Det här examensarbete har genomförts i samarbete med Sweco Sverige AB på enheten för byggkonstruktion. Syftet med studien var att undersöka tungbetong som ett alternativ till konventionell konstruktionsbetong vid gjutning av vindkraftsfundament. I den här studien har ett vindkraftsfundament i konventionell konstruktionsbetong stått som grund för de dimensioneringsberäkningar som har utförts för att istället kunna använda tungbetong i fundamentet. Ett mål med studien var att med ett fundament i tungbetong minska dimensionerna och således minska klimatpåverkan och kostnaden.  För att undersöka om målet kunde uppnås har beräkningar för fundamentets geometri, krav vid bruksgränstillståndet, ekonomiska data och klimatpåverkan utförts. Från studiens dimensioneringsberäkningar om fundamentets geometri framgår det att fundamentet behöver uppfylla vissa krav på mått och därav är fundamentets radie den parameter som kan minska volymen mest. Det ledde till att volymen på fundamentet i tungbetong blev mindre än den för konventionell konstruktionsbetong.  Tungbetongens resultat blev ur vissa perspektiv bättre än konventionell konstruktionsbetong. Volymen för tungbetongsfundamentet kunde reduceras med 14 %. Detta resulterade i en minskning av koldioxidutsläpp med 7 %, priset ökade däremot med 65 %.  Genom att i detta fall använda sig av tungbetong istället för konventionell betong kunde både volym och koldioxidutsläpp reduceras, däremot till ett väldigt högt pris. / The purpose of the study was to investigate an alternative to conventional construction concrete. In this study, a wind turbine foundation consisting of conventional construction concrete have been analysed and served as a basis for dimension calculations to the foundation of heavy weight concrete.  A goal with the study was to decrease the dimensions of the foundation using heavy weight concrete instead of conventional and therefore also reduce the climate impact as well as the cost of the foundation.  To investigate if the goal is achievable, calculations for the foundation geometry, the requirement of the service limit state, economic data and climate impact have been calculated. In the calculations about the foundation geometry, certain requirements regarding the dimensions needs to be achieved and therefore it is the radius of the foundations that can affect the volume the most. This resulted in a decrease of volume for the heavy weight concrete foundation.  In some perspectives, the heavy weight concrete had better outcome than conventional construction concrete. The volume of the foundation could be reduced by 14 %. This led to a reduction in product emission by 7 %. The price of heavy weight concrete, per cubic meter, is almost five times more expensive than it is for conventional construction concrete and therefore the price was 65 % higher.  This concludes in a possibility to reduce both the volume as well as the CO2-emissions but for a very high price.

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”.