Sverige är beroende av vattenkraften då det är vår viktigaste förnyelsebara energikälla. Många vattenkraftverksanläggningar börjar dock nå sin förväntade livslängd och måste på sikt repareras eller byggas om. Hur reparationerna ska ske är inte alltid givet då en reparationsinsats är en komplicerad process där både hänsyn till den befintliga konstruktionen som till reparationsmaterialet måste tas. Ny forskning visar även på att det är önskvärt om reparations-materialet är kompatibelt med underlaget, då det förbättrar sannolikheten för en lyckad insats. Lyckade reparationsinsatser måste vara av högsta prioritet, då det i slutändan blir en fråga om säkerhet för anläggningen. Vattenbyggnads-betongens sammansättning och proportionering i kraftverken är därför en viktig parameter att studera i samband med förvaltningsprocessen av anläggningarna. Denna studie utreder hur vattenbyggnadsbetongens sammansättning och proportionering i kraftverken kan påverka den fortsatta förvaltningsprocessen av anläggningarna. Utifrån en observationsstudie av fyra vattenkraftverk i Vattenfalls ägo, samt en sammanställning av de rekommendationer som Vattenfall under 1900-talet har utgivit för betongkontroller ämnade för internt bruk, visar denna studie att betongen i de studerade kraftverken till viss del kan relateras till de rekommendationerna aktuella för sitt byggnadsår. Resultaten visar även på att tillgänglig anläggningsdata för den befintliga betongen finns, det krävs bara en del arbete att hitta den. Problem kan dock uppstå i framtiden, då betong vid nybyggnation och reparation saknar fullständig dokumentation. Bristen på ny anläggningsdata blir därför uppenbar. Att ta till vara på ny såväl som befintlig data i borde vara ett sätt för att garantera en ännu säkrare förvaltningsprocess.

Vattenbyggnadsbetong används som en samlande beteckning på betongkonstruktioner relaterade till vattenkraftanläggningar, dammar och tyngre anläggningar. Med stor framgång har man använt betong under mycket lång tid för dessa typer av konstruktioner. Dessa konstruktioner ställer höga krav på betongens kvalitet och konstruktionsutformning eftersom de förväntas ha en livslängd på ett hundra år eller mer.   Vid gjutning så utsätts betongen för en temperaturstegring som kan leda till sprickbildning i den nygjutna konstruktionen. Eftersom temperaturstegringen är den primära orsaken till sprickrisken så kan man använda olika metoder för att minska detta. Ett verksamt sätt för att minska temperaturstegringen är att försöka hålla cementhalten i betongen så låg som möjligt, eftersom man vid adiabatiska förhållanden kan säga att den totala temperaturstegringen är direkt proportionell mot cementhalten i betongen. Ett verksamt sätt är att minska denna temperaturstegring är att använda sig utav en del flygaska istället för cement. Flygaska är en pulvermassa som fås vid tillverkning av el- och värmeproduktion på kolkraftverken och kraftvärmeverken. Flygaska är ett puzzolant material vilket innebär att det reagerar med kalciumhydroxid och vatten, och kan på så vis delvis ersätta klinker i cement.   Syftet med denna rapport är att ge en ökad förståelse i hur flygaska påverkar vattenbyggnadsbetong. Genom att läsa denna rapport så får man till en början grundläggande kunskaper om vad betong, vattenbyggnadsbetong och flygaska är för något. Vidare avsnitt som behandlas är sprickbildning i vattenbyggnadsbetong, allmän kunskap följt utav orsaker och åtgärder. En jämförelse har gjorts mellan en typisk vattenbyggnads konstruktionsdel, med respektive utan flygaska. Det som jämförts är hur konstruktionen påverkats med respektive utan flygaska med avseende på hållfasthet, beständighet och risk för sprickbildning. Vidare så har temperatursprickberäkningar utförts med programmet HACON. Syftet med beräkningarna var att visa hur olika parametrar med respektive utan flygaska påverkar risken för sprickbildning i en typisk vattenbyggnadskonstruktion.   Resultatet av temperaturberäkningarna visar att man får en lägre temperaturutveckling i en monolit gjuten med flygaska och anläggningscement jämfört med en monolit gjuten med anläggningscement utan flygaska. I och med den reducerade temperaturutvecklingen så uppstod det lägre spänningar i flygaskemonoliten. I undersökningen som utförts i denna rapport visar resultatet att det uppstår dragspänningar som överskrider draghållfastheten i monoliten utan flygaska och därmed spricker konstruktionen. I monoliten som undersökts med flygaska som sprickförebyggande åtgärd uppstår dragspänningar som är lägre än draghållfastheten och därmed spricker inte konstruktionen. Resultatet visar att sprickrisken i en typisk vattenbyggnadskonstruktion kan reduceras med flygaska som sprickförebyggande åtgärd. / Engineering Concrete is used as a collective term for concrete structures related to the hydropower plants, dams and heavier plants. With great success, concrete has been used for a very long time for these types of structures. These constructions make high demands on the concrete quality and construction design as they are expected to have a lifetime of a hundred years or more.   In casting such concrete is exposed to a temperature which can lead to cracking of the newly cast structure. Because the temperature rise is the primary cause of cracking, you can use various methods to reduce this. An effective way to reduce the temperature rise is to try to keep the cement content in the concrete as low as possible, because at the adiabatic conditions may say that the total temperature rise is directly proportional to the cement content in the concrete. An effective way to reduce the temperature rise is to use out some fly ash instead of cement. Fly ash is a powder mass obtained in the production of electricity and heat in coal-fired plants and cogeneration plants. Fly ash is a puzzolanic material which means that it reacts with calcium hydroxide and water, and can thus partially replace cement clinker.   The purpose of this report is to provide a better understanding of how the fly ash affecting hydraulic concrete. By reading this report you will get at first a basic knowledge of what the concrete, hydraulic concrete and fly ash are. Furthermore, the section that dealt with the cracking of the hydraulic concrete, general knowledge followed out causes and remedies. A comparison has been made between a typical water building structural component, with and without fly ash. What has been compared are how the construction affected with and without fly ash on strength, resistance and the risk of cracking. Furthermore, the temperature dot calculations performed with the program HACON. The purpose of the calculations was to show how the different parameters with and without fly ash affects the risk of cracking of a typical hydraulic structures.   The result of the temperature calculations show that you get a lower temperature development in a monolith cast with the fly ash and the construction cements compared to a monolith molded with construction cement without fly ash. With the reduced temperature development arose lower tensions in the flyashmonolith. In the survey carried out in this report, the results show that there is tension that exceeds the tensile strength of the monolith without fly ash and thereby bursting the structure. The monolith examined with fly ash as crackreducing action occurs tensile stresses which are lower than the tensile strength and thus does not crack structure. The results show that the cracking in a typical hydraulic structures can be reduced with fly ash.

In 2017, the Swedish Parliament stated a new climate law with the goal that Sweden should be climate neutral by 2045. The concrete industry has developed a roadmap on how the goal for 2045 can be achieved, where one way to reduce the carbon emissions from concrete is by replacing a part of the cement clinker with alternative binders in the concrete mix. Ground granulated blast furnace slag (GGBS), fly ash, silica fume and trass are alternative binders that are possible to use in concrete mixes to reduce the amount of ordinary Portland cement (OPC). GGBS, fly ash and silica fume are by-products from other industries, while trass is volcanic ash that can be extracted. Besides the positive environmental impact that comes from using alternative binders and reducing the amount of cement clinker, the alternative binders have other properties, both positive and negative, that affect the concrete. The aim of this thesis was to investigate whether concrete with alternative binders does fulfill the regulations set by Swedish standards and how concrete with alternative binders does affect the material parameters. The concrete mixes were divided into three different types of concrete: concrete for bridges (w/c ratio 0.4), hydropower structures (w/c ratio 0.45) and wind powerplant foundations (w/c ratio 0.55). A total of seven concrete mixes were cast in a laboratory and the concrete mixes were investigated in the three hardening stages of concrete: fresh, young and hardened. The analyzed material parameters were compressive strength, shrinkage, frost resistance, workability, air voids and temperature development. Beyond the experimental testing, a global warming potential (GWP) comparison was made to compare the reduction of GWP for each concrete mix compared to a reference concrete for each usage area. The mix containing a CEM II/A-V fly ash cement and 15% GGBS showed great potential regarding the different material parameters. This mix, however, is according to Swedish standards not possible to certify for structures in exposure class XF4, such as bridges, but is possible to certify for structures in exposure class XF3, such as wind powerplant foundations. The mix containing 30% GGBS and 5% silica fume also showed beneficiary properties, but superplasticizers are required in this mix to ensure good workability. For hydropower structures, the mix containing 35% GGBS showed a great compressive strength but a high temperature development and low workability. The mix containing trass had a notably low temperature development, but with an increase in shrinkage and low workability. Moreover, all concrete mixes showed a frost resistance which, according to standard, is classified as “Very Good”. / Sveriges regering antog 2017 ett nytt klimatpolitiskt ramverk med målet att Sverige ska ha noll nettoutsläpp av växthusgaser år 2045. Betongindustrin har tagit fram en färdplan för hur betong kan bli klimatneutralt, där ett sätt att reducera klimatpåverkan från betong är att byta ut en del av cementklinkern mot alternativa bindemedel. Mald granulerad masugnsslagg (GGBS), flygaska, silikastoft och trass är alternativa bindemedel som är möjliga att använda i betongblandningar för att reducera mängden Portlandcement. GGBS, flygaska och silikastoft är restprodukter från andra industrier medan trass är en vulkanisk aska som kan utvinnas. Utöver den positiva miljöeffekten som erhålls när alternativa bindemedel ersätter cementklinker, så har de alternativa bindemedlen andra egenskaper, både positiva och negativa, som påverkar betongen. Målet med denna studie var att undersöka och jämföra om betongblandningar där en del av cementklinkern har ersatts med alternativa bindemedel når upp till de krav som ställs i nuvarande regelverk. Utöver det så undersöktes även hur betongblandningarnas materialparametrar påverkades av alternativa bindemedel. Betongblandningarna delades in i tre olika typer av betong: betong för broar (vct 0.4), vattenbyggnader (vct 0.45) och vindkraftverksfundament (vct 0.55), där totalt sju betongblandningar tillverkades i ett laboratorium. Betongblandningarna undersöktes i de tre olika faserna för hårdnande av betong, vilka är färsk, ung och hårdnad betong. De materialparametrar som analyserades var tryckhållfasthet, krympning, frostresistens, arbetbarhet, luftporhalt och temperaturutveckling. Förutom de experimentella testerna gjordes en jämförelse kring hur mycket koldioxid som kan reduceras för varje betongblandning, jämfört med en referensbetong för varje användningsområde. Betongblandningen med ett CEM II/A-V flygaska-cement och 15% GGBS visade stor potential med avseende på de olika materialparametrarna. Denna blandning är dock enligt svensk standard inte möjlig att certifiera för betongbyggnad i exponeringsklass XF4, exempelvis broar, men kan certifieras för betongbyggnad i exponeringsklass XF3, exempelvis fundament för vindkraftverk. Blandningen med 30% GGBS och 5% silikastoft visade även positiva egenskaper, men flyttillsatsmedel måste användas i denna blandning för att erhålla en god arbetbarhet. För vattenbyggnadsbetong så visade blandningen med 35% GGBS en hög tryckhållfasthet, men samtidigt en hög temperaturutveckling och en låg arbetbarhet. Blandningen med trass hade en noterbart låg temperaturutveckling, men med ökad krympning samt låg arbetbarhet. Avslutningsvis så uppvisade alla blandningar en frostresistens som enligt standard klassificeras som ”Mycket bra”.