Heiti verkefnis : 

Umhverfisvæn brúarsteinsteypa - 2. áfangi

Verkefnastjóri : 

Próf. Ólafur H. Wallevik

Stutt lýsing á verkefninu:

Þrátt fyrir að steinsteypa sé í eðli sínu umhverfisvæn þar sem hátt í 90% af rúmmáli hennar eru vatn, sandur og steinn, þá er kolefnisspor hennar sem byggingarefnis engu að síður hátt sökum þess hve mikið er framleitt af henni. Oft stafa um 80% af kolefnisspori steypunnar frá sementinu (þ.e. sementsgjallinu) þar sem það hefur, sögulega séð, verið hátt í eitt kgCO2/kg sementsgjall. Eigi að lækka kolefnisspor hennar til muna er þess vegna nauðsynlegt að hverfa frá hefðbundinni hönnun og taka nýja stefnu í hönnunaraðferðum. Á Rb við Nýsköpunarmiðstöð Íslands hefur undanfarin ár verið unnið brautryðjendastarf í þessu efni með hönnun sem byggist á flotfræðilegum aðferðum. Afraksturinn er m.a. nýjar, afar umhverfisvænar steypugerðir, eins og Eco-SCC og Ecocrete, með kolefnisspor í kringum 100 kgCO2/m3 steypu í stað 400 kgCO2/m3 steypu með sömu hráefnum og með sambærilegu þrýstiþoli. Markmið verkefnisins er að þróa steinsteypu með lágt kolefnisspor til nota í brúarframkvæmdir, þ.e. umhverfisvæna brúarsteinsteypu. Það að hún sé vistvæn er sérstaklega mikilvægt fyrir innviðina á Íslandi. Kolefnisspor virkjana getur verið yfir helmingur vegna steinsteypunnar og í brúarmannvirkjum er steinsteypan ásamt bendistáli yfirgnæfandi hluti kolefnissporsins. Við þróun á umhverfisvænni steinsteypu verður beitt seigjufræðilegri nálgun (e. Rheological approach). Ein af tilgátunum er að hægt sé að þróa endingarbetri steinsteypu með mun minna bindiefni með því m.a. að auka kísil/kalsíum hlutfallið í steypunni. Þá skiptir einnig pökkunargráða (e. Eigen-packing) miklu máli en henni er hægt að stýra markvisst með þessari seigjufræðilegu nálgun. Í þessu verkefni er takmarkið að setja fram uppskrift að umhverfisvænni steinsteypu sem hefur mjög lágt kolefnisspor, uppfyllir gæðakröfur sem gerðar eru til steinsteypu í íslenskar brýr og síðast en ekki síst, leyfir notkun á steinefnum sem ekki eru mjög þröngar skorður settar hvað gæði snertir, og eru aðgengileg víða um land.

Tilgangur og markmið:

Steinsteypa er aðalbyggingarefni Íslendinga þar sem meirihluti af rúmmáli hennar er vatn, sandur og steinn úr nágrenni en þrátt fyrir þetta hefur hún verulegt kolefnisspor. Það að hún sé vistvæn er sérstaklega mikilvægt fyrir innviðina á Íslandi. Kolefnisspor virkjana getur verið yfir helmingur vegna steinsteypunnar og í brúarmannvirkjum er steinsteypan ásamt bendistáli yfirgnæfandi hluti kolefnissporsins. Samkvæmt vistferilsgreiningum er hægt að lækka kolefnisspor t.d. í vindmyllu yfir lífstíma hennar um 10% með að nota mjög umhverfisvæna steypu, eingöngu í undirstöðurnar. Markmið verkefnisins er að þróa steinsteypu með lágt kolefnisspor til nota í brúarframkvæmdir, þ.e. umhverfisvæna brúarsteinsteypu. Við þróun á umhverfisvænni steinsteypu verður beitt seigjufræðilegri nálgun (e. Rheological approach). Ein af tilgátunum er að hægt sé að þróa endingarbetri steinsteypu með mun minna bindiefni með því  m.a. að auka kísil/kalsíum hlutfallið í steypunni. Þá skiptir einnig pökkunargráða (e. Eigen-packing) miklu máli en henni er hægt að stýra markvisst með þessari seigjufræðilegu nálgun. Ásamt þessu er lykillinn að góðum árangri að leita uppi íblöndunarefni sem virka vel með þeim  sementstegundum sem á markaðnum eru og kemur til greina að nota. Í fyrsta lagi þarf að finna flotefni sem gefur lægstan seigjustuðul miðað við flotskerspennu steinsteypunnar. Þetta verður rannsakað/þróað með múrblöndum þar sem notaður er staðlaður sandur (EN-196). Í þessum hluta verður notað mælitæki, ConTec Rheomixer, sem getur blandað og mælt múrblönduna samtímis. Einnig verður kannað hvort eða hvaða íblöndunarefni geta minnkað bæði seigjustuðul (e. plastic viscosity) og flotskerspennu (e. yield stress). Því næst verður farið í að gera steinsteypuprófanir með mismunandi samsetningu út frá kolefnisspori og gæðum og þannig verður unnið markvisst að því að þróa umhverfisvæna steinsteypu af gæðum sem krafist er fyrir steinsteypu í íslenskar brýr.