Innovativ anvendelse av aluminium og saltvann i betong, potensialer og utfordringer

Abstract

Formålet med denne bacheloroppgaven er å undersøke betongens egenskaper og ytelse ved ulike leiresubstitusjoner, aluminiumslegeringer, og bruk av saltvann som substitusjon for ferskvann. Dette gjøres gjennom tester som herdetid, korrosjon, trykkfasthet, hydrogentest og temperaturpåvirkning. Denne betongen vil ha ett lavere karbonavtrykk ved bruk av leire istedenfor sement, noe som reduserer klimagasser ved produksjonen av betong. Ved å utføre en konsistentest ble betongens vann-til-sement (v/c) forholdet bestemt. Forsøket undersøkte her 0% og 65% leiresubstitusjon, med bruk av Vicat-instrumentet. En tykk nål målte betongens konsistens til 4 - 8 mm utslag, mens en tynn nål ble brukt for å observere herdetiden, målt hvert tiende minutt til avlesningen var mellom 3 og 9 mm. Trykkfastheten ble testet med støpeformer på 5 x 5 x 5 cm, hvor det ble støpt tre klosser per form. Testene ble utført med kalsinert leire i prosentandeler på 0%, 20%, 35%, 50%, 65%, og 80%, med et v/c tall på 0,4. Hydrogentesten brukte 250 ml plastkopper, med aluminium kuttet i biter på 2 x 15 cm. Begge legeringene 5083 og 6082 ble benyttet. Testen inkluderte ferskvann og sjøvann med leireandeler på 0%, 20%, 35%, 50%, 65%, og 80%. Korrosjonstesten, som fulgte opp hydrogentesten, involverte aluminium i betongen i 28 dager, og sammenlignet effekten av ferskvann og saltvann på korrosjon. For ekspansjonstestene ble det brukt støpeformer med mål på 4 x 4 x 16 cm. Aluminiums bitene fra både legeringene 5083 og 6082 ble kappet til å passe i formene. Prøvene ble malt hvite for å nøytralisere overflaten, deretter lett påført sort maling for å lage referansepunkter for et kamera som filmet prøvenes nedbøyning. Resultatene som kommer frem i denne oppgaven, viser at betong med saltvann herder raskere enn med ferskvann. Prøver med opptil 50% leire stopper meste av både korrosjon og hydrogenutslipp samtidig som den beholder fortsatt tilstrekkelig styrke. Høyere leirinnhold reduserer korrosjon, mens legering 5083 gir best heft ved temperaturfluktuasjoner.

The purpose of this bachelor's thesis is to investigate the properties and performance of concrete with various clay substitutions, aluminium alloys, and the use of saltwater as a substitute for freshwater. This concrete will have a lower carbon footprint by using clay instead of cement, thereby reducing greenhouse gas emissions during concrete production. Testing the setting time, corrosion resistance, compressive strength, hydrogen emission and response to temperature fluctuations is integral. Utilizing the Vicat instrument, consistency testing assessed the ideal water-to-cement (w/c) ratio of the concrete, investigating 0% and 65% clay substitution. A thick needle measured the consistency of the concrete to achieve 4 - 8 mm reading on the Vicat instrument, while a thin needle was used to observe setting time. This was measured every ten minutes until the reading was between 3 and 9 mm. Compressive strength was tested with moulds measuring 5 x 5 x 5 cm, producing three blocks per mould. The tests were conducted with calcined clay at percentages of 0%, 20%, 35%, 50%, 65%, and 80%, with a w/c ratio of 0.4. The hydrogen test used 250 ml plastic cups, with aluminium cut into pieces of 2 x 15 cm. Both alloys 5083 and 6082 were utilized. The test included freshwater and seawater with clay percentages of 0%, 20%, 35%, 50%, 65%, and 80%. The corrosion test, following the hydrogen test, involved aluminium in the concrete for 28 days, comparing the effects of freshwater and saltwater in correspondence with corrosion. For the expansion tests, moulds measuring 4 x 4 x 16 cm were used. Aluminium pieces from alloys 5083 and 6082 were cut to fit the moulds. The samples were painted white to neutralize the surface, then lightly coated with black paint to create reference points for the DIC camera to capture the samples deformation. The results of this study indicate that concrete with saltwater sets faster than with freshwater. Samples with up to 50% clay stops most corrosion and hydrogen emissions while retaining sufficient strength. Higher clay content reduces corrosion, while alloy 5083 provides the best adhesion during temperature fluctuations.