temperature conditions it would be a possibility to alter the exposure classes that are currently applied. The purpose of this report is to investigate whether the resulting measurements could be used to design a basis for future selection of exposure class in coming road tunnel projects with similar cladding systems. For this report literature studies, field trips and analyzes of the measurements in Excel were used as a method to answer these research questions. The result showed that the temperature in the rock reinforcement never fell below 0℃ but that the cladding system did show temperatures below 0℃. Therefor it was only a risk for frostbite in the cladding system. However, when analyzing the data, it was noted that two out of three measuring stations were water damaged which caused a lot of incorrect data. The data was also only obtained from mild winters which makes it difficult to draw general conclusions from it. This contributed to uncertainties about how reliable the measured data was. From the analysis the conclusion was made that there was not enough information to support a decision that would alter the choice of exposure class in future tunnel projects. Thereby Trafikverket was recommended to continue with the measurements until the planed end date 2025 and by doing so they can obtain a sufficient amount of information to evaluate the exposure classes once again. / Temperaturmätning i inklädnadsystem och sprutbetong inom Norra Länken

Just nu pågår stora anläggningsprojekt i Stockholm där Trafikverket försöker leda om trafiken från stadskärnan. Därför utfördes projektet Norra länken. Norra länkens tunnelkonstruktion är uppbyggd med ett inklädnadssystem och bergförstärkning som består av sprutbetong. I nuläget saknas information om vilka temperaturer som uppstår i en tunnelkonstruktion och på grund av detta appliceras Trafikverkets generella antagande vid dimensionering av vägtunnlar. Antagandet säger att tunnelkonstruktionens temperatur kommer att motsvara uteluftstemperaturen. Vilket innebär att sprutbetongen behöver vara frostbeständig och därmed appliceras XF4 eller XF2. För att förstå temperaturförhållandet i tunnelkonstruktioner bättre har Trafikverket utfört mätningar i Norra länken. Med ökad förståelse för temperaturförhållandena skulle det vara möjligt att korrigera det nuvarande kraven på exponeringsklasserna. Därmed var syftet med denna rapport att undersöka om mätningarna kunde hjälpa till att utforma ett underlag för framtida val av exponeringsklass i kommande tunnelprojekt med liknade inklädnadssystem. Metoden som användes för att kunna undersöka frågeställningarna var litteraturstudier, studiebesök och analys av mätningarna i Excel. Resultatet visade att bergförstärkningens temperatur aldrig hamnade under 0℃ under perioden som mätningarna erhölls medan inklädnadens temperatur understeg 0℃. Detta innebar att det inte fanns risk för frostskador i bergförstärkningen men att i inklädnaden fanns det risk för det. Däremot när analysen gjordes noterades att två av tre mätstationer blivit vattenskadade och orsakat mycket felaktig data och att all mätdata som erhölls var från milda vintrar. Vilket bidrar till att det finns en osäkerhet kring hur pålitliga mätvärdena var. Från analysen togs slutsatserna att det fanns för lite underlag för att kunna ta beslutet om att ändra val av exponeringsklass inför kommande tunnelprojekt och att Trafikverkets antagande inte stämde. Där av rekommenderas Trafikverket att fortsätta med mätningarna till planerat slutdatum 2025 och på så sätt erhålla tillräckligt med information för att i framtiden kunna utvärdera exponeringsklasserna på nytt. / Trafiverket strives to divert the traffic in Stockholm from the city center. In order to accomplish this, large construction projects are currently being planned and processed. One of them is a tunnel construction called Norra länken. The tunnel construction in Norra länken consists of a cladding system and rock reinforcement consisting of shotcrete. Currently there is not enough information on which temperatures that will occur in the tunnel construction and therefore Trafikverket’s general assumption is applied of when designing road tunnels. This means that the shotcrete needs to be frost resistant and that XF2 and XF4 is applied. In order to understand the temperature conditions in the tunnel construction Trafikverket decided to measure the temperatures in Norra länken. With an increased understanding of the temperature conditions it would be a possibility to alter the exposure classes that are currently applied. The purpose of this report is to investigate whether the resulting measurements could be used to design a basis for future selection of exposure class in coming road tunnel projects with similar cladding systems. For this report literature studies, field trips and analyzes of the measurements in Excel were used as a method to answer these research questions. The result showed that the temperature in the rock reinforcement never fell below 0℃ but that the cladding system did show temperatures below 0℃. Therefor it was only a risk for frostbite in the cladding system. However, when analyzing the data, it was noted that two out of three measuring stations were water damaged which caused a lot of incorrect data. The data was also only obtained from mild winters which makes it difficult to draw general conclusions from it. This contributed to uncertainties about how reliable the measured data was. From the analysis the conclusion was made that there was not enough information to support a decision that would alter the choice of exposure class in future tunnel projects. Thereby Trafikverket was recommended to continue with the measurements until the planed end date 2025 and by doing so they can obtain a sufficient amount of information to evaluate the exposure classes once again.

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.