Influence of recycled aggregates variability in concrete properties
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- Vanessa Gesser Brezinski
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1 Influence of s variability in concrete properties Denise Coitinho Dal Molin
2 Highest score, CAPES one of the top 3 graduated courses in civil engeneering in Brasil
3 Graduate Program in Civil Engineering: Construction Area
4
5 Research areas Built environment performance and sustainability Management and construction economics Teaching and learning in engineering Pathology and rehabilitation of structures and buildings Materials technology and construction processes New building materials development Environmental management and recycling of residues
6 Research areas Built environment performance and sustainability Management and construction economics Teaching and learning in engineering Pathology and rehabilitation of structures and buildings Materials technology and construction processes New building materials development Environmental management and recycling of residues
7 Research areas Environmental management and recycling of residues Construction and demolition waste recicling since 1998
8 Concrete Núcleo Orientado para a Inovação da Edificação 15,2% Brick 26,3% fc (MPa) Compressive strength 42,0 36,0 30,0 24,0 18,0 Mortar 28,3% Referência Other 0,4% 100%AMR-0%AGR 50%AMR-50%AGR 0%AMR-100%AGR 100%AMR-100%AGR Natural rock 29,8% 12,0 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 Relação a/c AGR - recycled coarse aggregate AMR recycled fine aggregate LEITE e DAL MOLIN (2001) - NORIE
9 Ceramic Compressive strength Mortar 28% 3% Other 2% fc (MPa) 26,0 25,0 24,0 23,0 22,0 21,0 20,0 19,0 18,0 AMR AGR % de substituição do agregado Concrete 19% Brick 48% fc= 0,5 22,5 a / c 0,67 AGR AMR m ,44 9,69 8,61 C 1 0,04 AGR m 1 0, 008 AMR m AGR - recycled coarse aggregate AMR recycled fine aggregate Lovato, Masuero e Dal Molin (2004), NORIE r 2 = 0,91
10 Concrete Núcleo Orientado para a Inovação da Edificação 15,2% Brick 26,3% 5,1 Tensile strength Mortar 28,3% Other 0,4% Natural rock 29,8% 4,6 ft'd (MPa) 4,1 3,6 3,1 2,6 2,1 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 Relação a/c Referência 100%AMR-0%AGR 50%AMR-50%AGR 0%AMR-100%AGR 100%AMR-100%AGR AGR - recycled coarse aggregate AMR recycled fine aggregate LEITE e DAL MOLIN (2001) - NORIE
11 MEV Elétrons Retroespalhados (1600x) Mortar Concrete Brick Reference LEITE e Leite DAL MOLIN e Dal Molin (2001) (2001) - NORIE NORIE
12 MEV Elétrons Secundários (8000x) Mortar Concrete Brick Reference LEITE Leite e DAL e Dal MOLIN Molin (2001) (2001) - NORIE
13 Concrete Núcleo Orientado para a Inovação da Edificação 15,2% Brick 26,3% Elastic modulus Mortar 28,3% Other 0,4% Natural rock 29,8% AGR - recycled coarse aggregate AMR recycled fine aggregate LEITE e DAL MOLIN (2001) - NORIE
14 Ceramic Durability tests Mortar 28% 3% Other 2% Brick 48% Concrete 19%
15 Corrosion intensity AGR - recycled coarse aggregate AMR recycled fine aggregate VIEIRA e DAL MOLIN (2003) - NORIE
16 Durability lifetime prediction Lifetime prediction (years) Convencional concrete Recycled concrete 20 MPa Concrete water/cement = 0,60 35,1 45,8 (1) 34,8 (2) (1) concrete with 100% fine + 100% natural coarse aggregate (2) concrete with 50% natural fine aggregate + 50% coarse VIEIRA e DAL MOLIN (2004) - NORIE
17 Construction and demolition waste composition Outros 31% Porto Alegre Concreto 15% Material cerâmico 39% Outros 5% Cascavel Concreto 22% Outros 21% Campinas Concreto 21% Material cerâmico 26% Outros 5% Itatiba Concreto 13% Argamassa 28% Outros 33% Salvador Argamassa 34% Concreto 20% Material cerâmico 21% Outros 5% Maceió Argamassa 37% Concreto 19% Material cerâmico 47% Argamassa 35% Material cerâmico 14% Argamassa 33% Material cerâmico 48% Argamassa 28% Outros 10% Taiwan Concreto 43% Outros 20% Holanda Concreto 42% Vieira e Dal Molin (2004) NORIE Material cerâmico 35% Argamassa 12% Material cerâmico 32% Argamassa 6%
18 Experimental program Numerical methods for estimating mechanical properties of concrete with CDW
19 Projeto do experimento - projeto fatorial fracionado 3 factors 7 factors 0,4 RELAÇÃO a/c 0,8 0% TEOR AGREGADO MIÚDO RECICLADO DE CONCRETO 100% 0% TEOR DO AGREGADO GRAÚDO 100% RECICLADO DE ARGAMASSA fine of red ceramic coarse of red ceramic fine of mortar coarse of mortar fine of concrete coarse of concrete water/cement ratio (a/c). Projeto Composto de Segunda Ordem Cabral, Schalch e Dal Molin (2010), NORIE
20 Projeto fatorial fracionado mixtures 50 mixtures Cabral, Schalch e Dal Molin (2010), NORIE
21 Coletados nos aterros de inertes da cidade de Porto Alegre/RS fine mortar coarse Fine and coarse recycled mortar aggregates Fine and coarse recycled concrete aggregates concrete Fine and coarse recycled brick aggregates brick
22 Size distribution curves of coarse aggregate 0,0 % Retida acumulada 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 19,1 12,5 9,5 6,3 4,8 Abertura da peneira (mm) AGCV AGN AGC AGA Limites Cabral, Schalch e Dal Molin (2010), NORIE
23 Pré-umidification: 10 minutes before the mixture, with 80% absortion water (in 24 hours) Cabral, Schalch e Dal Molin (2010), NORIE
24 Compressive strength f f c (MPa) c a/c=0, % 50% 100% Teor de subs tituição rag rcg rvg ram rcm rvm 102,43.1 0,338. rag 0,152. ram 0,275. rcg 0,067. rcm 0,371. rvg a / c 5,38 0,138. rvm (rag) - coarse of mortar (rcg) - coarse of concrete (rvg) - coarse of red ceramic (ram) - fine of mortar (rcm) -fine of concrete (rvm) - fine of red ceramic r 2 = 0,98 Cabral, Schalch e Dal Molin (2010), NORIE
25 Compressive strength fc (MPa) f c % 50% 100% Teor de substituição rag rcg rvg ram rcm rvm 102,43.1 0,338. rag 0,152. ram 0,275. rcg 0,067. rcm 0,371. rvg a / c 5,38 a/c=0,46 0,138. rvm (rag) - coarse of mortar (rcg) - coarse of concrete (rvg) - coarse of red ceramic (ram) - fine of mortar (rcm) -fine of concrete (rvm) - fine of red ceramic r 2 = 0,98 Cabral, Schalch e Dal Molin (2010), NORIE
26 Replacing content 0% 50% 100% Compressive strength Recycled aggregate type rag rcg rvg ram rcm rvm 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 0,83 0,86 0,81 0,92 0,97 1,07 0,66 0,72 0,63 0,85 0,93 1,14 Water/cement content 0,46 0,60 0,74 1,00 0,79 0,62 Cabral, Schalch e Dal Molin (2010), NORIE (rag) - coarse recycled aggregate of mortar (rcg) - coarse recycled aggregate of concrete (rvg) - coarse recycled aggregate of red ceramic (ram) - fine recycled aggregate of mortar (rcm) -fine recycled aggregate of concrete (rvm) - fine recycled aggregate of red ceramic
27 Agreg. miúdo PROCESSOS DE RECICLAGEM DE RESÍDUOS DA CONSTRUÇÃO CIVIL Agreg. graúdo
28 fc (MPa) Pozzolanicity Ceramic powder 30,0 25,0 20,0 15,0 0 11, ,5 100 Grau de hidratação Idade (dias) Efeito AMRxIdade % AMR 3 dias 7 dias 28 dias 91 dias 0 85,7 88,0 100,0 135,9 11,5 85,5 87,8 100,0 136, ,0 87,3 100,0 137,7 88,5 84,5 86,9 100,0 139, ,3 86,8 100,0 139,4 LEITE e DAL MOLIN (2001) - NORIE
29 Elastic modulus Cabral, Schalch e Dal Molin (2010), NORIE
30 Elastic modulus Ec (GPa) 36 a/c=0, % 50% 100% Teor de subs tituição rag rcg rvg ram rcm rvm E 21,69.1 0,352. rag 0,158. ram 0,231. rcg 0,110 rcm c a / c. 0,5 0,440. rvg 0,113.rvm (rag) - coarse of mortar (rcg) - coarse of concrete (rvg) - coarse of red ceramic (ram) - fine of mortar (rcm) -fine of concrete (rvm) - fine of red ceramic r 2 = 0,996 Cabral, Schalch e Dal Molin (2010), NORIE
31 Elastic modulus Ec (GPa) % 50% 100% Teor de substituição rag rcg rvg ram rcm rvm E 21,69.1 0,352. rag 0,158. ram 0,231. rcg 0,110 rcm c a / c. 0,5 a/c=0,46 0,440. rvg 0,113.rvm (rag) - coarse of mortar (rcg) - coarse of concrete (rvg) - coarse of red ceramic (ram) - fine of mortar (rcm) -fine of concrete (rvm) - fine of red ceramic r 2 = 0,996 Cabral, Schalch e Dal Molin (2010), NORIE
32 Outros 31% Porto Alegre Concreto 15% Material cerâmico 39% Outros 5% Cascavel Concreto 22% Outros 21% Campinas Concreto 21% Material cerâmico 26% Outros 5% Itatiba Concreto 13% Argamassa 28% Outros 33% Salvador Argamassa 34% Concreto 20% Material cerâmico 21% Outros 5% Maceió Argamassa 37% Concreto 19% Material cerâmico 47% Argamassa 35% Material cerâmico 14% Argamassa 33% Material cerâmico 48% Argamassa 28% Material cerâmico 35% Outros 10% Taiwan Argamassa 12% Concreto 43% Outros 20% Material cerâmico 32% Holanda Argamassa 6% Concreto 42% Construction and demolition waste composition VIEIRA (2004) - NORIE
33 30 Módulo de deformação (GPa) % Miúdo 100% Graúdo 100% graúdo e 100% miúdo 100% Miúdo 100% Graúdo 100% graúdo e 100% miúdo 100% Miúdo 100% Graúdo 100% graúdo e 100% miúdo 0,45 0,6 0,75 Relação a/c e teor de agregado reciclado São Carlos/SP Porto Alegre/RS Ribeirão Preto/SP Salvador/BA Campina Grande/PB Maceió/AL São Paulo/SP E c 21,69.1 0,352. rag 0,158. ram 0,231. rcg 0,110. rcm 0,440. rvg 0,5 a / c 0,113. rvm r 2 = 0,99 Cabral, Schalch e Dal Molin (2010), NORIE
34 Resistência à compressão (MPa) % Miúdo 100% Graúdo 100% graúdo e 100% miúdo 100% Miúdo 100% Graúdo 100% graúdo e 100% miúdo 100% Miúdo 100% Graúdo 100% graúdo e 100% miúdo 0,45 0,6 0,75 Relação a/c e teor de agregado reciclado São Carlos/SP Porto Alegre/RS Ribeirão Preto/SP Salvador/BA Campina Grande/PB Maceió/AL São Paulo/SP f c 102,43.1 0,338. rag 0,152. ram 0,275. rcg 0,067. rcm 0,371. rvg 0,138. rvm a / c 5,38 r 2 = 0,98 Cabral, Schalch e Dal Molin (2010), NORIE
35 Drying shrinkage
36 224 (10-6 ) Drying shrinkage 0% 50% 100% Teor de substituição rag rcg rvg ram rcm rvm a/c=0,60 (rag) - coarse of mortar (rcg) - coarse of concrete (rvg) - coarse of red ceramic (ram) - fine of mortar (rcm) -fine of concrete (rvm) - fine of red ceramic 224 (796.a/c 0,5 ).(1 0,232.rcg 0,432.rvg 0,351.rag).(1 0,687.rcm 0,412.rvm 0,567.ram) Cabral, Schalch e Dal Molin (2010), NORIE
37 Drying shrinkage 0% 50% 100% Teor de substituição rag rcg rvg ram rcm rvm a/c=0,46 (rag) - coarse of mortar (rcg) - coarse of concrete (rvg) - coarse of red ceramic (ram) - fine of mortar (rcm) -fine of concrete (rvm) - fine of red ceramic 224 (796.a/c 0,5 ).(1 0,232.rcg 0,432.rvg 0,351.rag).(1 0,687.rcm 0,412.rvm 0,567.ram) Cabral, Schalch e Dal Molin (2010), NORIE
38 Comparison of same compressive strength concrete (35 MPa) costs produced with natural aggregate and s Concrete type w/c ratio m 3 cost (R$) referência 0,64 47,42 50% AMA 0,59 48,58 50% AMC 0,62 46,94 50% AMCV 0,68 43,57 100% AMA 0,54 52,33 100% AMC 0,60 48,29 100% AMCV 0,71 41,73 50% AGA 0,53 50,51 50% AGC 0,55 48,88 50% AGCV 0,52 51,45 100% AGA 0,39 65,14 100% AGC 0,45 58,41 100% AGCV 0,36 69,75 Cabral, Schalch e Dal Molin (2010), NORIE
39 White Cerâmica Núcleo Orientado para a Inovação da Edificação ceramic branca 0,2% 0,2% Rochas Natural rock 14,5% 14,5% Argamassa Mortar 34,9% Cerâmica Red ceramic vermelha 23,2% Concreto Concrete 27,3% Lovato, Possan, Dal Molin, Masuero e Ribeiro (2012), NORIE
40 How can we reduce the variability of construction and demolition aggregates?
41 Density segregation d > 1,9 g/cm³ d = 1,9 g/cm³ d < 1,9 g/cm³ d > 2,2 g/cm³ 1,9 < d < 2,2 g/cm³ d = 2,2 g/cm³ 2,2 < d < 2,4 g/cm³ d = 2,4 g/cm³ d > 2,4 g/cm³ Lovato, Masuero e Dal Molin (2004), NORIE
42 Construction and demolition waste composition White Cerâmica Natural Rochas Natural rock Cerâmica White ceramic branca Rochas rock 17,4% 17,4% ceramic branca 0,4% 0,4% Argamassa 0,1% 1,8% 1,8% Mortar 22,5% 22,5% Cerâmica Red ceramic vermelha Red Cerâmica 35,6% ceramic vermelha 32,8% Concreto Concrete Concreto Concrete 26,9% 26,9% 18,3% 18,3% Argamassa Mortar 44,2% São Leopoldo White Cerâmica Cerâmica ceramic branca branca 0,2% 0,2% 0,2% Rochas Rochas Natural rock 14,5% 14,5% 14,5% Argamassa Argamassa Mortar 34,9% 34,9% Porto Alegre Cerâmica Cerâmica Red ceramic vermelha vermelha 23,2% 23,2% Concreto Concreto Concrete 27,3% 27,3% Novo Hamburgo Lovato, Masuero e Dal Molin (2004), NORIE Novo Hamburgo
43 % % % Núcleo Orientado para a Inovação da Edificação Distribution within the density ranges 60,00 2,45 50,00 19,46 40,00 30,00 20,00 33,36 8,19 10,00 2,87 6,19 13,67 8,49 3,39 0,93 0,00 d<1,9 1,9<d<2,2 2,2<d<2,4 d>2,4 Faixa de densidade (g/cm³) São Leopoldo Argamassa Cer. Verm. Concreto Rochas Cer. Rev. Finos Impurezas Tinta Mortar Red ceramic Concrete Rock 50,00 45,00 40,00 35,00 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 Porto Alegre 6,83 3,01 14,21 32,45 4,94 10,06 15,35 12,07 d<1,9 1,9<d<2,2 2,2<d<2,4 d>2,4 Faixa de densidade (g/cm³) Argamassa Cer. Verm. Concreto Rochas Cer. Rev. Finos Impurezas Tinta Mortar Red ceramic Concrete Rock 45,00 40,00 35,00 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 6,88 0,87 0,68 9,32 1,49 31,32 7,43 20,14 0,39 12,03 4,91 3,32 d<1,9 1,9<d<2,2 2,2<d<2,4 d>2,4 Novo Hamburgo Faixa de densidade (g/cm³) Argamassa Cer. Verm. Concreto Rochas Cer. Rev. Finos Impurezas Tinta Mortar Red ceramic Concrete Rock Lovato, Masuero e Dal Molin (2007), NORIE
44 Air jig estratification (fonte: esquema cedido por Weslei Ambrós)
45 AIR JIG camada superior Camada intermediária camada de fundo suporte de coleta Corrêa, Abreu e Dal Molin (2014), NORIE
46 concrete mortar brick Composição dos agregados Quantidade submetida à separação no jigue Quantitade da última camada utilizada na produção dos concretos Quantitade separada manualmente utilizada na produção dos concretos A0-100% NATURAL 15 A1-100% CC 15 A2-100% CE 15 A3-100% AR 15 A4-33%CC/33%CE/33%AR 15 A5-33%CC/33%CE/33%AR (JIG) A6-60%CC/20%CE/20% AR 15 A7-60%CC/20%CE/20% AR (JIG) A8-20%CC/20%CE/60% AR 15 A9-20%CC/20%CE/60% AR (JIG) 2x45 15 CC - agregado reciclado de concreto CE - agregado reciclado de material cerâmico AR - agregado reciclado de argamassa (JIG) - amostras separadas pelo equipamento air jig Corrêa, Abreu e Dal Molin (2014), NORIE 46
47 Compressive strength Corrêa, Abreu e Dal Molin (2014), NORIE 47
48 Elastic modulus Corrêa, Abreu e Dal Molin (2014), NORIE 48
49 AIR JIG 20% gypsum contamination 20% glass contamination
50 20% gypsum contamination
51 20% glass contamination
52 Image analysis
53 Análise de imagem: comparação dos percentuais de gesso em cada amostra Image analysis % of gypsum
54 Análise de imagem: comparação dos percentuais de vidro em cada amostra Image analysis % of glass
55 Compressive strength
56 Compressive strength Resistência à compressão (MPa) Gesso Vidro 5 Superior Intermediária Inferior Camada
57 Thanks Denise Coitinho Dal Molin
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