Pervious Concrete

Abstract

Pervious concrete is a type of concrete with little or no fines which give a large void. This enables high permeability and because of this it enables water to percolate through the concrete. Pervious concrete have been used in many years both as pavement material and on several other applications in the U.S and in other countries in Western Europe. In Norway pervious concrete is not currently in use. This thesis aims to investigate if pervious concrete can withstand the harsh Norwegian climate. This has been accomplished by investigating current knowledge on pervious concrete and developing tests to try to find the optimal mixture for Norwegian conditions, both in terms of strength and permeability. As part of the thesis project a study trip to the U.S has been carried out. The goal was to meet people involved with pervious materials in the concrete industry. By interviewing the researchers who work with optimizing the material, the associations who promote the usage of pervious concrete, the contractors who builds the project and the owner who orders the project. The key learning from these interviews is that operational competence when installing the systemis very important for obtaining good results. It seems that failed or not optimal results often are caused by inexperienced contractors. Another area of concern that was raised during the interviews was degradation of the concrete due to the presence of road salt. The road salt seemed to be causing raveling of the surface.

The main part of the thesis is the experimental part. The experiments that were carried out before the trip to the U.S had an objective of getting to know the material and try to make it work with the materials readily available in Norway. Also optimizing the mixture proportions according to literature was done, and this was sent to freezing and thawing testing.

After the trip to the U.S it was clear how important the void content is for the performance of pervious concrete. A simple approach for calculation of the void content was used to determine the amount of air that was put into the mix proportioning. With the void content as a variable the amount of sand and cement was varied to see which effect this had. The trial batches were tested for compressive- and tensile splitting strength and also cylinders for the planned permeability test were casted. The permeability test was built and the test was performed at the concrete laboratory at NTNU. The tests indicate a clear correlation between the void content and the performance of pervious concrete. When the void content goes up it the strength goes down but the permeability goes up.

Permeabel betong er en type betong som inneholder lite eller ingenting finstoff. Dette fører til en høy permeabilitet som igjen gir muligheten for at vann kan drenere gjennom betongen.Permeabel betong har blitt brukt i mange år både som et belegningsmateriale og flere andre bruksområder i USA og i andre land i Vest Europa. I Norge brukes permeabel betong ikke fortiden. Denne master oppgaven har som mål å finne ut om permeabel betong kan brukes i et hardt norskt klima. Dette har blitt gjort ved å kikke på eksisterende kunnskap, og ved å prøve å finne en optimal resept for norske forholde. Både i forhold til styrke og permeabilitet. I løpet av dette arbeidet har det også blitt gjennomført en studie tur til USA. Målet med denne turen var å treffe flest mulig mennesker som er involvert med permeabel betong innenfor betongindustrien. Ved å intervjue forskerne som optimaliserer betongen, foreningene som promoterer bruken av permeabel betong, entreprenørene som bygger prosjekter og eierne som bestiller prosjektet. Hovedlærdommen fra disse intervjuene er at selve instalasjonen av permeabel betong er veldig vikitg for å få et godt resultat. Uerfarne entreprenører var ofte grunnen til dårlige resultater. Et annet problemområde er ødelegelse av den permeablebetongen grunnet veisalt. Det virket som om veisaltet førte til avskalling av overaten.

Hoveddelen i denne master oppgaven består av forsøk på permeabel betong. Før turen til USA ble det gjennomført flere forsøk for å bli bedre kjent med materialet permeabel betong og for å se hvordan dette kunne lages ved bruk av vanlige norske materialer. Det ble også gjort visse optimaliseringer i forhold til litteraturen for å gi en betong som var best muligrustet mot frost og tining.

Etter studieturen til USA ble det klart at hulromsprosenten er en veldig viktig parameter når man skal si noe om funksjonen til permeabel betong. En enkel metode for utregning av hulromsprosenten ble brukt for å bestemme mengden luft som ble brukt i blandings proporsjoneringen.Med hulromsproseneten som en variabel ble mengde sand og sement endret for å se hvilken effekt dette har. Prøveblandingene ble testet for trykk- og spaltestrekkfasthetsamt sylindre for den planlagte permeabilitetstesten ble støpt ut. Permeabilitetstesten ble bygd og utført ved betong laboratoriet på NTNU. Sammenligning av disse testene viser en klar sammenheng mellom hulromsprosenten og de ulike parameterne for permeabel betong.Når hulromsprosenten øker går styrken ned, men permeabiliteten øker.