Vähäpäästöisten betonien käyttömahdollisuudet korjausrakentamisessa

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu | Master's thesis
Date
2022-06-13
Department
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Master's Programme in Building Technology (CIV)
Language
fi
Pages
95
Series
Abstract
Diplomityön tavoite oli tutkia vähäpäästöisten betonien käyttömahdollisuuksia ja hiilidioksidipäästöjen vähentämismahdollisuuksia korjausrakentamisessa. Saatujen tulosten pohjalta annettiin suosituksia betonin hiilidioksidipäästöjen vähentämiseen korjausrakentamisessa. Aiheen pohjustamiseksi tarkasteltiin, miten betonin hiilidioksidipäästöt muodostuvat ja millaisilla keinoilla niitä voi vähentää. Työ toteutettiin kirjallisuustutkimuksella ja vertailevilla kohdetutkimuksilla. Kohdetutkimuksissa tarkasteltiin vähäpäästöisten betonien soveltuvuutta ja päästövähennyksiä todellisissa korjaustapauksissa. Kirjallisuuskatsauksessa havaittiin, että betonin hiilidioksidipäästöjä on mahdollista alentaa monilla keinoilla rakenteen elinkaaren eri vaiheissa. Sementin valmistuksesta aiheutuu suuri osa betonin valmistuksen päästöistä, joten tehokkaimmat vähennyskeinot kohdistuvat sementin päästöjen alentamiseen. Elinkaaren tuotevaiheessa päästöjä voi vähentää alentamalla erityisesti sementin valmistusprosessiin liittyviä päästöjä tai korvaamalla sementtiä vähäpäästöisemmillä seosaineilla. Suunnittelu- ja rakentamisvaiheessa päästöjä on mahdollista alentaa erilaisilla materiaalivalinnoilla ja rakenneratkaisuilla, kuten valitsemalla vähäpäästöisiä betonilaatuja tai parantamalla materiaalitehokkuutta. Kohdetutkimuksissa verrattiin vähäpäästöisen betonin ja tavanomaisen betonin käyttöä ja hiilidioksidipäästöjä valituissa tapauksissa. Vähäpäästöiset betoniseokset perustettiin masuunikuonalla seostettuun Kolmossementtiin, jota verrattiin lievemmin seostetulla Oiva-sementillä tehtyihin betoniseoksiin. Tutkimuksissa todettiin, että masuunikuonalla seostettu Kolmossementti soveltuu hyvin moniin erilaisiin betonikorjauskohteisiin, kunhan huomioidaan huolellisemman jälkihoidon tarve sekä lisäaineisiin mahdollisesti liittyvät rajoitukset. Tällöin voidaan saavuttaa jopa 30 % päästövähennykset Oiva-sementtiin verrattuna. Tulevaisuudessa kierrätyspohjaisten seosaineiden, kuten masuunikuonan saatavuus ei kuitenkaan tule riittämään kasvavaan kysyntään, joten muiden päästövähennyskeinojen merkitys korostuu. Tällöin betoniteollisuuden päästöjen vähentämisessä tullaan tukeutumaan erityisesti vähäpäästöisten valmistusprosessien kehittämiseen. Rajoitetusti saatavilla olevien seosaineiden käyttö kannattaa kohdistaa kohteisiin, joissa niiden käytöstä saadaan poikkeuksellista etua.

The main goal of the thesis was to explore potential applications for low carbon concretes and possibilities of reducing carbon emissions in concrete repairs. General recommendations on how to reduce emissions of concrete in repairs were given based on the results. In addition, it was studied how the carbon dioxide emissions of concrete are formed and how those can be reduced. The research consists of a literature review and comparative case studies that examined the suitability and emission reducing potential of low carbon concretes in actual repair projects. The literature review revealed that emissions of concrete can be reduced using many possible methods in the different stages of the structure’s life cycle. The production of cement has a significant influence on the emissions of concrete production, which implies that the most effective means to reduce concrete emissions are related to cement production. Emissions of the production phase can be reduced by using supplementary cementitious materials to replace portland cement or by lowering the emissions of cement production process. Emissions of design and building phases can be reduced with different material and structural choices, such as by choosing to use low carbon concretes or by improving the efficiency of the material use. Case studies compared the use of low carbon concrete and its carbon emissions to a concrete type that could typically be used in such repair projects. Kolmossementti, which contains blast furnace slag, was selected as the starting point for low carbon concretes. It was then compared to concretes based on the Oiva cement, which contains less slag and would be a typical choice for many repair projects. It was found that Kolmossementti suits well to varying concrete repairs, as long as its need for careful curing and possible restrictions related to special additives are accounted for. Then reduction of emissions with up to 30 % are possible, when compared to the Oiva cement. In the future, especially the production of recycled supplementary cementitious materials won’t be able to meet the growing demand, which will emphasize the importance of other means to reduce emissions. In this case the emission reduction of concrete industry will rely particularly on the development of low carbon production processes. The use of supplementary materials with a restricted supply should be allocated to cases, where their use brings exceptional advantage.
Description
Supervisor
Punkki, Jouni
Thesis advisor
Pöyhönen, Aleksi
Keywords
vähäpäästöinen betoni, korjausrakentaminen, seosaineet, vaihtoehtoiset sideaineet, betonin hiilidioksidipäästöt
Other note
Citation