Experimental Evaluating of the Physical, Mechanical and Durability Properties of Natural, Recycled and Both Combined Aggregates Based Concretes — Oak Academic Publishing
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Experimental Evaluating of the Physical, Mechanical and Durability Properties of Natural, Recycled and Both Combined Aggregates Based Concretes
This experimental study aims at the reuse of recycled aggregates (RA), resulting from the demolition of concrete, cement block and cement mortar, in the manufacture of common construction in Burkina Faso. The RA can readily replace natural aggregates in concrete. Then five formulations of natural and recycled aggregates based concrete for characteristic strength of 25 Mpa were prepared in addition to the natural aggregates base concrete named reference concrete (BN): two types of recycled aggregates concrete (BR), three types of recycles and natural combined aggregates base concrete (BC). The properties of natural and recycled aggregates were characterized and the physical, mechanical strength and durability properties were also evaluated for all concrete specimens. All the studied concrete formulation present a density between 2000 kg/m 3 ≤ ρ ≥ 2600 kg/m 3 and an average slump of 4.9 ± 0.1 cm. The obtained results indicate that the recycled aggregates are suitable for current concrete. Two out of the five combinations studied, such as the natural (BN) and combined aggregate (BC2) based concretes satisfy the mechanical characteristics ( Rc 28 > 25 MPa) at 28 days of age and an average absorption coefficient of 2.93% and 3.98%. The recycled aggregate based concrete (BR1, BR2) and combined aggregate based concrete (BC1), gave respective average compressive strength of 21.55 MPa, 20.50 MPa and 20.30 MPa, i.e. a difference of 13.80% to 18.80% under the characteristic strength (25 MPa) aimed at 28 days of age. Thus, the recycled aggregates are in conformity with the normative prescriptions and their use for standard concrete gives adequate physical, mechanical and durability properties for the production of the C20/25 concrete series in the common civil engineering applications.
Khan, M.M., Panchal, S., Sharma, A. and Bharti, A. (2017) Innovative Use of Brick Powder and Marble Dust as a Mineral Admixture in Concrete. International Journal of Civil Engineering and Technology, 8, 987-990.
Singh, A.K., Srivastava, V. and Agarwal, V.C. (2015) Stone Dust in Concrete: Effect on Compressive Strength. International Journal of Engineering and Technical Research (IJETR), 3, 115-118.
Arabi, N. and Berredjem, L. (2011) Valorisation des déchets de démolition comme granulats des bétons. Déchets-Revue Francophone d’Ecologie Industrielle, No. 60, 25-30.
Hussain, H., Levacher, D., Quenec’h, J.-L., Bennabi, A. and Bouvet, F. (2000) Valorisation des agrégats issus de bétons de démolition dans la fabrication de nouveaux bétons. Déchets-Sciences et Techniques, No. 19, 17-22.
Architectes et professionnels du secteur de la construction (2010) Fiche 4.1: L’utilisation de granulats issus du recyclage. https://bed7.benoitcollienne.com/
Matias, D., de Brito, J., Rosa, A. and Pedro, D. (2013) Mechanical Properties of Concrete Produced with Recycled Coarse Aggregates—Influence of the Use of Superplasticizers. Construction and Building Materials, 44, 101-109. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.03.011
de Andrade Salgado, F. and de Andrade Silva, F. (2022) Recycled Aggregates from Construction and Demolition Waste towards an Application on Structural Concrete: A Review. Journal of Building Engineering, 52, Article ID: 104452. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2022.104452
Cho, Y.-H. and Yeo, S.-H. (2004) Application of Recycled Waste Aggregate to Lean Concrete Subbase in Highway Pavement. Canadian Journal of Civil Engineering, 31, 1101-1108. https://doi.org/10.1139/l04-088
Santamaria Diaz, N.K. (2018) Valorisation des granulats recyclés dans le béton pour les pavages et trottoirs. Mémoire de Maitrise, Spécialité Génie civil, Université de Sherbrooke, Sherbrooke.
Said, A. and Bouguerra, W. (2018) Etude du comportement d’un béton compacté au Rouleau(BCR) à base des granulats recyclés. Maser’s Thesis, University Mohamed Boudiaf-M’sila, M’Sila.
Likes, L., Markandeya, A., Haider, M.M., Bollinger, D., McCloy, J.S. and Nassiri, S. (2022) Recycled Concrete and Brick Powders as Supplements to Portland Cement for More Sustainable Concrete. Journal of Cleaner Production, 364, Article ID: 132651. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.132651
Braymand, S. (2010) Influence de l’utilisation de granulats recyclés sur les propriétés rhéologiques et physiques des bétons. MATERIAUX 2010, Nantes, 18-22 October 2010.
Nguyen, M.-D., Wardeh, G. and Ghorbel, E. (2015) Etude de l’endommagement des bétons à granulats recyclés. 33èmes Rencontres de l’AUGC, ISABTP/UPPA, Anglet, 27-29 May 2015.
Al-Waked, Q., Bai, J., Kinuthia, J. and Davies, P. (2022) Durability and Microstructural Analyses of Concrete Produced with Treated Demolition Waste Aggregates. Construction and Building Materials, 347, Article ID: 128597. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.128597
Silva, R.V., de Brit, J. and Dhir, R.K. (2014) Properties and Composition of Recycled Aggregates from Construction and Demolition Waste Suitable for Concrete Production. Construction and Building Materials, 65, 201-217. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2014.04.117
Khattab, M. and Hachemi, S. (2022) Performance of Recycled Aggregate Concrete Made with Waste Refractory Brick. International Journal of Engineering Research in Africa, 57, 99-113. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/JERA.57.99
Wirquin, E., Hadjieva-Zaharieva, R. and Buyle-Bodin, F. (2000) Utilisation de I’absorption d’eau des bétons comme critères de leur durabilité—Application aux bétons de granulats recyclés. Materials and Structures, 33, 403-408. https://doi.org/10.1007/BF02479650
Wang, L., Wang, J., Wang, H., Fang, Y., Shen, W., Chen, P. and Xua, Y. (2022) Eco-Friendly Treatment of Recycled Concrete Fines as Supplementary Cementitious Materials. Construction and Building Materials, 322, Article ID: 126491. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.126491
Ajdukiewicz, A. and Kliszczewicz, A. (2002) Influence of Recycled Aggregates on Mechanical Properties of HS/HPC. Cement & Concrete Composites, 24, 269-279. https://doi.org/10.1016/S0958-9465(01)00012-9
Tu, T.-Y., Chen, Y.-Y. and Hwang, C.-L. (2006) Properties of HPC with Recycled Aggregates. Cement and Concrete Research, 36, 943-950. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2005.11.022
Rao, A., Jha, K.N. and Misra, S. (2007) Use of Aggregate from Recycled Construction and Demolition Waste in Concrete. Resources, Conservation and Recycling, 50, 71-81. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2006.05.010
Katz, A. (2003) Properties of Concrete Made with Recycled Aggregate from Partially Hydrated Old Concrete. Cement and Concrete Research, 33, 703-711. https://doi.org/10.1016/S0008-8846(02)01033-5
Neville, A.M. (2000) Les propriétés du béton. éditions Eyrolles, Paris.
Berredjem, L., Arabi, N. and Molez, L. (2015) Contribution à l’étude des indicateurs de durabilité des bétons à base des granulats recyclés. 33èmes Rencontres de l’AUGC, ISABTP/UPPA, Anglet, 27-29 May 2015.
Behera, M., Bhattacharyya, S., Minocha, A., Deoliya, R. and Maiti, S. (2014) Recycled Aggregate from C&D Waste & Its Use in Concrete—A Breakthrough towards Sustainability in Construction Sector: A Review. Construction and Building Materials, 68, 501-516. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2014.07.003
Matar, P. and El Dalati, R. (2012) Caractéristique du béton à base de granulats recyclés_Etude expérimentale. Annales du Batiment et des Travaux Publics, 32-39.
Goufi, N., Idir, R., Kerdal, D., Abidelah, A. and Kaid, N. (2018) Analyse des caractéristiques physiques et mécaniques de bétons de granulats recyclés de béton pour la valorisation de ce type de granulats. Academic Journal of Civil Engineering, 36, 150-154.
Munir, M.J., Kazmi, S.M.S., Wu, Y.F., Lin, X. and Ahmad, M.R. (2022) Development of a Novel Compressive Strength Design Equation for Natural and Recycled Aggregate Concrete through Advanced Computational Modeling. Journal of Building Engineering, 55, Article ID: 104690. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2022.104690
Al-Waked, Q., Bai, J., Kinuthia, J. and Davies, P. (2022) Enhancing the Aggregate Impact Value and Water Absorption of Demolition Waste Coarse Aggregates with Various Treatment Methods. Case Studies in Construction Materials, 17, e01267. https://doi.org/10.1016/j.cscm.2022.e01267
Zajac, M., Skibsted, J., Bullerjahn, F. and Skocek, J. (2022) Semi-Dry Carbonation of Recycled Concrete paste. Journal of CO2 Utilization, 63, Article ID: 102111. https://doi.org/10.1016/j.jcou.2022.102111
AFNOR (2003) Norme Francaise EN1008. D’échantillonnage, d’essais et d’évaluation de l’aptitude à l’emploi, y compris les eaux des processus de l’industrie du béton, telle que l’eau de gachage pour béton, Indice de classement. AFNOR, Paris, 18-211.
Dreux, G. and Festa, J. (1998) Nouveau guide du btéon et de ses constituants. 8th Edition, éditions Eyrolles, Paris, 416.
AFNOR (2019) NF EN 12390-2. Essai pour béton durci—Partie 2: Confection et conservation des éprouvettes pour essais de résistance. AFNOR, Paris, 10.
AFNOR (2013) NF EN 933-1. Essai pour déterminer les caractéristiques géométriques des granulats—Partie 1: Détermination de la granularité—Analyse granulométrique par tamisage. AFNOR, Paris, 13.
AFNOR (2012) NF EN 933-3. Essai pour déterminer les caractéristiques géométriques des granulats—Partie 3: Détermination de la forme des granulats—Coefficient d’aplatissement. AFNOR, Paris, 10.
AFNOR (1998) NF EN 1097-3. Essais pour déterminer les caractéristiques mécaniques et physiques—Partie 3: Méthode pour la détermination de la masse volumique en vrac. AFNOR, Paris, 13.
AFNOR (2001) NF EN 1097-6. Essais pour déterminer les caractéristiques mécaniques and physiques des granulats—Partie 6: Détermination de la masse volumique réelle et du coefficient d’absorption d’eau. AFNOR, Paris, 30.
AFNOR (1990) NF P 18-591. Granulats—Détermination de la propreté superficielle. AFNOR, Paris, 5.
AFNOR (2012) NF EN 933-8. Essais pour déterminer les caractéristiques géométriques des granulats—Partie 8: Evaluation des fines-Equivalent de sable. AFNOR, Paris, 17.
AFNOR (2020) NF EN 1097-2. Essais pour déterminer les caractéristiques mécaniques et physiques des granulats—Partie 2: Méthode pour la détermination de la résistance à la fragmentation. AFNOR, Paris, 30.
Fiandaca, T. (2015) Prétraitement et fonctionnalisation de la surface des granulats recyclés pour la fabrication des bétons. Université de Liège, Liège
AFNOR (2019) NF EN 12350-2. Essai pour béton frais—Partie 2: Essai d’affaissement. AFNOR, Paris, 7.
AFNOR (2019) NF EN 12390-4. Essai pour béton durci—Partie 4: Résistance à la compression—Caractéristques des machines d’essais. AFNOR, Paris, 19.
AFNOR (2012) NF EN 12390-6. Essai pour béton durci—Partie 6: Détermintaion de la résistance en traction par fendage d’éprouvettes. AFNOR, Paris.
AFNOR (1997) XP P 18-540, Granulats—Définitions, Conformités, Spécifications. AFNOR, Paris, 35.
AFNOR (2011) NF P 18-545. Granulats—Eléments de définition, conformité and codification. AFNOR, Paris, 74.
AFNOR (2020) La norme béton NF EN 206/CN: Les granulats recycles. AFNOR, Paris.
Collectif Eyrolles (2000) Règles BAEL 91 modifiées 99: Règles techniques de conception et de calcul des ouvrages et constructions en béton armé suivant la méthode des états-limites. éditions Eyrolles, Paris, 151.
AFNOR (2005) Jean—Marie Paillé, 2005, Eurocode—Calcul des structures en béton, Guide d’application. AFNOR, Paris, 620.
AFNOR (2004) NF EN 206-1. Béton—Partie 1: Spécifications, performances, production et conformité. AFNOR, Paris, 91.
Khattab, M. and Hachemi, S. (2020) Performance of Concrete Made with Recycled Coarse Aggregate from Waste Refractory Brick. Algerian Journal of Engineering Architecture and Urbanism, 4, 79-94.
Debieb, F. (2007) Performances et durabilité du béton à base de granulats recyclés contaminés par les chlorures et les sulfates. Thèse de Doctorat, Université des Sciences et de la Technologie Houari BOUMEDIENE, Alger, 204.
Layachi, B., Molez, L. and Nourredine, A. (2019) Influence de la nature des granulats recyclés sur les propriétés des bétons. 37èmes Rencontres de l’AUGC, école d’ingénieur Polytech Nice Sophia, Nice, 19-21 June 2019.
Adessina, A. (2018) Caractérisation expérimentale et modélisation multi-échelle des propriétés mécaniques et de durabilité des bétons à base de granulats recyclés. Thèse de Doctorat, Université Paris Est, Paris.
Hachemi, S., Khattab, M. and Benzetta, H. (2022) The Effects of Recycled Brick and Water/Cement Ratios on the Physical and Mechanical Performance of Recycled Aggregates Concrete. Innovative Infrastructure Solutions, 7, Article No. 270. https://doi.org/10.1007/s41062-022-00868-y
Berredjem, L., Arabi, N., Molez, L. and Jauberthie, R. (2015) Propriétés mécaniques et durabilité des bétons à base de graviers et sables recyclés issus de béton de démolition. Conférence Internationale Francophone NoMaD, Douai, 5-6 Novembre2015.
Wirquin, E., Hadjieva-Zaharieva, R. and Buyle-Bodin, F. (2000) Utilisation de I’absorption d’eau des bétons comme critères de leur durabilité—Application aux bétons de granulats recyclés. Materials and Structures, 33, 403-408. https://doi.org/10.1007/BF02479650
Kenai, S. and Debieb, F. (2011) Characterization of the Durability of Recycled Concretesusing Coarse and Fine Crushed Bricks and Concrete Aggregates. Materials and Structures, 44, 815-824.
Khattab, M., Hachemi, S. and Benzetta, H. (2022) Evaluating the Durability Properties and Quality of Concrete Prepared with Waste Fine and Coarse Recycled Brick Aggregates. 3rd International Conference on Applied Engineering and Natural Sciences, Konya, 20-23 July 2022.