Impact of partial substitution of sand by compost on the mechanical and thermal parameters of concrete

• Autorzy: Zaidi Halima , Bouadam Roukia

Identyfikatory

DOI

10.35784/bud-arch.5942

Warianty tytułu

PL

Wpływ częściowego zastąpienia piasku kompostem na parametry mechaniczne i termiczne betonu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The study investigates recycling organic waste in Algeria due to the rising use of natural resources and energy in concrete production and the large amount of organic waste discarded. The aim is to use compost as a partial replacement for sand, reducing the use of natural aggregates in the concrete industry while also reusing previously discarded waste as part of a circular economy. An experimental study was carried out on concrete’s thermal and mechanical properties to determine the effect of partial compost replacement on these properties. Five mixtures were created by replacing sand with compost in different proportions: 0, 5, 10, 15, and 20%. Slump and density were assessed in the formulations’ original state. Mechanical tests were performed on the hardened concrete to determine porosity, compressive strength, and flexural strength. Thermal tests were also conducted on various types of concrete to determine thermal conductivity. The findings show that the texture of the compost reduced the slump, highlighting the importance of incorporating an admixture to achieve the desired workability. While meeting normal-weight concrete standards, concrete density was reduced. The mechanical properties of concrete with small amounts of compost were similar to regular concrete; instead, waste porosity improved insulation.

PL

Badanie dotyczy recyklingu odpadów organicznych w Algierii w kontekście rosnącego zużycia zasobów naturalnych i energii w produkcji betonu oraz dużej ilości odpadów organicznych, które są wyrzucane. Celem jest wykorzystanie kompostu jako częściowego zamiennika piasku, aby zmniejszyć zużycie naturalnych kruszyw w przemyśle betonowym, a jednocześnie ponownie wykorzystać odpady w ramach gospodarki o obiegu zamkniętym. Przeprowadzono badanie eksperymentalne dotyczące właściwości termicznych i mechanicznych betonu w celu określenia wpływu częściowego zastąpienia piasku kompostem na te właściwości. Stworzono pięć mieszanek, w których piasek został zastąpiony kompostem w różnych proporcjach: 0, 5, 10, 15 i 20%. Konsystencja i gęstość zostały ocenione w pierwotnym stanie mieszanek. Na stwardniałym betonie przeprowadzono testy mechaniczne w celu określenia porowatości, wytrzymałości na ściskanie oraz wytrzymałości na zginanie. Przeprowadzono również testy termiczne na różnych rodzajach betonu, aby określić przewodność cieplną. Wyniki pokazują, że tekstura kompostu zmniejszyła konsystencję mieszanki, co podkreśla konieczność zastosowania domieszki w celu uzyskania pożądanej urabialności. Gęstość betonu, chociaż spełniała standardy betonu zwykłego, została zmniejszona. Właściwości mechaniczne betonu z niewielką ilością kompostu były podobne do betonu zwykłego, a większa porowatość poprawiła izolacyjność.

Słowa kluczowe

EN

ordinary concrete; organic waste; compost; mechanical parameters; thermal parameters

PL

beton zwykły; odpady organiczne; kompost; parametry mechaniczne; parametry termiczne

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej
• Czasopismo: Budownictwo i Architektura
• Rocznik: 2024
• Tom: Vol. 23, no. 3
• Strony: 99--113
• Opis fizyczny: Bibliogr.25 poz., fig., tab.

Twórcy

autor

Zaidi Halima

• Institute of Urban Techniques Management; University of Salah Boubnider-Constantine 3

• https://orcid.org/0000-0003-0373-1901

autor

Bouadam Roukia

• Institute of Urban Techniques Management; University of Salah Boubnider-Constantine 3

• https://orcid.org/0000-0002-1067-4848

Bibliografia

• [1] National Waste Agency, “Report on the State of Waste Management in Algeria”, 2020.
• [2] National Waste Agency, “Household and similar waste characterization national campaign 2018 / 2019”, 2019.
• [3] Energy and Mining Ministry, “National energy balance 2021”, 2022.
• [4] Li Z., Advanced Concrete Technology, 1st ed. Wiley, 2011. https://doi.org/10.1002/9780470950067
• [5] Bur N., Etude des caractéristiques physico-chimiques de nouveaux bétons éco-respectueux pour leur résistance à l’environnement dans le cadre du développement durable. PhD dissertation, Université de Strasbourg, 2012.
• [6] Mindess S., “Sustainability of concrete”, in Developments in the Formulation and Reinforcement of Concrete, Elsevier, 2019, pp. 3–17. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-102616-8.00001-0
• [7] Pellegrino C. et al., “Recycled materials in concrete”, in Developments in the Formulation and Reinforcement of Concrete, Elsevier, 2019, pp. 19–54. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-102616-8.00002-2
• [8] Fapohunda C. et al., “A Review of the Properties, Structural Characteristics and Application Potentials of Concrete Containing Wood Waste as Partial Replacement of one of its Constituent Material”, YBL Journal of Built Environment, vol. 6, no. 1, (Jun. 2018), pp. 63–85. https://doi.org/10.2478/jbe-2018-0005
• [9] Fowler D. W., “Polymers in concrete: a vision for the 21st century”, Cement and Concrete Composites, vol. 21, no. 5–6, (Dec. 1999), pp. 449–452. https://doi.org/10.1016/S0958-9465(99)00032-3
• [10] Saikia N. and De Brito J., “Use of plastic waste as aggregate in cement mortar and concrete preparation: A review”, Construction and Building Materials, vol. 34, (Sep. 2012), pp. 385–401. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2012.02.066
• [11] Ruiz-Herrero J. L. et al., “Mechanical and thermal performance of concrete and mortar cellular materials containing plastic waste”, Construction and Building Materials, vol. 104, (2016), pp. 298–310. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.12.005
• [12] Huang B. et al., “Investigation into Waste Tire Rubber-Filled Concrete”, Journal of Materials in Civil Engineering, vol. 16, no. 3, (Jun. 2004), pp. 187–194. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0899-1561(2004)16:3(187)
• [13] Shu X. and Huang B., “Recycling of waste tire rubber in asphalt and portland cement concrete: An overview”, Construction and Building Materials, vol. 67, (Sep. 2014), pp. 217–224. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.11.027
• [14] Jani Y. and Hogland W., “Waste glass in the production of cement and concrete – A review”, Journal of Environmental Chemical Engineering, vol. 2, no. 3, (Sep. 2014), pp. 1767–1775. https://doi.org/10.1016/j.jece.2014.03.016
• [15] Park S. B. et al., “Studies on mechanical properties of concrete containing waste glass aggregate”, Cement and Concrete Research, vol. 34, no. 12, (Dec. 2004), pp. 2181–2189. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2004.02.006
• [16] Velay-Lizancos M. et al., “Concrete with fine and coarse recycled aggregates: E-modulus evolution, compressive strength and non-destructive testing at early ages”, Construction and Building Materials, vol. 193, (Dec. 2018), pp. 323–331. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.10.209
• [17] Etxeberria M. et al., “Recycled aggregate concrete as structural material”, Materials and Structures, vol. 40, no. 5, (Feb. 2007), pp. 529–541. https://doi.org/10.1617/s11527-006-9161-5
• [18] Rynk R., On-farm composting handbook. Ithaca, NY: Natural Resource, Agriculture, and Engineering Service, 1992.
• [19] Bouadam R. et al., “Composting as a sustainable alternative to eliminate household and similar Waste in developing countries”, Humanities & Social Sciences Reviews, vol. 10, no. 6, (Nov. 2022), pp. 01–14. https://doi.org/10.18510/hssr.2022.1061
• [20] Cuthbertson D. et al., “Biochar from residual biomass as a concrete filler for improved thermal and acoustic properties”, Biomass and Bioenergy, vol. 120, (Jan. 2019), pp. 77–83. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2018.11.007
• [21] Nazari A. and Riahi S., “Improvement compressive strength of concrete in different curing media by Al2O3 nanoparticles”, Materials Science and Engineering: A, vol. 528, no. 3, (Jan. 2011), pp. 1183–1191. https://doi.org/10.1016/j.msea.2010.09.098
• [22] Vijayalakshmi M. et al., “Strength and durability properties of concrete made with granite industry waste”, Construction and Building Materials, vol. 46, (Sep. 2013), pp. 1–7. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.04.018
• [23] Vodák F. et al., “The effect of temperature on strength – porosity relationship for concrete”, Construction and Building Materials, vol. 18, no. 7, (Sep. 2004), pp. 529–534. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2004.04.009
• [24] Alyamaç K. E. and Aydin A. B., “Concrete properties containing fine aggregate marble powder”, KSCE Journal of Civil Engineering, vol. 19, no. 7, (Nov. 2015), pp. 2208–2216. https://doi.org/10.1007/s12205-015-0327-y
• [25] Asadi I. et al., “Thermal conductivity of concrete – A review”, Journal of Building Engineering, vol. 20, (Nov. 2018), pp. 81–93. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2018.07.002

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2025).