Betongbranschen i Sverige står för ungefär 8 % av byggsektorns koldioxidutsläpp. Av dessa cirka 1,7 miljoner ton CO2e per år beror ungefär 90 % av utsläppen på cementtillverkningen. För att användandet av betong i framtiden ska vara lika omfattande som i dagsläget behöver koldioxidutsläppen reduceras. Detta kan åstadkommas genom att bland annat ersätta en del av cementet med potentiella tillsatsmaterial. Hittills har tillsatsmaterial såsom masugnsslagg standardiserats, men av den anledningen att utbudet av slagg förväntas limiteras behöver de befintliga recepten ersättas med nyfunnet tillsatsmaterial. Syftet med examensarbetet är att genom provtryckning och brandtester undersöka hur tryckhållfastheten påverkas av brand för potentiella betongrecept jämfört med befintliga betongrecept. Arbetet bestod av två huvuddelar, den första delen utgjordes av en litteraturstudie om betongens miljöpåverkan, egenskaper, potentiella tillsatsmaterial och brandegenskaper. Den andra delen utgjordes av en laborativ del som baseras på standarder där gjutning, provtryckning och brandprovning var ingående moment. Det förekommer även visuella observationer för sprickbildningen efter varje provtryckning. Totalt gjuts 14 kuber där två var av varje recept. Recept 1 och 2 var befintliga, det som särskiljer dessa var att recept 2 innehöll 50 % slagg medan recept 1 bestod av 100 % byggcement. Recept 3–7 var potentiella, där recept 3 ersatte 10 % cement med biokol, recept 4 innehöll 50 % slagg och polypropylenfiber (PP-fiber) och recept 5-7 innehöll olika mängder hydrokol, det vill säga 5, 10 respektive 20 %. Resultatet visade att befintliga recept hade den högsta tryckhållfastheten medan potentiella recept påvisade ett bättre skydd mot spjälkning. Den högsta tryckhållfastheten före brand hade recept 1 (53,3 MPa) och lägsta hade recept 7 (6 MPa). Den största massförlusten till följd av spjälkning hade recept 3 medan minsta hade recept 6 som inte spjälkade. Därav hade recept 3 den största minskningen på tryckhållfastheten (83,2 %) när den jämfördes före och efter brand. Sprickbildningen från provtryckningen efter brand var mer omfattande i den avsikt att sprickorna var mer djupgående och bredare. Det resulterade i att stora betongbitar lossnade under och efter provtryckning. Slutsatserna som drogs var att de undersökta potentiella tillsatsmaterialen reducerade tryckhållfastheten medan skyddet mot spjälkning stärktes för recept 4–7. Bäst skydd mot spjälkning hade recept 6. Störst tryckhållfasthet före brand för de potentiella recepten hade recept 3 (38,7 MPa) medan efter brand hade recept 4 högst (7,8 MPa). Största och minsta reduceringen av tryckhållfasthet efter brand hade recept 3 respektive 7. Recept 3 och 4 uppfyllde kravet gällande tryckhållfastheten, recept 4, 5, 6 och 7 uppfyllde kravet angående att skyddet mot spjälkning ska bevaras. Sprickbildningen efter brand var mer djupgående och bredare jämfört med innan brand. Överlag hade de potentiella recepten färre sprickor före brand men efter brand var det de befintliga recepten som hade färre sprickor. / The concrete industry in Sweden accounts for approximately 8 % of the construction sector's carbon dioxide emissions. Of this approximately 1.7 million tons of CO2e annually, about 90 % of the emissions are due to cement production. In order for the use of concrete in the future to be as much as it is today, carbon dioxide emissions need to decrease. This can be accomplished by replacing a proportion of the cement with possible additive materials. Until now, additive materials such as blast furnace slag have been standardized, considering that the supply of this material is expected to be limited; the existing recipes need to be replaced with potential recipes containing newly found additive material. The purpose of the study is to investigate, through test compression and fire tests, how the compressive strength is affected by fire for potential concrete recipes compared to existing concrete recipes. The study consisted of two main parts. The first part consisted of a literature study of concrete's environmental impact, the properties of concrete, concrete’s fire properties and possible additive materials in concrete. The second part consisted of a laboratory part, based on standards where casting, test pressing and fire testing were included. Visual observations were also conducted of the cracking after the test pressing. A total of 14 cubes were cast, two of each recipe. The difference shown between the existing recipes 1 and 2 was that Recipe 2 contained 50 % blast furnace slag while Recipe 1 consisted of 100 % building cement. Recipes 3–7were possible recipes, where Recipe 3 replaced 10 % of the cement with biochar; Recipe 4 contained 50 % blast furnace slag and polypropylene fiber (PP fiber); and Recipes 5–7 contained different amounts of hydrochar, i.e. 5 %, 10 % and 20 %, respectively. The results showed that the existing recipes had the highest compressive strength, while potential recipes showed better protection against spalling. Recipe 1 had the highest compressive strength before fire testing (53.3 MPa) while Recipe 7 had the lowest (6 MPa). Concrete Recipe 3 had the greatest mass loss as a result of spalling, while Recipe 6, which did not spall, had the least. Recipe 3 had the greatest reduction in compressive strength (83.2 %) when comparing before and after fire tests. The cracking resulting from the compression test became more extensive after the fire test; the cracks were deeper and wider. This more extensive cracking resulted in large parts of the concrete separated from the cube. The conclusions drawn were that the potential additives investigated reduced the compressive strength while strengthening the protection against spalling for Recipes 4–7. Recipe 6 had the best protection against spalling. The greatest compressive strength before fire for the potential recipes had Recipe 3 (38.7 MPa), while after fire Recipe 4 had the highest (7.8 MPa). The largest and smallest reduction of compressive strength post fire had Recipes 3 and 7, respectively. Recipes 3 and 4 met the requirement regarding the compressive strength, Recipes 4, 5, 6 and 7 met the requirement regarding the protection against spalling to be preserved. The cracks after fire were deeper and wider compared to before fire. Overall, the potential recipes had less cracks before fire, but after fire, it was the existing recipes that had fewer cracks.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kau-95907 |
| Date | January 2023 |
| Creators | Ahlin, Viktor, Awaz, Mohammadullah |
| Publisher | Karlstads universitet, Fakulteten för hälsa, natur- och teknikvetenskap (from 2013) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | Swedish |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0021 seconds