Miljøgevinst ved bruk av basaltfiber i landbasert oppdrettsmerd

Abstract

Fiberarmering forbedrer betongen ved å gjøre den mer duktil og motvirker riss med bedret strekkfasthet. Fiberne kan samtidig bedre betongens motstandsdyktighet mot kloridinntregning som er en stor skadeårsak i Norges utsatte kystlinje. Derfor fremstår fiber og spesielt basaltfiber som en kompetent armering, ettersom basalt ikke korroderer. Fiberbetong i lastbærende kon- struksjoner er imidlertid lite brukt som følge av manglende erfaring, standarder og retningslinjer. Hensikten med denne oppgaven er å bedre forskningsgrunnlaget for fiberarmering og samtidig se på potensielle material og miljøbesparelser. I denne bacheloroppgaven studeres gevinst av basaltfiber i en betongkonstruksjon. Valgt kon- struksjon er en prosjektert landbasert oppdrettsmerd som blir dimensjonert med kombinert spenn- og fiberarmering. Utarbeidelsen av bacheloren er i samarbeid med Dr. Ing. Trygstad AS som har spesialisert seg innen betongbruk i marine næringer og har erfaring med basaltfiber. Studien vinkles mot materialbesparelse og ekvivalent CO2-reduksjon som følge av fiberarme- ringen. Det er varierende resultat på testing av basaltfiber. Det ble derfor gjennomført et la- boratorieforsøk av den aktuelle basaltfiberen, og resultatene fra forsøket er brukt videre som beregningsgrunnlag for dimensjoneringen. Beregningene er gjennomført etter gjeldende regel- verk og retningslinjer gitt i Eurocode 2 og NB38. Resultatene fra laboratorieforsøket viste en økning i karakteristisk trykkfasthet på 14% som antas å komme fra fiberarmeringen. Videre ga forsøket etter NS-EN 14651 gode resultater sam- menlignet med tilsvarende forsøk. Disse resultatene ble brukt for dimensjoneringen og gav en besparelse i betong og armeringmengde tilsvarende 6513, 3kg CO2-ekvivalenter. Resultatene er ikke som forventet for materialbesparelser. Det var antatt en større besparelse som følge av fiberens styrkebidrag til konstruksjonen. Fra resulterende reduksjonen i CO2 kan det konkluderes med at fiberarmering hadde virkning, men for å belyse resterende gevinster bør det gjøres en mer omfattende dimensjonering av hele konstruksjonen, inkludert flere laborato- rieforsøk og rissviddeberegninger.

Fiber reinforcement improves the concrete by making it more ductile and counteracting cracks by increasing tensile strength. Fibers can also prevent chloride penetration into concrete, which is a major cause of concrete deterioration in Norway’s exposed coastal construction. Hence fiber, and especially basaltfiber, appears to be a capable candidate for reinforcement as basalt does not corrode. However, fiber reinforced concrete in load-bearing structures is rarely used due to lack of practical experience, national standards and guidelines. The purpose of this bachelor’s thesis is to improve the research on fiber reinforcement and at the same time look at potential savings in material and resulting environmental savings. In this bachelor’s thesis, the main topic is to study the environmental benefits of basalt fiber in a concrete structure. The chosen structure is a planned land-based fish corral that is dimensioned with combined prestressed and fiber reinforcement. The elaboration of the bachelor’s is done in collaboration with Dr. Ing. Trygstad AS. Trygstad specializes in concrete for industries in marine environment and has extensive experience on the subject of basalt fiber reinforcemnt. the study is written with emphasis on the material savings and correspondent CO2 reduction achievable by utilizing fiber reinforcement in construction. Testing of basalt fibers has produced varying results. A laboratory test of the relevant basalt fiber was therefore conducted , and the results formed the basis of calculations associated with dimensioning. The calculations were done in accordance with current regulations and guidelines given in Eurocode 2 and NB38. Results from the laboratory testing showed an increase in characteristic compressive strength of 14 % which is assumed to be a result of the fiber reinforcement. Furthermore, the experiment according to NS-EN 14651 gave good results compared to previous experiments. These results were used for calculating savings in materials and gave a resulting saving of concrete and rein- forcement of 6513.3kg CO2-equivalents. The results were not as expected for savings in materials. A larger saving was estimated as a result of the fibers contribution to the strength of the structure. Even so, from the resulting reduction in CO2, it can be concluded that fiber reinforcement had an positive effect. In order to shed light on the remaining benefits and drawbacks and their scope, a more comprehensive dimensioning of the entire structure should be made, including multiple laboratory tests and crack width calculations.