Vähähiilibetonin lujuudenkehitys

Abstract

Uuden rakentamislain tavoitteena on, että 2020-luvun puoliväliin mennessä rakennuksen elinkaarenaikaista hiilijalanjälkeä ohjataan lainsäädännöllä. Tällä hetkellä rakennusmateriaalien osuus kattaa noin kahdeksasosan koko rakennetun ympäristön elinkaarenaikaisista hiilidioksidipäästöistä. Tulevaisuudessa rakennusten energiatehokkuuden parantuessa rakennusmateriaalien osuus rakennuksen elinkaarenaikaisista päästöistä kasvaa. Tämän opinnäytetyön toimeksiantaja Lujabetoni Oy haluaa olla osaltaan tarjoamassa vähähiilisempiä ratkaisuja rakentamisen tarpeisiin.

Työn tavoitteena oli selvittää, millaisella valmisbetonireseptiikalla saadaan aikaan kompromissi, jotta valmisbetonin hiilidioksidipäästöjä pystytään merkittävästi vähentämään, säilyttäen kuitenkin betonin riittävän nopea varhaislujuudenkehitys ja riittävän korkea loppulujuus. Työssä oltiin kiinnostuneita siitä, kuinka nopeasti vähähiiliset betonireseptit saavuttavat muottienpurkulujuuden.

Työssä mitattiin standardoitujen puristuslujuuskokeiden avulla kuuden yksilöllisesti suhteutetun betonireseptin puristuslujuudenkehitystä. Puristuslujuuksien arvosteluiät olivat 1, 3, 7 ja 28 vuorokautta. Kaikkien reseptien pohjana käytettiin lujuusluokan C30/37 huokoistamatonta rakennebetonia, jonka maksimiraekoko oli 16 mm ja tavoitelujuus 28 vuorokauden iässä 41 MPa. Työssä kahteen reseptiin lisättiin lisäaineena betonin kiihdytintä.

Tulosten perusteella kaikki reseptit saavuttivat tavoitelujuuden 41 MPa 28 vuorokaudessa. Työssä havaittiin odotetusti, että masuunikuonan käyttäminen betonin seosaineena ja sen sideaineeseen suhteutetun osuuden kasvattaminen hidastaa betonin varhaislujuudenkehitystä ja nostaa myöhäisiän lujuutta. Työssä käytetyllä betonin kiihdyttimellä saavutettiin merkittävä varhaislujuudenkehitystä edistävä vaikutus reseptillä, jossa masuunikuonan määrä oli suuri. Olettamuksista poiketen kiihdyttimen vaikutus alkoi hieman myöhemmin, mutta sen vaikutus kesti odotettua pidempään. Tämän havainnon perusteella kiihdyttimen toiminnasta tullaan yrityksessä tekemään jatkotutkimusta.

Finland aims to be carbon neutral by 2035. To achieve this goal, the Government adopted a new Building Law to reduce greenhouse gas emissions during the life cycle of construction. The aim is that the carbon footprint of buildings and building materials will be controlled by legislation by 2025.

The aim of this study is to develop low-carbon concrete recipes and to investigate the development of the early strength of these concrete recipes. The research was commissioned by Lujabetoni Oy and the practical tests were carried out at the ready-mixed concrete factory of Lujabetoni Oy in Tampere.

The strength development of six concrete recipes was investigated using standard test specimens. The compressive strengths were tested at 1, 3, 7 and 28 days of age. A concrete accelerator was added to two of the concrete recipes.

As expected, the study found that the use of blast furnace slag as a concrete component slows down the early strength development of concrete and increases the late strength. The effect of the concrete accelerator tested in the study was significant in the recipe with high levels of blast furnace slag. The accelerator effect started later than expected and lasted longer. Based on these results, the company will conduct further research on this concrete accelerator.