Shrinkage modeling for recycled aggregate concretes

Abstracts

A preocupação com a conservação dos recursos não renováveis tem levado o meio acadêmico a pesquisar sobre a utilização dos agregados reciclados na produção de concretos. A retração por secagem do concreto é um fenômeno que está intimamente ligado à perda de água da massa do concreto, a qual é quase inevitável, desde que o concreto esteja exposto a um ambiente de umidade abaixo da condição de saturação. Este artigo apresenta um estudo experimental, onde foram produzidos concretos variando-se a relação água/cimento (de 0,4 a 0,8) e o tipo e a proporção dos três principais constituintes do resíduo de construção e demolição (concreto, argamassa e cerâmica vermelha) usados como agregados graúdos e miúdos reciclados, produzindo-se modelos matemáticos que correlacionam tais variáveis com a retração por secagem dos concretos aos 56 e 224 dias de idade. Os resultados apontam que, para a idade de 56 dias, o modelo apresentou uma excessiva variabilidade, manifestando somente 4 das 7 variáveis como termos significativos. Para a idade de 224 dias, o modelo proposto ainda apresentou uma elevada variabilidade, entretanto todas as variáveis foram tidas como significativas. Os resultados apontam que a substituição do agregado natural pelo reciclado propicia um acréscimo na retração por secagem, sendo este efeito mais sentido para a substituição do agregado miúdo. O efeito mais pronunciado está associado ao emprego do agregado miúdo reciclado de concreto e o menor, ao do agregado graúdo reciclado de concreto.

concreto com agregados reciclados; retração por secagem; regressão múltipla

Shrinkage modeling for recycled aggregate concretes

A. E. B. Cabral^I; V. Schalch^II; D. C. C. Dal Molin^III; J. l. D. Ribeiro^IV; R. S. Ravindrarajah^V

^IProfessor Doutor, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Estrutural e Construção Civil (PEC), Universidade Federal do Ceará (UFC), [e-mail] , Campus Universitário do Pici, Bloco 710 – 60455-760 – Fortaleza/CE – Brasil

^IIProfessor Doutor, Programa de Pós-Graduação em Ciências da Engenharia Ambiental (PPG-SEA) da Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo (EESC/USP), [e-mail],[e-mail], Av. Trabalhador Sancarlense, 400 – 13.560-970 – São Carlos/SP –Brasil

^IIIProfessora Doutora, Programa de Pós-Graduação em EngenhariaCivil (PPGEC) da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (NORIE/UFRGS), [e-mail],[e-mail], Av. Osvaldo Aranha, 99, 3º andar - 90.035-190 – Porto Alegre/RS – Brasil

^IVProfessor Doutor, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção (PPGEP) da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (LOPP/UFRGS), [e-mail],[e-mail], Av. Osvaldo Aranha, 99, 3º andar - 90.035-190 – Porto Alegre/RS – Brasil

^VProfessor Doutor, Faculdade de Engenharia, Universidade Tecnológica de Sydney (UTS), [e-mail] PO Box 123, Broadway NSW 2007 – Australia

ABSTRACT

Concerns with conservation of nonrenewable resources are propelling academic research regarding the use of recycled aggregates in concrete production. Concrete’s shrinkage is a phenomenon intimately linked to concrete loss of water, which is almost inevitable, since the majority of concrete structures is exposed to an environment where atmospheric humidity is below saturation condition. This paper presents an experimental study where concretes were produced varying water/cement ratio (from 0.4 to 0.8) and type and proportion of construction & demolition waste (concrete, cement, and red ceramic) used as coarse and fine recycled aggregates. Mathematical models correlating such variables with concrete’s shrinkage at 56 and 224 days of age were built. The results indicate that, for the age of 56 days, the data presented excessive variability, revealing only 4 of the 7 tested variables as significant. For the age of 224 days, the proposed model still presented considerable variability, however all tested variables were detected as significant. Results point out that substitution of natural aggregates by recycled aggregates increases shrinkage, being this effect stronger when substitution comprises fine aggregates. The most pronounced effect was associated to the use of recycled concrete fine aggregate. The slightest effect was observed using recycled concrete coarse aggregate.

Keywords: recycled aggregate concrete, shrinkage, multiple regression.

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7. References

[01] WEIL, M.; JESKE, U.; SCHEBEK, L. Closed-loop recycling of construction and demolition waste in Germany in view of stricter environmental threshold values. Waste Management and Research, Vol. 24, p. 197-206, 2006.

[02] XIAO, J.; SUN, Y.; FALKNER, H. Seismic performance of frame structures with recycled aggregate concrete. Engineering Structures, Vol. 28, p. 1-8, 2006.

[03] CABRAL, A. E. B.; SCHALCH, V.; DAL MOLIN, D. C. C.; RIBEIRO, J. L. D. Modelagem da resistência à compressão de concretos produzidos com agregados reciclados de RCD. Revista Minerva, Vol. 4, N. 1, p. 75-84, 2007.

[04] CABRAL, A. E. B.; SCHALCH, V.; DAL MOLIN, D. C. C.; RIBEIRO, J. L. D. Determinação da influência do tipo de agregado reciclado de resíduo de construção e demolição sobre o módulo de deformação de concretos produzidos com agregados reciclados. Revista Ibracon de Estruturas e Materiais (RIEM), Vol. 1, N. 2, p. 171–192, 2008.

[05] MEHTA P. K.; MONTEIRO, P. J. M. Concreto: estruturas, propriedades e materiais. São Paulo, Ed. PINI, 1994.

[06] LEITE, M. A. Avaliação de propriedades mecânicas de concretos produzidos com agregados reciclados de resíduos de construção e demolição. Porto Alegre- RS, 2001. 270 p. Tese (Doutorado). Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil da Universidade Federal do Rio Grande do Sul.

[07] VIEIRA, G. L. Estudo do processo de corrosão sob a ação de íons cloreto em concretos obtidos a partir de agregados reciclados de resíduos de construção e demolição. Porto Alegre-RS, 2003. 151p. Dissertação (Mestrado). Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil da Universidade Federal do Rio Grande do Sul.

[08] LOVATO, P. S. Verificação dos Parâmetros de Controle de Agregados Reciclados de Resíduos de Construção e Demolição para Utilização em Concreto. Porto Alegre, 2007. 180p. Dissertação (Mestrado). Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Universidade Federal do Rio Grande do Sul.

[09] POON, C. S.; KOU, S. C.; LAM, L. Use of recycled aggregates in molded concrete bricks and blocks. Construction and Building Materials, Vol. 16, p. 281-289, 2002.

[10] U. LEAL. Sobras que valem uma obra. Techne: revista de tecnologia da construção. Vol. 10, N. 55, p. 58-62, 2001.

[11] CABRAL, A. E. B. Modelagem de propriedades mecânicas e de durabilidade de concretos produzidos com agregados reciclados, considerando-se a variabilidade da composição do RCD. São Carlos-SP, 2007. 280p. Tese (Doutorado). Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo.

[12] LIMBACHIYA, M. C.; LEELAWAT, T.; DHIR, R. K. Use of recycled concrete aggregate in high-strength concrete. Materials and Structures, Vol. 33, November, p. 574-580, 2000.

[13] GÓMEZ-SOBERÓN, J. M. V. Relationship between gas absorption and the shrinkage and creep of recycled aggregate concrete. Cement, Concrete and Aggregates, Vol. 25, N. 2, p. 42-48, 2003.

[14] KHATIB, J. M. Properties of concrete incorporating fine recycled aggregate. Cement and Concrete Research, Vol. 35, p. 763-769, 2005.

[15] HANSEN, T. C.; BOEGH, E. Elasticity and drying shrinkage of recycled-aggregate concrete. ACI Journal, Vol. 82, N. 5, p. 648-652, 1985.

[16] SCHULZ, R. R.; HENDRICKS, Ch. F. Recycling of masonry rubble. In: Recycling of Demolished Concrete and Masonry, RILEM Technical Committee Report N. 6, Editor: T. C. HANSEN, E & FN SPON, London, p. 164-255, 1992.

[17] RIBEIRO, J. L. D.; C. S. T. CATEN. Projeto de experimentos. Porto Alegre: FEEng/UFRGS, 2001. 128 p.

[18] WERKEMA, M. C. C.; AGUIAR, S. Planejamento e análise de experimentos: como identificar e avaliar as principais variáveis influentes em um processo. Belo Horizonte: Fundação Christiano Ottoni, 1996. 294 p.

[19] LIN, Y.; TYAN, Y.; CHANG, T.; CHANG, C. An assessment of optimal mixture for concrete made with recycled concrete aggregates. Cement and Concrete Research, Vol. 34, pg. 1373-1380, 2004.

[20] HELENE, P.R.L.; TERZIAN, P. Manual de Dosagem e Controle do Concreto. São Paulo: PINI, Brasília: SENAI, 1992. 349p.

[21] MASCE, N. O.; MIYAZATO, S.; YODSUDJAI, W. Influence of recycled aggregate on interfacial transition zone, strength, chloride penetration and carbonation of concrete. Journal of Materials in Civil Enginnering, Vol 15, N. 5, pg. 443-451, 2003.

[22] KATZ, A. Properties of concrete made with recycled aggregate from partially hydrated old concrete. Cement and Concrete Research, Vol. 33, pg. 703-711, 2003.

[23] ZAHARIEVA, R.; BUYLE-BODIN, F.; SKOCZYLAS, F. EIRQUIM, E. Assessment of the surface permeation properties of recycled aggregate concrete. Cement and Concrete Composites, Vol. 25, pg. 223-232, 2003.

[24] BRITO, J. de; PEREIRA, A. S.; CORREIA, J. R. Mechanical behavior of non-structural concrete made with recycled aggregates. Cement & Concrete Composites, Vol. 27, N. 4, pg 429-433, 2005.

[25] XIAO, J.; LI, J,; ZHANG, Ch. Mechanical properties of recycled aggregate concrete under uniaxial loading. Cement and Concrete Research, Vol. 35, pg. 1187-1194, 2005.

[26] TAVAKOLI, M.; SOROUSHIAN, P. Drying shrinkage behavior of recycled aggregate concrete. Concrete International, Vol. 18, N. 11, p. 58-61, 1996.

[27] DHIR, R.; PAINE, K.; DYER, T. Recycling construction and demolition wastes in concrete. Concrete, March, p. 25-28, 2004.

[28] LEVY, S. M. Contribuição ao estudo da durabilidade de concretos produzidos com resíduos de concreto e alvenaria. São Paulo-SP, 2001. 194 p. Tese (Doutorado). Escola Politécnica da Universidade de São Paulo.

Received: 28 Dec 2008

Accepted: 02 Sep 2009

Available Online: 30 Mar 2010

Publication Dates

• Publication in this collection
  17 Sept 2014
• Date of issue
  Mar 2010

History

• Accepted
  02 Sept 2009
• Received
  28 Dec 2008