Limiting properties in the characterisation of mixed recycled aggregates for use in the manufacture of concrete

El objetivo principal de este trabajo de investigación es estudiar las propiedades del árido reciclado mixto para la fabricación de hormigón reciclado en aplicaciones no estructurales. Se ha realizado la caracterización completa de 35 muestras de áridos reciclados mixtos gruesos de distinta calidad, procedentes de 13 plantas de tratamiento diferentes de la geografía española. Se han estudiado las correlaciones que existen entre las diferentes propiedades, en particular, con la absorción de agua, el contenido de sulfatos y la composición. Se propone una clasificación de los áridos reciclados y se limita de forma indicativa el contenido de yeso para que una muestra de árido reciclado mixto cumpla con la limitación del 0,8% de los sulfatos solubles en ácido de la Instrucción EHE-08. Recycling of construction and demolition waste (CDW) has become a widespread concern in Spain for the last years, as a way to preserve natural resources and achieve a better control of waste disposal sites.Specific applications which make use of mixed recycled aggregates are of great importance, as this types of aggregates constitute the majority of the total production. Structural and non-structural concrete is one of the possible applications, being this the main goal of our study. This paper presents a study on the physical and chemical characteristics of mixed recycled aggregates which have been obtained from different CDW treatment plants of Spain. Correlations between the different properties were investigated in order to find criterions of acceptance for recycled aggregates to be used in concrete. The comparison between the properties offers the possibility of pre-selecting a great quantity of mixed recycled aggregates, these being suitable for either structural and non-structural concrete. The determination of water absorption and the gypsum content are good indicators in order to evaluate the quality of the mixed recycled aggregates for its application in the production of concrete.

Sistema de gestión de residuos de construcción y demolición en obras de edificación residencial. Buenas prácticas en la ejecución de obra

En el sector de la edificación, las grandes constructoras comienzan a considerar aspectos medioambientales, no limitándose a lo establecido por la legislación vigente, y buscando la implementación de buenas prácticas. Si bien este hecho es una realidad para las grandes empresas constructoras, todavía falta que la gran mayoría de las empresas del sector (pequeñas y medianas) adopten ésta tendencia. En este sentido, las publicaciones y estadísticas consultadas revelan que el sector de la construcción sigue siendo el sector con menor número de Sistemas de Gestión Ambiental (SGA) certificados en comparación con otros sectores industriales, debido principalmente a las peculiaridades de su actividad. Por otra parte, el sector de la construcción genera grandes cantidades de residuos de construcción y demolición (RCD). Aunque, en los últimos años la actividad de la construcción ha disminuido, debido a la crisis económica del país, no hay que olvidar todos los problemas causados por este tipo de residuos, o mejor dicho, por su gestión. La gestión de los RCD actual está lejos de alcanzar la meta propuesta en la Directiva Marco de Residuos (DMR), la cual exige un objetivo global para el año 2020 en el que el 70% de todos los RCD generados deberán ser reciclados en los países de la UE. Pero, la realidad es que sólo el 50% de la RCD generados en la Unión Europea se recicla. Por este motivo, en los últimos años se ha producido una completa modificación del régimen jurídico aplicable a los RCD, incorporando importantes novedades a nuestro ordenamiento interno como son: la redacción de un Estudio de gestión de RCD (en fase de diseño) y un Plan de gestión de RCD (en fase de ejecución). Entre estas medidas destaca el poder conocer, con la antelación suficiente, la cantidad y el momento en que los RCD son generados, para así poder planificar la gestión más adecuada para cada categoría de RCD. Es por ello que el desarrollo de cualquier instrumento que determine la estimación de RCD así como iniciativas para su control debe ser considerado como una herramienta para dar respuestas reales en el campo de la sostenibilidad en la edificación. Por todo lo anterior, el principal objetivo de la Tesis Doctoral es mejorar la gestión actual de los RCD, a través de la elaboración e implementación en obra de un Sistema de gestión de RCD en fase de ejecución que podrá ser incluido en el Sistema de Gestión Ambiental de las empresas constructoras. Para ello, se ha identificado la actividad que más residuo genera, así como las diferentes categorías de RCD generadas durante su ejecución, a través del análisis de nueve obras de edificación de nueva planta. Posteriormente, se han determinado y evaluado, en función de su eficacia y viabilidad, veinte buenas prácticas encaminadas a reducir la generación de RCD. También, se han identificado y evaluado, en función de su coste económico, cinco alternativas de gestión para cada categoría de RCD generada. Por último, se ha desarrollado e implementado un Sistema de Gestión de RCD en una empresa de construcción real. En definitiva, el Sistema de Gestión de RCD propuesto contiene una herramienta de estimación de RCD y también proporciona una relación de buenas prácticas, según su viabilidad y eficacia, sobre los aspectos más significativos en cuanto a la gestión de RCD se refiere. El uso de este Sistema de gestión de RCD ayudará a los técnicos de la construcción en el desarrollo de los documentos "Estudio de gestión de RCD " y "Plan de gestión de RCD " - requeridos por ley -. Además, el Sistema promueve la gestión ambiental de la empresa, favoreciendo la cohesión del proceso constructivo, estableciendo responsabilidades en el ámbito de RCD y proporcionando un mayor control sobre el proceso. En conclusión, la implementación de un sistema de gestión de RCD en obra ayuda a conseguir una actividad de edificación, cuyo principal objetivo sea la generación de residuos cero. ABSTRACT Currently, in the building sector, the main construction companies are considering environmental issues, not being limited to the current legislation, and seeking the implementation of good practices. While this fact is a reality for large construction companies, still the vast majority of construction companies (small and medium enterprises) need to accept this trend. In this sense, official publications and statistics reveal that the construction sector remains with the lowest number of certified Environmental Management Systems (EMS) compared to other industrial sectors, mainly due to the peculiarities of its activity. Moreover, the construction industry in Spain generates large volumes of construction and demolition waste (CDW) achieving a low recycling rate compared to other European Union countries and to the target set for 2020. Despite the complete change in the legal regime for CDW in Spain, there are still several difficulties for their application at the construction works. Among these difficulties the following can be highlighted: onsite segregation, estimating CDW generation and managing different CDW categories. Despite these difficulties, the proper CDW management must be one of the main aspects considered by construction companies in the EMS. However, at present the EMS used in construction companies consider very superficially CDW management issues. Therefore, current EMS should go a step further and include not only procedures for managing CDW globally, but also specific procedures for each CDW category, taking into account best practices for prevention, minimization and proper CDW management in order to achieve building construction works with zero waste generation. The few scientific studies analysing EMS implementation in construction enterprises focus on studying the benefits and barriers of their implementation. Despite the drawbacks found, implementing an EMS would bring benefits such as improving the corporate image in relation to the environment, ensuring compliance with the law or reducing environmental risks. Also, the international scientific community has shown great interest in defining models to estimate in advance the CDW that will be generated during the building construction or rehabilitation works. These studies analyse the overall waste generation and its different CDW categories. However, despite the many studies found on CDW quantification, analysing its evolution throughout the construction activities is a factor that must be further studied and discussed in greater depth, as results would be of great significance when planning the CDW management. According to the scientific studies analysing the implementation of good environmental practices in construction sites, it seems that, in general, the CDW collection system is done in a decentralized manner by each subcontracted company. In addition, the corporate image generated when poor practices are done may adversely affect the company's reputation and can result in loss of contracts. Finally, although there are numerous guides and manuals of good practices for CDW management, no references have been found implementing these measures in the Environmental Management System of the construction companies. From all the above, this thesis aims to provide answers to reduce the environmental impact caused by CDW generation in building construction works, in order to get a building process with zero waste generation. In this sense, is essential to generate new knowledge in order to implement a system which can carry out comprehensive management of CDW generated onsite, at the design stage until the end of its life cycle, taking into account both technical and economic criteria. Therefore, the main objective of this thesis is to define and implement a CDW management system for residential building construction works, helping construction agents not only to manage the CDW in accordance with current legislation, but also minimizing their generation on site by applying best practices, resulting in achieving the goal of zero waste in building works.

Caracterización físico-mecánica del yeso de construcción con adición de residuos de poliestireno extruído y residuos cerámicos

Este trabajo estudia el comportamiento de una matriz de yeso de construcción a la que se le han añadido residuos de construcción y demolición (RCD), residuos de poliestireno extruido (XPS) y residuos cerámicos respectivamente, combinados y en diferentes porcentajes en función del peso del yeso. Los residuos de XPS son producto de una obra en Madrid donde el material fue utilizado como aislamiento térmico y los residuos cerámicos corresponden a trozos de ladrillos toscos encontrados en una obra paralizada en la ciudad de Ávila. Se confeccionaron probetas con porcentajes hasta 3% de XPS y hasta 50% de cerámicos en función del peso del yeso utilizado, como referencia se confeccionaron probetas sin adición de RCD. Fueron ensayadas en laboratorio y se determinaron las características físicas y mecánicas de las mismas. Tras un análisis comparativo se evidencian que la adición de residuos de XPS y residuos cerámicos en conjunto disminuye la densidad seca del material y la absorción de agua por capilaridad, en algunos casos disminuye la conductividad térmica y aumenta la dureza superficial. ABSTRACT: This paper studies the behavior of a building gypsum matrix to which have been added Construction and Demolition waste (CDW), residues of extruded polystyrene (XPS) and ceramic waste respectively, and combined in different percentages depending on the weight of gypsum. XPS waste are the product of a work in Madrid where the material was used as thermal insulation and ceramic waste correspond to pieces of rough bricks found in a paralyzed work in the city of Avila. Specimens were prepared with percentages up to 3% of XPS and up to 50% depending on the weight ceramic gypsum used as reference samples were prepared without addition of CDW. They were tested in laboratory and determined the physical and mechanical characteristics thereof. After a comparative analysis they show that the addition of ceramic waste and waste XPS decreases together dry material density and water absorption by capillary action, in some cases the thermal conductivity decreases and increases surface hardness.

New Plaster Composite with Mineral Wool Fibres from CDW Recycling

Over the last decade the intense activity of the building sector has generated large quantities of construction and demolition waste (CDW). In particular, in Europe around 890 million tons of CDW is generated every year; however, only 50% of them are recycled. In Spain, over the last years 40 millions of tons of construction and demolition waste have been generated. On the other hand, since the implementation of the Technical Building Code regulation the use of mineral wools as building insulation materials has become a widespread solution in both rehabilitation and new construction works, and because of that, this kind of insulation waste is increasing. This research analyzes the potential of a new composite (gypsum and fiber waste) including several mineral wools waste into a plaster matrix. For this purpose, an experimental plan, characterizing the physical and mechanical behaviour as well as the Shore C hardness of the new composite, was elaborated fulfilling UNE Standards.

Tratamento superficial dos agregados reciclados de RCD com hidrofugantes.

A proposta busca reduzir a absorção de água dos agregados reciclados de Resíduos de Construção e Demolição (RCD), através do tratamento de sua superfície com hidrofugante, de maneira que estes não aumentem o consumo de água tampouco reduzam a resistência mecânica. Os agregados reciclados de RCD foram caracterizados quanto à granulometria, morfologia, porosidade, ângulo de contato aparente, absorção de água, análise de imagem e rugosidade superficial. Em seguida, os mesmos foram tratados superficialmente com dois tipos de hidrofugante: solução de silano e parafina. Todos os tratamentos permitiram reduzir a absorção de água dos agregados reciclados de RCD. O tratamento por imersão foi aquele que permitiu obter os melhores resultados e a menor variabilidade entre as técnicas. Os tratamentos hidrofugam a superfície, apesar da parafina apresentar maior molhabilidade. O tratamento com parafina apresentou, em termos de absorção de água, resultados inferiores e menos variáveis que o silano. Os parâmetros de rugosidade constataram que, ambos os materiais perdem seu perfil topográfico original quando tratados com parafina. Os diferentes agregados reciclados com cada hidrofugante foram aplicados em materiais cimentícios analisados no estado fresco e no estado endurecido. Os tratamentos reduziram a absorção e o consumo de água de mistura, porém afetaram negativamente as propriedades mecânicas, devido nova interface gerada (no caso específica de parafina) e falta de molhabilidade nas superfícies.

Acompanhamento de uma empreitada de demolição de um edifício devoluto

Relatório de Estágio para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização de Edificações

Viabilidad de la aplicación de materiales reciclados y cenizas de biomasa en la fabricación de materiales tratados con cemento

La presente Tesis Doctoral es una contribución al conocimiento y la investigación sobre el uso de áridos reciclados y cenizas de fondo procedentes de la combustión de biomasa para su uso en ingeniería civil. El interés en el uso de áridos reciclados procedentes de residuos de construcción y demolición (RCD) están en continuo crecimiento debido a su potencial frente a diversos usos, entre ellos como material tratado con cemento para capas estructurales de carretera. Por otro lado, la producción de energía eléctrica a partir de centrales termoeléctricas que emplean biomasa como combustible, origina principalmente dos residuos: Cenizas de fondo (CF) formadas por el material total o parcialmente quemado y cenizas volantes (CV), partículas arrastradas por la corriente de gases al exterior de la cámara de combustión. En el desarrollo de este trabajo, se evaluó en una primera etapa, el comportamiento físico, químico y mecánico de diferentes mezclas de materiales granulares reciclados tratados con cemento, con diferentes contenidos de sulfato y de esta manera poder establecer protocolos de aplicación en la fabricación de suelocemento. Posteriormente, se analizo la viabilidad técnica de las cenizas de fondo de biomasa de varias plantas de energía andaluzas y de esta manera, evaluar su potencial uso en obras de infraestructura civil. Se determinó que las cenizas de fondo biomasa poseen propiedades aceptables para ser utilizados como un material de relleno en el núcleo de terraplenes de carreteras de más de 5 m en altura sin medidas de precaución adicionales. Por último, se estudio la posibilidad de incorporar, en proporciones determinadas, cenizas de fondo de biomasa en diferentes mezclas con árido natural y árido reciclado para su uso en ingeniería civil, concretamente como suelocemento para base y subbase de carreteras. El análisis de las propiedades mecánicas fue muy positivo. Las características físicas, químicas y mecánicas han sido estudiadas de acuerdo a la normativa vigente, y los parámetros han sido comparados con las especificaciones técnicas impuestas por la regulación española. La concepción del residuo como recurso para incorporarlo de nuevo al sistema productivo es un reto clave y una obligación y la principal motivación para el desarrollo de la presente Tesis Doctoral. Por ello, la correcta gestión de estos subproductos industriales, es esencial para evitar los impactos negativos sobre los ecosistemas, la biodiversidad y la salud humana, sin olvidar el beneficio económico que supone esta práctica.

Aplicación de residuos en la fabricación de morteros industriales

La presente Tesis Doctoral estudia el uso de la fracción fina de los residuos de construcción y demolición (RCD) en la fabricación de morteros de albañilería. El principal uso de los áridos reciclados de RCD es la construcción de rellenos o firmes de carreteras, aunque su uso como áridos para la fabricación de hormigones o morteros le daría un mayor valor añadido. A nivel internacional existen numerosos estudios sobre la utilización de la fracción gruesa de los áridos reciclados de RCD en la fabricación de hormigones. Sin embargo son escasos los trabajos llevados a cabo para valorizar la fracción fina. Actualmente en España la fracción fina de los áridos reciclados de RCD está infrautilizada y en la mayoría de los casos depositada sin uso en los vertederos de las Plantas de reciclaje. En este trabajo se han utilizado dos tipos de áridos reciclados, uno procedente de residuos de hormigón (FRCA) y otro de residuos mixtos de tabiquería con un alto porcentaje de ladrillo rojo cerámico (FMRA). Todos los materiales han sido caracterizados desde un punto de vista físico, químico y mineralógico para justificar el efecto de su incorporación a la fabricación de morteros industriales de albañilería. En una primera fase se estudiaron las propiedades del mortero fresco y endurecido fabricado con FRCA y cinco niveles de sustitución volumétrica de arena natural y FRCA: 0%, 5%, 10%, 20% y 40%.Se utilizó un cemento puzolánico tipo CEM-IV y se evaluaron las propiedades a corto y largo plazo de morteros de baja resistencia (M5) En una segunda fase, se utilizó un cemento tipo CEM-II y se fabricaron morteros de mayor resistencia (M-10) utilizando FRMA. En esta etapa se llevaron a cabo sustituciones de arena natural por arena reciclada de 0%, 25%, 50%, 75% y 100%. El residuo fue evaluado medioambientalmente mediante el test de conformidad antes y después de ser ligado con cemento (lixiviación). Los resultados fueron completados con estudios de durabilidad. Con el objetivo de completar los estudios anteriores, se llevó a cabo una tercera fase, donde se sustituyó hasta un 100% de arena natural por FRCA, utilizando un cemento tipo CEM-II para fabricar un mortero tipo M-10, dosificado de manera similar al empleado en la segunda fase de este trabajo. Como conclusión general de esta tesis, se puede decir que pueden admitirse tasas de sustitución de hasta un 50% de arena natural por árido reciclado en morteros industriales de albañilería para usos de interior sin que sus propiedades puedan verse afectadas significativamente. Los resultados obtenidos contribuyen a reducir la extracción de arena natural de canteras y ríos, minimizar el consumo de energía y emisiones de CO2, mitigar el calentamiento global y evitar el depósito en vertedero de la fracción fina de RCD.

Comportamento mecânico de um agregado reciclado a partir de resíduos de construção e demolição submetido a carregamentos cíclicos

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Geotecnia, 2016.

The determination of three selected sites for the construction and operation of a low level radioactive waste storage and burial facility

Radioactive wastes are by-products of the use of radiation technologies. As with many technologies, the wastes are required to be disposed of in a safe manner so as to minimise risk to human health. This study examines the requirements for a hypothetical repository and develops techniques for decision making to permit the establishment of a shallow ground burial facility to receive an inventory of low-level radioactive wastes. Australia’s overall inventory is used as an example. Essential and desirable siting criteria are developed and applied to Australia's Northern Territory resulting in the selection of three candidate sites for laboratory investigations into soil behaviour. The essential quantifiable factors which govern radionuclide migration and ultimately influence radiation doses following facility closure are reviewed. Simplified batch and column procedures were developed to enable laboratory determination of distribution and retardation coefficient values for use in one-dimensional advection-dispersion transport equations. Batch and column experiments were conducted with Australian soils sampled from the three identified candidate sites using a radionuclide representative of the current national low-level radioactive waste inventory. The experimental results are discussed and site soil performance compared. The experimental results are subsequently used to compare the relative radiation health risks between each of the three sites investigated. A recommendation is made as to the preferred site to construct an engineered near-surface burial facility to receive the Australian low-level radioactive waste inventory.

Towards a holistic modelling framework for embodied carbon and waste in the building lifecycle

As the building industry proceeds in the direction of low impact buildings, research attention is being drawn towards the reduction of carbon dioxide emission and waste. Starting from design and construction to operation and demolition, various building materials are used throughout the whole building lifecycle involving significant energy consumption and waste generation. Building Information Modelling (BIM) is emerging as a tool that can support holistic design-decision making for reducing embodied carbon and waste production in the building lifecycle. This study aims to establish a framework for assessing embodied carbon and waste underpinned by BIM technology. On the basis of current research review, the framework is considered to include functional modules for embodied carbon computation. There are a module for waste estimation, a knowledge-base of construction and demolition methods, a repository of building components information, and an inventory of construction materials’ energy and carbon. Through both static 3D model visualisation and dynamic modelling supported by the framework, embodied energy (carbon), waste and associated costs can be analysed in the boundary of cradle-to-gate, construction, operation, and demolition. The proposed holistic modelling framework provides a possibility to analyse embodied carbon and waste from different building lifecycle perspectives including associated costs. It brings together existing segmented embodied carbon and waste estimation into a unified model, so that interactions between various parameters through the different building lifecycle phases can be better understood. Thus, it can improve design-decision support for optimal low impact building development. The applicability of this framework is anticipated being developed and tested on industrial projects in the near future.

Alternatives Panels from Waste Plastics Reinforced With Fibers of Pupunha Palm for Use in Civil Construction and Furniture Industry

In order to cooperate in minimizing the problems of the current and growing volume of waste, this work aims at the production of panels made from industrial waste -thermoplastic (Polypropylene - PP; Polyethylene - PE and Acrylonitrile Butadiene Styrene - ABS) reinforced with agro-industrial waste - pupunha palm waste (shells and sheaths). The properties of the panels were evaluated: density, thickness swelling, water absorption and moisture content. It was used the ASTM D1037; EN 317; and ANSI A208.1 standards regarding particle boards. The best results in physical tests were treatments 1 (100% waste plastic), 6 (60% plastic waste and 40% waste of pupunha) and 7 (70% waste plastic and 30% waste of pupunha). The best results in the mechanical tests were treatments 3 (30% de residuos plasticos e 70% de residuos da pupunha), 4 (40% de residuos plasticos c 60% de residuos da pupunha) and 5 (50% de residuos plasticos e 50% de residuos da pupunha). For mechanical tests it was concluded that the results of modulus of rupture and of modulus of elasticity the best treatments were those with more fibers. In the tensile tests perpendicular to the surface, it is clear that using more waste plastics leads to the best results. It was concluded that the waste can be used as raw material for the production of alternative materials mainly in civil construction and furniture industries, and it can be employed in urban or rural environment, given the concept of eco-efficient products.

Composition and quantification of the anthropogenic and natural fractions of wastes collected from the stormwater drainage system for discussions about the waste management and people behavior

A study was made of the composition of wastes collected from the pipes of the stormwater drainage system of Sorocaba, SP, Brazil (600 thousand inhabitants). A total of 10 samples weighing at least 100 kg each were sorted into 19 items to determine the fraction that can be considered natural (earth/sand, stones, organic matter, and water, the latter determined after oven-drying the samples) and the anthropogenic fraction (the remaining 15 items, especially construction and demolition wastes and packaging). Soil/sand was found to be the main item collected (52.5 % dry weight), followed by the water soaked into the waste (24.3 %), which meant that all the other wastes were saturated in mud, whose contents varied from 6.4 % (glass) to 87.2 % (metalized plastics packaging). In general, 83 % of the collected wastes can be classified as natural, but the remaining 17 % represent 2,000 kg of the most varied types of wastes discarded improperly every day on the streets of the city. This is an alarming amount of wastes that may clog parts of the drainage systems, causing troubles for all the population (like flooding) and must be strongly considered in municipal solid wastes management and in environmental education programs. © 2013 Springer Science+Business Media Dordrecht.