Hiilidioksidi betonin lisäaineena

Abstract

Opinnäytetyössä tutkittiin hiilidioksidia betonin lisäaineena ja sen vaikutusta lujuudenkehitykseen. Tutkimuksessa hiilidioksidi lisättiin tuoreeseen massaan kaasuna eri pitoisuuksina ja analysoitiin metodin toimivuutta sekä tutkittiin, miten hiilidioksidilisäys vaikuttaa betonin ominaisuuksiin. Tutkimus alkoi laastikokeilla, ja tämän datan perusteella suunniteltiin betonikoesarjat. Tutkimuksessa tutkittiin myös teknisiä hiilinieluja sen saatavuuden näkökulmasta ja missä vai-heessa kehitys on. Tekniset hiilinielut ovat oleellinen osa tätä tutkimusta, koska ilman niitä hiilidioksidin syöttämisessä betoniin ei ole välttämättä järkeä. Kun teknisistä hiilinieluista saatu hiilidioksidi mineralisoidaan betoniin, niin se ei palaa enää ilmakehään. Laastikokeissa kontrollimassana oli standardin SFS-EN 196-1 mukainen massa. Laastimassoista tehtiin isotermiset kalorimetria analyysit, jotta saatiin selville vaikutukset hydrataatioon. Leviämätesteillä selvitettiin työstettävyys muutoksia massassa. Taivutus- ja puristuslujuustestien avulla saatiin selville lujuudenkehitys ja hiilidioksidin vaikutus siihen. XRD:n ja TGA:n avulla selvitettiin kiderakennetta ja sitoutuneen hiilidioksidin määrää. Betonikokeissa tehtiin tuoreenmassan testit ja kovettuneen massan puristuslujuuskokeet. Betoninäytteitä tutkittiin pyyhkäisyelektronimikroskoopilla, jotta nähtäisiin, onko hiilidioksidia sitoutunut betoninäytteisiin. Isotermisessä kalorimetriassa selvisi, että hiilidioksidi vaikuttaa hydrataatioon joka vaiheessa. Laastinäytteiden lujuuskokeissa positiivisia vaikutuksia näkyi ainoastaan yhdessä versiossa, missä oli 30 % masuunikuonaa ja 70 % sementtiä sekä hiilidioksidia 3 % sideaineen määrästä. TGA:n perusteella sitoutuneen hiilidioksidin määrä oli todella pieni suhteessa uutetun hiilidioksidin määrään nähden. Betonikokeista saadut lujuustulokset olivat saman suuntaisia kuin laastikokeissa. Pyyhkäisyelektronimikroskoopilla löydettiin betoninäytteestä mineralisoitunutta hiilidioksidia.