The dominating support method for hard rock tunnels today is use of fibre reinforced shotcrete in combination with rock bolts. The fibre reinforced shotcrete secures smaller blocks, while rock bolts are used to support larger blocks in the rock. Application of shotcrete is done by spraying against the rock surface using compressed air. The use of accelerators result in fast strength development and adhesive properties, which are two characteristics of great importance when constructing tunnels. This thesis aims at increasing the understanding of climate impact from fibre reinforced shotcrete in tunnel construction. The focus is on reducing the climate impact with two methods: reducing the share of cement in the shotcrete mixture through substitution with addition materials and using better test methods for fibres. Cement is one of the most important ingredients in concrete, however also the largest contributor to CO2 emissions. Reducing the cement amount is therefore a way of reducing the emissions of concrete. In addition, when testing the performance of fibres, different methods can lead to a spread in the results, causing an overuse of fibres in the shotcrete. First, the thesis investigated the use of alternative binder materials, especially Ground Granulated Blast Furnace Slag (GGBS), as a substitute for cement. Experimental testing was performed in a laboratory to evaluate the compressive strength for shotcrete with different amounts of GGBS. Testing was performed after one and seven days in order to evaluate the early strength. Second, the thesis investigated the use of fibre reinforcement and the possibilities of reducing the fibre dosage when changing fibre type and test method. Numerical modelling was performed for two test methods, beam and panel testing, based on experimental data. The thesis evaluated the environmental performance in terms of Global Warming Potential for both fibres and binder. The results show that substituting cement with GGBS has the largest potential to lower the CO2 emissions from fibre reinforced shotcrete. In addition, the fibre dosage can be lowered by changing fibre type, but also test method. Also this lowers the emissions, however the main emissions origins from the binder part. / Den dominerande förstärkningsmetoden för tunnlar i hårt berg idag är fiberarmerad sprutbetong i kombination med bergbultar. Den fiberarmerade sprutbetongen säkrar mindre block, medan bergbultar säkrar större block från att falla ner. Sprutbetongen appliceras genom sprutning direkt mot bergytan men hjälp av tryckluft. Användning av acceleratorer medför snabb hållfasthetsutveckling och vidhäftande egenskaper, vilka är av stor vikt vid tunnelkonstruktion. Syftet med examensarbetet är att öka förståelsen för klimatpåverkan från fiberarmerad sprutbetong i tunnelkonstruktion. Fokus är att undersöka minskningar i klimatpåverkan med två metoder: minska andelen cement i betongblandningen genom ersättning med alternativa material och använda bättre testmetoder för fibrer. Cement är en av de viktigaste ingredienserna i betong, men också den största bidragande faktorn till koldioxidutsläpp. Minskning av andelen cement är därför ett sätt att reducera utsläppen från betong. Dessutom kan valet av testmetod ha stor påverkan på vilken dosering av fibrer som krävs. Examensarbetet undersökte först användningen av alternativa bindemedelsmaterial, speciellt granulerad masugnsslagg, i sprutbetong som ett ersättningsmaterial till cement. Experiment i labb utfördes för att utvärdera tryckhållfastheten för gjuten sprutbetong med olika andelar granulerad masugnsslagg. Testning genomfördes efter en respektive sju dagar för att utvärdera hur slagg påverkar den tidiga hållfastheten. Användningen av fiberarmering och möjligheten att reducera fiberinnehållet vid byte av fibersort och testmetod undersöktes sedan. Numerisk modellering genomfördes för två testmetoder, balk- och plattest, baserat på experimentell data. Examensarbetet utvärderade klimatpåverkan i termer av Global Warming Potential, GWP, för både fibrer och bindemedel i sprutbetong. Resultaten visar att ersättning av cement med granulerad masugnsslagg har den största potentialen att minska koldioxidutsläppen från fiberarmerad sprutbetong. Dessutom kan fiberdoseringen minskas genom ändrad fibertyp samt ändrad testmetod, vilket också minskar utsläppen. Emellertid härstammar de största utsläppen från bindemedlet.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-314661 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Brodd, Elin, Östlund, Lina |
| Publisher | KTH, Betongbyggnad |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-ABE-MBT ; 2256 |
Page generated in 0.003 seconds