Betonin lujuuden vaikutus hiilidioksidipäästöihin

Abstract

Tämä opinnäytetyö jakautuu kahteen selkeään kokonaisuuteen, jotka ovat kirjallisuutta referoiva osuus ja opinnäytetyön tutkiva osuus. Taustatietoa ja kirjallista referointia sisältävä betonin hiilijalanjälkeen sekä rakenteiden mitoitukseen syventyvä osuus tukee ja luo pohjaa opinnäytetyön tutkivaan osuuteen.

Tutkimuksen kannalta merkittävää on ymmärtää sementin vaikutus betonin lujuuteen, sillä sementillä on betonin raaka-aineista ehdottomasti suurin hiilijalanjälki. Sementin suhteellinen osuus betonimassassa lisääntyy betonin lujuutta kasvatettaessa, tästä aiheutuen betonin lujuuden kasvaessa myös sen hiilijalanjälki kasvaa.

Tutkimuksessa tarkastellaan imaginääristen, mutta mahdollisimman hyvin tyypillistä betonirunkoista asuinkerrostaloa kuvaavien kuormitustapausten avulla, kuinka betonin lujuuden muuttaminen käyttäen tyypillisiä betonilaatuja vaikuttaa rakenteiden hiilijalanjälkeen. Tutkimuksen tarkastelemat betonirakenteet ovat seiniä, pilareita tai anturoita, jotka ovat toteutustavaltaan paikallavalurakenteita.

Tutkimuksessa tarkastellaan kolmessa eri kuormitustapauksessa, neljää tyypillistä asuinkerrostalon rakenneta, joiden betonin lujuutta varioidaan kolmella eri lujuudella. Mitoituksen tuloksena saadut raudoitemäärät huomioidaan ja rakenteille lasketaan hiilijalanjälki kaikissa edellä mainituissa tapauksissa.

Tutkimuksen tuloksena todettiin, että tyypillisen betonirunkoisen asuinkerrostalon rakenteiden paksuudet ovat niiden kuormitukseen nähden suuret rakenteellisen toiminnan, palotilanteen sekä esimerkiksi akustisten vaatimusten vuoksi. Tästä aiheutuen rakenteet kantavat asuinkerrostalon käyttötarkoituksessa niille kohdistuvat kuormat hyvin pienellä raudoitemäärällä, vaikka betonin lujuutta tyypillisestä arvostaan pienennettäisiin.

Tutkimus osoittaa, että betonin lujuutta voitaisiin pienentää rakenteiden kantavuuden näkökulmasta ja näin saavuttaa parannusta rakenteiden hiilijalanjäljessä. Merkittävää on, että tämä muutos voitaisiin toteuttaa olemassa olevin materiaalein ja menetelmin.