Back to search

NAERINGSPH-Nærings-phd

Transition from natural to crushed aggregate; impacts on pumped concrete.

Alternative title: Overgang fra naturlig til knust tilslag; innvirkning på pumpet betong.

Awarded: NOK 2.3 mill.

Project Number:

332919

Application Type:

Project Period:

2021 - 2025

Funding received from:

Location:

Production of 1 m3 of concrete normally consumes about 1000 kg of sand and 750 kg of gravel. The norm has been that these materials can be found as natural resources in close proximity to each concrete plant. We are, however, running out of easily available resources of decent quality. The alternative to excavating sand and gravel from nature is to produce it by mechanically crushing rock. Crushed materials for coarse aggregate have been used for some time. However, the use of mechanically produced sand is still in an early phase. Crushed materials have somewhat different properties related to the surface, shape and size distribution of the particles. How all these properties and their mechanics influence fresh concrete properties, are not yet fully understood. Furthermore, most of today’s research is focused on the mixing of concrete. Unfortunately, there is limited research being done on construction sites where concrete consistency is of the greatest importance. As most concrete is placed in formwork by use of concrete pumps, and crushed materials influence consistency and pumpability, there is a need for more knowledge and a better understanding of the process. Problems happening on site is mainly handled by increasing the amount of water, cement and chemical admixtures. The result is increased emissions of CO2, increased building cost and increased wear and tear on equipment. It also leads to an increased amount of waste, as concrete with undesirable consistency or pumpability gets rejected on site. If concrete with poor pumpability is cast, it can lead to flaws and poorly compacted concrete, resulting in a reduction of safety and life span for the concrete structure. This research project aims to understand and manipulate the pumping process, to ensure correct quality from production, transportation, and pumping, until the concrete is correctly placed on site.

Ribe Betong bruker om lag 350 000 tonn med sand og stein (tilslag) til produksjon av ferdigbetong i løpet av et år. Tidligere var det en selvfølge at både sand og stein ble hentet fra forekomster i naturen, men over hele verden er vi i ferd med å bruke opp tilgjengelige løsmasseressurser med egnet kvalitet. Alternativet er å produsere sand og stein ved å knuse fjell. Knuste steinfraksjoner har vært brukt i noen tid, men bruk av maskinknust sand er kun i oppstarten. Maskinknuste produkter har litt andre egenskaper enn naturprodukter, og de påvirker betongens ferskegenskaper ulikt. En del av utfordringene er knyttet til de knuste partiklenes overflatetopologi, kornform og siktekurve. Men hvordan disse materialegenskapene virker gjennom mekanismer som endrer betongens konsistens, er ikke fullt ut forstått. Det meste av forskningen er dessuten fokusert på blandingen av betong. Lite forskning synes å ha fokusert på det som skjer på byggeplass – inkludert den konsistensendring som skjer ved pumping av betongen. Pumpeprosessen påvirker betongens konsistens. Utfordringene som oppstår her, løses i dag av praktikere i arbeidslivet – ofte gjennom økt bruk av sement og kjemiske tilsetningsstoffer. Resultatet er økt utslipp av CO2 og andre miljøbelastende stoffer, økt byggekostnad og økt slitasje på utstyr. Det medfører også økt mengde avfall, ved at betong med avvikende egenskaper blir avvist. Dersom betong med dårlig støpbarhet benyttes, kan dette medføre skadet konstruksjon med redusert sikkerhet og levetid. Dette forskningsprosjektet vil ha hovedfokus på å forstå og kunne manipulere betongkonsistensen, for å sikre at kvaliteten er tilfredsstillende helt fra produksjon, gjennom transport- og pumpeprosess, helt frem til betongen er ferdig utstøpt på byggeplass. I slik forskning vil det være nødvendig å gjennomføre fullskala pilotforsøk ved bruk av industrielt utstyr. Dette er tilgjengelig i prosjektet, ved at prosjekteier nettopp er en industriell leverandør av ferdigbetong.

Funding scheme:

NAERINGSPH-Nærings-phd