Globally the emissions of carbon dioxide from anthropogenic activities are an issue regarding the future of our planet. Today the building industry is a large contributor with approximately 10 percent of the total emissions coming from energy usage in the building industry, where about 7 percent of the global CO2 emissions are connected to the cement industry. Since cement is important and today, a non-replaceable material in concrete mixture considering the mechanical properties this is considered as a problem. Concrete is essential to the building and infrastructure industry and therefore it is of great value for society. To be able to lower the impact of concrete manufacturing, different materials are investigated to replace a part of the cement. Today, alternative materials are implemented in the cement compositions to improve the environmental impact. One material commonly used is fly ash, a waste material from coal combusting industries. However, a renewable and carbon emission sinking product could have a great impact on the total emissions from concrete manufacturing. A product that could be suitable for this is biochar, a product from pyrolysis of biomass. Previous studies show properties that could be desirable in concrete manufacturing such as high specific surface area, low bulk density, low thermal conductivity, and sound-absorbing function. Also, there are studies of biochar in cementitious material with promising results. To further investigate the biochar impact on concrete this thesis is conducted. A literature review of previous studies of biochar applications and biochar addition to concrete was conducted. This is to analyse the properties of biochar and the effect of the application on the concrete properties. Also, an experimental study was conducted to further analyse the concrete and compare the findings to previous studies. In this thesis concrete with biochar ratios of 5, 8, and 10 percentages according to the weight of the cement were compared to evaluate the performance properties. This was conducted by a laboratory test where 100 mm cubes were cast and tested for their compressive strength after 28 and 56 days. Other properties which were evaluated were the workability, density, microstructure, and chemical properties. The result showed that the workability was significantly lower for concrete mixtures with biochar addition. Also, the density decreased as the ratio of biochar increased. The same happened to the compressive strength where the comparison species had a compressive strength of 72 MPa after 28 days and the sample with 10 percent had a compressive strength of 52 MPa. However, the sample with 10 percent of biochar had the highest increase of compressive strength after additional 28 days of curing. The FTIR could not show any significant changes between samples with zero biochar addition and the samples with biochar addition / Utsläpp av koldioxid är ett globalt problem som hotar framtiden för vår planet. Idag är byggindustrin en stor bidragande faktor till dessa utsläpp där omkring 10 % av de globala utsläppen kan kopplas till energiförbrukningen i byggindustrin. 7% av de globala utsläppen kommer från cementindustrin. Då cement är ett så pass viktigt material och det saknas ersättande material med samma egenskaper anses detta vara ett problem. Betong är grundläggande för bygg- och infrastrukturmarknaden och är därför viktigt för samhället. För att kunna minska påverkan av betongtillverkningen så utreds olika material för att kunna minska cementandelen i betongen. Idag finns alternativa material som ersätter en del av cementen för att minska klimatavtrycket. Ett sådant material är flygaska, vilket är ett restmaterial från industrier. Att i stället ersätta detta med ett förnybart bio-baserat material med koldioxidsänkande egenskaper skulle kunna innebära en förbättring av de miljöpåverkande egenskaper som finns hos betongtillverkningen. En produkt som skulle kunna vara lämplig för detta är biokol vilket är en produkt från anaerob förbränning av biomassa. Tidigare studier visar att egenskaper som skulle kunna vara fördelaktiga vid betongtillverkning finns hos biokol. Dessa egenskaper är hög specifik ytarea,låg skrymdensitet, låg värmekonduktivitet och ljudabsorberande egenskaper. Det finns även tidigare studier där biokol har applicerats till betong där resultatet har varit lovande. Detta examensarbete har skrivits för att ytterligare analysera biokolets inverkan på betongen. För att göra detta har en litteraturstudie sammanställts med tidigare studier av biokol och biokolets inverkan på betong. Detta för att analysera biokolets karaktärsdrag och vilka effekter det har på betongens egenskaper. Till detta har även en experimentell studie gjorts för att ytterligare analysera betongens beteende vid applicering av biokol och för att kunna jämföra resultat från tidigare studier. I detta examensarbete har cementet i betongen ersatts med 5, 8 och 10% biokol av cementets vikt för att kunna jämföra egenskaperna mellan de olika proverna. Detta gjordes genom ett laboratorietest där 100 mm kuber gjöts och testades för tryckhållfastheten efter 28 och 56 dagar. Andra egenskaper som kontrollerades var konsistensen, densiteten och mikrostrukturen genom FTIR test. Resultatet visade att konsistensen påverkades kraftigt då biokol adderades till betongen. Densiteten minskade desto större andel av cementet som byttes ut. Liknande resultat uppmättes för tryckhållfastheten där den minskade från 71,9 MPa för proverna utan biokol till 51,6 MPa för betongen med 10% biokol, detta efter 28 dagar. Dock så kunde det ses att den största tillväxten av hållfasthet efter ytterligare 28 dagars härdning kunde uppmätas i provet med högst andel biokol (10%). Resultatet från FTIR testet kunde inte visa några tydliga skillnader mellan proverna med och utan biokol.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:ltu-89449 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Turovaara, Mina |
| Publisher | Luleå tekniska universitet, Byggkonstruktion och brand |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.003 seconds