Sementin vähentämisen vaikutus ontelolaattaprosessiin ja sen hiilidioksidipäästöihin

Abstract

Betoni on maailman käytetyin rakennusmateriaali, ja se on myös suurin yksittäinen hiilidioksidipäästöjen lähde. Betonin saastuttavin osuus on sementin valmistus. Ilmastonmuutoksen hillitsemiseksi betoniteollisuuden tavoitteena on pyrkiä vähentämään betonin päästöjä merkittävästi. Tutkimuksen toimeksiantajana toimi Parma Oy Uurainen. Parma Oy:n ympäristötavoitteena on betonisten valmisosien mahdollisimman ekologinen valmistus ja hiilidioksidipäästöjen vuosittainen 5 % vähentäminen. Parman Uuraisten tehtaalla on tavoitteena vähentää ontelolaattojen valmistukseen käytettävän sementin määrää 4,4 % ja pienentää samalla ontelolaatan valmistuksessa syntyviä hiilidioksidipäästöjä ja valmistuskustannuksia. Kehittämistutkimuksen tarkoituksena oli kehittää uusi vähähiilisempi betoniresepti, joka testataan käytännössä ja tutkitaan, vaikuttaako reseptin optimointi ontelolaatan valmistusprosessiin, kuten betonimassan koostumukseen, valukoneen toimintaan ja valutyön suoritukseen sekä valmiiden ontelolaattojen laatuun sekä valmistuksesta aiheutuviin hiilidioksidipäästöjen määrään. Uusi ontelolaattabetoniresepti kehitettiin hyödyntämällä betonin kiviainesten väliin jäävän tyhjätilan määrittämistä. Uudella reseptillä suoritettiin testivalu, jonka laatua havainnoitiin ja mitattiin standardien mukaisilla laadunvalvontamenetelmillä. Betonista otettiin myös koekappaleet, joille suoritettiin puristuslujuuden testaus. Laadunvalvonnan mittauksien tulokset olivat uudella reseptillä paremmat mitä vanhalla, mutta puristuslujuus oli uudella reseptillä vanhaa heikompi. Testivalun raporteista ilmeni, että sementin määrää ei saatu vähennettyä uudella reseptillä, koska tutkimuksen alkutiedot olivat puutteelliset. Tutkimuksessa ei päästy kaikkiin sille asetettuihin tavoitteisiin. Tutkimuksesta ilmeni kuitenkin, että reseptiä optimoimalla voidaan laskennallisesti sementin määrää vähentää alkuperäistä tavoitetta enemmän ilman merkittäviä investointeja. Korjattu resepti pitää kuitenkin testata käytännössä ennen kuin sen toimivuus voidaan taata.

Concrete is the world's most used building material, and it is also the single largest source of carbon dioxide emissions. The most polluting part of concrete is production of cement. In order to curb climate change, the goal of the concrete industry is to reduce the emissions of concrete significantly. The mandator of this research is Parma Oy Uurainen. Parma Oy's environmental goal is to produce concrete precast parts as ecologically as possible and to reduce carbon dioxide emissions by 5% annually. The factory of Parma in Uurainen aims to reduce the amount of cement used in the manufacture of hollow core slabs by 4,4 %, which at the same time decrease the carbon dioxide emissions and manufacturing costs generated in the manufacture of hollow core slabs. The purpose of the design research was to develop a new, lower-carbon concrete recipe, which will be tested in practice and to investigate whether the optimization of the recipe affects the hollow core slab manufacturing process, such as the composition of the concrete mass, the function of the casting machine and the performance of the casting work, as well as the quality of the finished hollow core slab and the amount of carbon dioxide emissions of the manufacture. The new hollow core slab concrete recipe was developed by utilizing the determination of the voids volume left between the aggregates of the concrete. A test casting was performed with the new recipe and the quality was observed and measured by the quality control methods complied with the standard. Test specimens were also taken from the concrete, which were tested for compressive strength. The results of the quality control measurements were better with the new recipe than with the old one, but the compressive strength was weaker with the new recipe than the old one. From the reports of the test casting, it appeared that the amount of cement could not be reduced with the new recipe, because the initial data of the research were incomplete. The research did not reach all the goals set for it. However, the research showed that by optimizing the recipe, by calculation the amount of cement can be reduced more than the original goal without significant investments. However, the corrected recipe must be tested in practice before its functionality can be guaranteed.