COMPONENTES À BASE DE MATERIAL CIMENTÍCIO E … Recycling 2015/Dal_Molin_Denise.pdf · - projeto fatorial fracionado 7 factors 3 factors • fine recycled aggregate of red ceramic

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Núcleo Orientado para a Inovação da Edificaçãowww.ufrgs.br/norie

Influence of recycled aggregatesvariability in concrete properties

Denise Coitinho Dal Molin


Highest score,CAPES

one of the top 3 graduated coursesin civil engeneering in Brasil

http://www.alconpat.org.br/ppgec40anos/

http://www.alconpat.org.br/ppgec40anos/


Graduate Program in Civil Engineering:

Construction Area



Research areasBuilt environment performance and sustainability

Management and construction economics

Teaching and learning in engineering

Pathology and rehabilitation of structures andbuildings

Materials technology and construction processes

New building materials development

Environmental management and recycling of residues


Research areasBuilt 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



Research areas


Construction and demolition waste recicling

since 1998


Concrete15,2%

Compressive strength

LEITE e DAL MOLIN (2001) - NORIE

12,0

18,0

24,0

30,0

36,0

42,0

0,4 0,5 0,6 0,7 0,8

Relação a/c

fc (

MP

a)

Referência

100%AMR-0%AGR

50%AMR-50%AGR

0%AMR-100%AGR

100%AMR-100%AGR

Mortar28,3%

Brick26,3%

Natural rock

29,8%

Other0,4%

AGR - recycled coarse aggregateAMR – recycled fine aggregate


18,0

19,0

20,0

21,0

22,0

23,0

24,0

25,0

26,0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

% de substituição do agregado

fc (

MP

a)

AMR

AGR

fc=

61,81

69,91

44,71

/

5,05,22

67,0mAMRAGR

caC mAMRmAGR 008,0104,01

r2 = 0,91


Lovato, Masuero e Dal Molin (2004), NORIE


Concrete19%

Mortar28%

Brick48%

Ceramic3% Other

2%


2,1

2,6

3,1

3,6

4,1

4,6

5,1

0,4 0,5 0,6 0,7 0,8

Relação a/c

ft'D

(MPa

)

Referência 100%AMR-0%AGR

50%AMR-50%AGR 0%AMR-100%AGR

100%AMR-100%AGR

Tensile strength


Concrete15,2%

Mortar28,3%

Brick26,3%

Natural rock

29,8%

Other0,4%


Núcleo Orientado para a Inovação da Edificaçãowww.ufrgs.br/norieMEV

Elétrons Retroespalhados (1600x)

Mortar

Reference

Concrete

Brick

LEITE e DAL MOLIN (2001) - NORIELeite e Dal Molin (2001) NORIE

Núcleo Orientado para a Inovação da Edificaçãowww.ufrgs.br/norieMEV

Elétrons Secundários (8000x)

Reference

Concrete

Brick

LEITE e DAL MOLIN (2001) - NORIELeite e Dal Molin (2001) NORIE

Mortar


Elastic modulus


Concrete15,2%

Mortar28,3%

Brick26,3%

Natural rock

29,8%

Other0,4%



Durability tests

Concrete19%

Mortar28%

Brick48%

Ceramic3% Other

2%


Corrosion intensity

VIEIRA e DAL MOLIN (2003) - NORIE



Durability – lifetime prediction

45,8 (1)

34,8 (2)35,1

20 MPa Concretewater/cement = 0,60

Recycled concreteConvencional concrete

Lifetime prediction (years)

(1) concrete with 100% fine recycled aggregate + 100% natural coarse aggregate

(2) concrete with 50% natural fine aggregate + 50% coarse recycled aggregate

VIEIRA e DAL MOLIN (2004) - NORIE


Porto Alegre

Material

cerâmico

26%

Argamassa

28%

Concreto

15%Outros

31%

Cascavel

Outros

5%Concreto

22%

Argamassa

34%

Material

cerâmico

39%

Campinas

Material

cerâmico

21%Argamassa

37%

Concreto

21%

Outros

21%

Salvador

Material

cerâmico

14%

Argamassa

33%

Concreto

20%Outros

33%

Maceió

Outros

5%

Concreto

19%

Argamassa

28%

Material

cerâmico

48%

Itatiba

Outros

5%

Concreto

13%

Argamassa

35%

Material

cerâmico

47%

Holanda

Material

cerâmico

32%

Argamassa

6%

Concreto

42%Outros

20%

TaiwanOutros

10%Concreto

43%

Argamassa

12%

Material

cerâmico

35%

Vieira e Dal Molin (2004) NORIE

Construction and demolition waste composition


Numerical methods for estimatingmechanical properties of concrete with

CDW

Experimental program


TEOR DO AGREGADO GRAÚDO

0%

TEOR D

O A

GREG

AD

O M

IÚD

O

RE

LA

ÇÃ

O a

/c0

,40

,8

100%

0% 100%

RECICLADO DE ARGAMASSA

REC

ICLA

DO

DE C

ON

CRETO

Projeto do experimento - projeto fatorial fracionado

7 factors3 factors

• fine recycled aggregate of red ceramic

• coarse recycled aggregate of red ceramic

• fine recycled aggregate of mortar

• coarse recycled aggregate of mortar

• fine recycled aggregate of concrete

• coarse recycled aggregate of concrete

• water/cement ratio (a/c).

Projeto Composto de Segunda Ordem

Cabral, Schalch e Dal Molin (2010), NORIE


Projeto fatorial fracionado - 128 mixtures 50 mixtures



Fine and coarse recycledmortar aggregates

Fine and coarse recycledconcrete aggregates

Fine and coarse recycledbrick aggregates

Coletados nos aterros de inertes da cidade de Porto Alegre/RS mortar

concrete

brick

fine coarse


0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

Abertura da peneira (mm)

% R

eti

da a

cu

mu

lad

a

AGCV AGN AGC AGA Limites

12,5 9,5 6,3 4,819,1

Size distribution curves of coarse aggregate



Pré-umidification: 10 minutes before the mixture, with 80% absortion water (in 24 hours)



15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

0% 50% 100%

Teor de substituição

f c (

MP

a)

rag rcg rvg ram rcm rvm

a/c=0,60

rvmrvgrcmrcgramragfcac .138,0.371,0.067,0.275,0.152,0.338,01.

38,5

43,102/

r2 = 0,98 Cabral, Schalch e Dal Molin (2010), NORIE

• (rag) - coarserecycled aggregate of mortar

• (rcg) - coarserecycled aggregate of concrete

• (rvg) - coarserecycled aggregate of red ceramic

• (ram) - fine recycled aggregate of mortar

• (rcm) -fine recycled aggregate of concrete

• (rvm) - fine recycled aggregate of red ceramic




38,5

43,102/

r2 = 0,98 Cabral, Schalch e Dal Molin (2010), NORIE

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

0% 50% 100%


fc (

MP

a)


a/c=0,46









Recycled aggregate type

Replacing

contentrag rcg rvg ram rcm rvm

0%1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

50%0,83 0,86 0,81 0,92 0,97 1,07

100%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


Compressive strength • (rag) - coarserecycled aggregate of mortar







Agreg. graúdo

Agreg. miúdo

PROCESSOS DE RECICLAGEM DE RESÍDUOS DA CONSTRUÇÃO CIVIL


PozzolanicityCeramic powder

15,0

20,0

25,0

30,0

0 7 14 21 28 35 42 49 56 63 70 77 84 91Idade (dias)

fc (

MP

a)

011,55088,5100

Efeito AMRxIdade

Grau de hidratação

% AMR 3 dias 7 dias 28 dias 91 dias

0 85,7 88,0 100,0 135,9

11,5 85,5 87,8 100,0 136,3

50 85,0 87,3 100,0 137,7

88,5 84,5 86,9 100,0 139,0

100 84,3 86,8 100,0 139,4




Elastic modulus


12

18

24

30

36

0% 50% 100%


Ec (

GP

a)


a/c=0,60

rcmrcgramragca

Ec .110,0.231,0.158,0.352,01./

69,215,0

rvmrvg .113,0.440,0

Cabral, Schalch e Dal Molin (2010), NORIEr2 = 0,996







Elastic modulus


rcmrcgramragca

Ec .110,0.231,0.158,0.352,01./

69,215,0

rvmrvg .113,0.440,0

Cabral, Schalch e Dal Molin (2010), NORIEr2 = 0,996

12

18

24

30

36

0% 50% 100%


Ec (

GP

a)


a/c=0,46







Elastic modulus


Porto Alegre

Material

cerâmico

26%

Argamassa

28%

Concreto

15%Outros

31%

Cascavel

Outros

5%Concreto

22%

Argamassa

34%

Material

cerâmico

39%

Campinas

Material

cerâmico

21%Argamassa

37%

Concreto

21%

Outros

21%

Salvador

Material

cerâmico

14%

Argamassa

33%

Concreto

20%Outros

33%

Maceió

Outros

5%

Concreto

19%

Argamassa

28%

Material

cerâmico

48%

Itatiba

Outros

5%

Concreto

13%

Argamassa

35%

Material

cerâmico

47%

Holanda

Material

cerâmico

32%

Argamassa

6%

Concreto

42%Outros

20%

TaiwanOutros

10%Concreto

43%

Argamassa

12%

Material

cerâmico

35% VIEIRA (2004) - NORIE

Construction anddemolition wastecomposition


r2 = 0,99

0

5

10

15

20

25

30

100% Miúdo 100% Graúdo 100% graúdo e

100% miúdo


100% miúdo


100% miúdo

0,45 0,6 0,75

Relação a/c e teor de agregado reciclado

Mó

du

lo d

e d

efo

rm

açã

o (

GP

a)

São Carlos/SP Porto Alegre/RS Ribeirão Preto/SP Salvador/BA Campina Grande/PB Maceió/AL São Paulo/SP

rvmrvgrcmrcgramragca

Ec .113,0.440,0.110,0.231,0.158,0.352,01./

69,215,0



0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50


100% miúdo


100% miúdo


100% miúdo

0,45 0,6 0,75

Relação a/c e teor de agregado reciclado

Resi

stên

cia

à c

om

press

ão (

MP

a)

São Carlos/SP Porto Alegre/RS Ribeirão Preto/SP Salvador/BA Campina Grande/PB Maceió/AL São Paulo/SP


38,5

43,102/

r2 = 0,98



Drying shrinkage


0,687.rcm.(10,351.rag)0,432.rvg0,232.rcg).(1 (796.a/c 0,5

224 0,567.ram)0,412.rvm

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

0% 50% 100%


2

24 (

10

-6)


a/c=0,60


Drying shrinkage• (rag) - coarserecycled aggregate of mortar







0,687.rcm.(10,351.rag)0,432.rvg0,232.rcg).(1 (796.a/c 0,5

224 0,567.ram)0,412.rvm

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

0% 50% 100%


2

24

1

0

6


a/c=0,46


Drying shrinkage• (rag) - coarserecycled aggregate of mortar







Concrete type w/c ratio m3 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


Comparison of same compressive strength concrete (35 MPa) costs produced with natural aggregate and recycled aggregates

Núcleo Orientado para a Inovação da Edificaçãowww.ufrgs.br/norie Argamassa

34,9%

Rochas

14,5%

Concreto

27,3%

Cerâmica

vermelha

23,2%

Cerâmica

branca

0,2%

Lovato, Possan, Dal Molin, Masuero e Ribeiro (2012), NORIE

Concrete27,3%

Mortar34,9%

Natural rock14,5%

White ceramic

0,2%

Redceramic23,2%


How can we reduce the variability ofconstruction and demolition

aggregates?


d > 1,9 g/cm³

d = 1,9 g/cm³ d < 1,9 g/cm³

1,9 < d < 2,2 g/cm³

d > 2,2 g/cm³

d = 2,2 g/cm³

2,2 < d < 2,4 g/cm³d = 2,4 g/cm³

d > 2,4 g/cm³

Density segregation

Lovato, Masuero e Dal Molin (2004), NORIE


Rochas

17,4%

Cerâmica

branca

0,4%

Cerâmica

vermelha

32,8%

Concreto

26,9%

Argamassa

22,5%

Rochas

1,8%

Cerâmica

vermelha

35,6%

Concreto

18,3%

Argamassa

44,2%

Cerâmica

branca

0,1%

Argamassa

34,9%

Rochas

14,5%

Concreto

27,3%

Cerâmica

vermelha

23,2%

Cerâmica

branca

0,2%

São Leopoldo Porto Alegre

Novo Hamburgo

Lovato, Masuero e Dal Molin(2004), NORIE

Construction and demolition waste composition

Argamassa

34,9%

Rochas

14,5%

Concreto

27,3%

Cerâmica

vermelha

23,2%

Cerâmica

branca

0,2%

Concrete27,3%

Mortar34,9%

Natural rock14,5%

White ceramic

0,2%

Redceramic23,2%

Concrete18,3%

Mortar44,2%

Natural rock1,8%

White ceramic

0,1%

Redceramic35,6%

Novo Hamburgo

Concrete26,9%

Mortar22,5%

Natural rock17,4%

White ceramic

0,4%

Redceramic32,8%


3,39

33,36

8,49 0,936,19

19,46

2,8713,67

2,45

8,19

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

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

3,01

32,45

15,356,83

14,21

10,06

4,94

12,07

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

45,00

50,00

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

4,91

20,14

12,03

3,32

0,39

9,32

7,43

0,87

31,32

0,68

1,49

6,88

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

45,00

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

Distribution within the density ranges

São Leopoldo Porto Alegre

Novo Hamburgo

Lovato, Masuero e DalMolin (2007), NORIE

Red ceramic

MortarMortar

Mortar

Red ceramicRed ceramic

Concrete

ConcreteConcrete Rock

Rock

Rock


(fonte: esquema cedido por Weslei Ambrós)

Air jig estratification


AIR JIG

camada de fundo

Camada intermediária

camada superior

suporte de coleta

Corrêa, Abreu e Dal Molin (2014), NORIE


46

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) 45 15

A6 - 60%CC/20%CE/20% AR − 15

A7 - 60%CC/20%CE/20% AR (JIG) 45 15

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

concrete mortar brick


47Corrêa, Abreu e Dal Molin (2014), NORIE



48Corrêa, Abreu e Dal Molin (2014), NORIE

Elastic modulus


20% glass contamination20% gypsum contamination

AIR JIG


20% gypsum contamination


20% glass contamination


Image analysis


Análise de imagem: comparação dos percentuais de gesso em cada amostra

Imageanalysis

% of gypsum


Análise de imagem: comparação dos percentuais de vidro em cada amostra

Imageanalysis

% of glass





Superior Intermediária Inferior

Camada

5

10

15

20

25

30

Re

sis

tên

cia

à c

om

pre

ssã

o (

MP

a)

Gesso

Vidro


Thanks

Denise Coitinho Dal [email protected]

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