PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

Influence of granulated rubber from waste tires on ASR expansion, microstructure, and mechanical properties of mortars

Wybrane pełne teksty z tego czasopisma
Identyfikatory
Warianty tytułu
PL
Wpływ granulatu gumowego z odpadów opon na ekspansję spowodowaną reakcją alkalia-krzemionka, mikrostrukturę oraz właściwości mechaniczne zapraw cementowych
Języki publikacji
EN PL
Abstrakty
EN
The paper presents the results of research on the effect of partially replacing the sand fraction in cement mortar mixes with granulated rubber (GR) from waste tires on the potential for alkali–silica reaction (ASR) occurrence. ASR is a significant durability issue in cement-based composites, which can lead to substantial expansion and cracking in these materials. The study also analyzed the influence of rubber aggregate on the mechanical properties of mortars, particularly compressive and flexural strength, as well as on the microstructure of the mortars. Additionally, the impact of NaOH on the properties of granulated rubber aggregate was evaluated. Reference mortars were prepared using moderately reactive sand (R1) and highly reactive sand (R3), while in the experimental mixes, rubber aggregate was used as a volumetric replacement for a specific sand fraction at levels of 15% and 30%. ASR-related expansion tests were conducted in accordance with the RILEM AAR-2 guidelines. The results showed that partially replacing sand with rubber aggregate effectively reduced ASR-induced expansion, likely due to the rubber’s ability to absorb stress and restrict moisture migration, thereby mitigating the reaction. However, the use of rubber aggregate also led to a decrease in both compressive and flexural strength, which is a typical effect when introducing elastic materials, such as rubber, into cementitious mixes. The findings highlight the potential of granulated rubber from waste tires recycled as a sustainable additive in cement-based materials to control ASR, especially in structures exposed to aggressive environmental conditions. Additionally, the use of this type of aggregate aligns with the principles of the circular economy by utilizing rubber waste and simultaneously delivering both environmental and performance benefits.
PL
W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczących wpływu częściowego zastąpienia frakcji piasku w mieszankach zapraw cementowych recyklingowym kruszywem gumowym na potencjał występowania reakcji alkalia-krzemionka (ASR). ASR jest istotnym problemem trwałości w kompozytach o matrycy cementowej, ponieważ może prowadzić do znacznego pęcznienia i spękań w tych materiałach. Analizowano również wpływ kruszywa gumowego na właściwości mechaniczne zapraw, w szczególności na wytrzymałość na ściskanie i zginanie, oraz na mikrostrukturę zapraw. Dodatkowo przeanalizowano oddziaływanie NaOH na właściwości kruszywa gumowego. Zaprawy referencyjne przygotowano z użyciem umiarkowanie reaktywnego piasku (R1) i wysoko reaktywnego piasku (R3), natomiast w mieszankach eksperymentalnych zastosowano kruszywo gumowe jako zamiennik objętościowy określonej frakcji piasku w ilościach 15% i 30%. Badania rozszerzalności związanej z ASR przeprowadzono zgodnie z wytycznymi RILEM AAR-2. Uzyskane wyniki wykazały, że częściowe zastąpienie piasku kruszywem gumowym skutecznie ograniczało ekspansję wywołaną ASR, prawdopodobnie dzięki zdolności gumy do pochłaniania naprężeń oraz ograniczania migracji wilgoci, co w konsekwencji łagodziło reakcję. Zastosowanie kruszywa gumowego prowadziło jednak do obniżenia wytrzymałości na ściskanie i na zginanie, co jest typowym efektem wprowadzania do mieszanek materiałów elastycznych, takich jak guma. Wyniki badań podkreślają potencjał recyklingowego kruszywa gumowego jako zrównoważonego dodatku do materiałów cementowych, umożliwiającego kontrolowanie reakcji alkalia-krzemionka, zwłaszcza w konstrukcjach narażonych na agresywne warunki środowiskowe. Dodatkowo wykorzystanie tego rodzaju kruszywa wpisuje się w założenia gospodarki o obiegu zamkniętym, poprzez zagospodarowanie odpadów gumowych i jednoczesne przynoszenie korzyści środowiskowych oraz użytkowych.
Rocznik
Strony
319--330
Opis fizyczny
Bibliogr. 29 poz., rys., tab.
Twórcy
  • Polish Academy of Sciences, Institute of Fundamental Technological Research, 5b Pawińskiego St., 02-106 Warsaw, Poland
  • Polish Academy of Sciences, Institute of Fundamental Technological Research, 5b Pawińskiego St., 02-106 Warsaw, Poland
autor
  • Polish Academy of Sciences, Institute of Fundamental Technological Research, 5b Pawińskiego St., 02-106 Warsaw, Poland
  • Polish Academy of Sciences, Institute of Fundamental Technological Research, 5b Pawińskiego St., 02-106 Warsaw, Poland
  • Politecnico di Torino, Department of Structural, Building and Geotechnical Engineering, Corso Duca degli Abruzzi 24, 10129 Torino, Italy
Bibliografia
  • 1. Salehi S., Arashpour M., Kodikara J., Guppy R.: Sustainable pavement construction: A systematic literature review of environmental and economic analysis of recycled materials. Journal of Cleaner Production, 313, 2021, Article ID: 127936, DOI: 10.1016/j.jclepro.2021.127936 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.127936
  • 2. Liu N., Wang Y., Bai Q., Liu Y., Wang (Slade) P., Xue S., Yu Q., Li Q.: Road life-cycle carbon dioxide emissions and emission reduction technologies: A review. Journal of Traffic and Transportation Engineering (English Edition), 9, 4, 2022, 532-555, DOI: 10.1016/j.jtte.2022.06.001 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jtte.2022.06.001
  • 3. Circular Economy Action Plan, https://environment.ec.europa.eu/strategy/circular-economy-action-plan_en, available: 15.09.2025
  • 4. Jóźwiak-Niedźwiedzka D., Antolik A., Dziedzic K., Lisowski P.: Potential alkaline reactivity of sands from domestic deposits. Roads and Bridges – Drogi i Mosty, 21, 3, 2022, 253-271, DOI: 10.7409/rabdim.022.015 DOI: https://doi.org/10.7409/rabdim.022.015
  • 5. Shu X., Huang B.: Recycling of waste tire rubber in asphalt and portland cement concrete: an overview. Construction and Building Materials, 67, Part B, 2014, 217-224, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2013.11.027 DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.11.027
  • 6. Thomas B.S., Gupta R.C.: A comprehensive review on the applications of waste tire rubber in cement concrete. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 54, 2016, 1323-1333, DOI: 10.1016/j.rser.2015.10.092 DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.10.092
  • 7. Muñoz-Sánchez B., Arévalo-Caballero M.J., Pacheco-Menor M.C.: Influence of acetic acid and calcium hydroxide treatments of rubber waste on the properties of rubberized mortars. Materials and Structures, 50, 75, 2017, 1-16, DOI: 10.1617/s11527-016-0912-7 DOI: https://doi.org/10.1617/s11527-016-0912-7
  • 8. Afshinnia K., Poursaee A.: The influence of waste crumb rubber in reducing the alkali-silica reaction in mortar bars. Journal of Building Engineering, 4, 2015, 231-236, DOI: 10.1016/j.jobe.2015.10.002. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jobe.2015.10.002
  • 9. Huang W., Huang X., Xing Q., Zhou Z.: Strength reduction factor of crumb rubber as fine aggregate replacement in concrete. Journal of Building Engineering, 32, 2020, Article ID: 101346, DOI: 10.1016/j.jobe.2020.101346 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jobe.2020.101346
  • 10. Turatsinze A., Bonnet S., Granju J.L.: Potential of rubber aggregates to modify properties of cement based-mortars: Improvement in cracking shrinkage resistance. Construction and Building Materials, 21, 1, 2007, 176-181, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2005.06.036 DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2005.06.036
  • 11. Ling T.C., Nor H.M., Lim S.K.: Using recycled waste tyres in concrete paving blocks. Proceedings of the Institution of Civil Engineers – Waste and Resource Management, 163, 1, 2010, 37-45, DOI: 10.1680/warm.2010.163.1.37 DOI: https://doi.org/10.1680/warm.2010.163.1.37
  • 12. Najim K.B., Hall M.R.: Mechanical and dynamic properties of self-compacting crumb rubber modified concrete. Construction and Building Materials, 27, 1, 2012, 521-530, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2011.07.013 DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2011.07.013
  • 13. Siddique R., Naik T.R.: Properties of concrete containing scrap-tire rubber – an overview. Waste Management, 24, 6, 2004, 563-569, DOI: 10.1016/j.wasman.2004.01.006 DOI: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2004.01.006
  • 14. Gesoğlu M., Güneyisi E.: Permeability properties of self-compacting rubberized concretes. Construction and Building Materials, 25, 8, 2011, 3319-3326, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2011.03.021 DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2011.03.021
  • 15. Flores Medina D., Hernández Martínez M.C., Flores Medina N., Hernández-Olivares F.: Durability of rubberized concrete with recycled steel fibers from tyre recycling in aggresive enviroments. Construction and Building Materials, 400, 2023, Article ID: 132619, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2023.132619 DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.132619
  • 16. Abbas S., Ahmed A., Waheed A., Abbas W., Yousaf M., Shaukat S., Alabduljabbar H., Awad Y.A.: Recycled untreated rubber waste for controlling the alkali-silica reaction in concrete. Materials, 15, 10, 2022, Article ID: 3584, DOI: 10.3390/ma15103584 DOI: https://doi.org/10.3390/ma15103584
  • 17. Jóźwiak-Niedźwiedzka D., Antolik A.: Assessment of highway pavement concrete suffering from alkali-silica reaction: case study. Materiales de Construcción, 72, 348, 2022, Article ID: e299, DOI: 10.3989/mc.2022.296922 DOI: https://doi.org/10.3989/mc.2022.296922
  • 18. Wang J., Guo Z., Yuan Q., Zhang P., Fang H.: Effects of ages on the ITZ microstructure of crumb rubber concrete. Construction and Building Materials, 254, 2020, Article ID: 119329, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2020.119329 DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.119329
  • 19. AASHTO R 80-17 Standard practice for determining the reactivity of concrete aggregates and selecting appropriate measures for preventing deleterious expansion in new concrete construction, Washington 2018, https://img.antpedia.com/standard/files/pdfs_ora/20230616/AASHTO/AASHTO %20R%2080-17.pdf, available: 15.09.2025
  • 20. RILEM Recommended Test Method: AAR-2 – Detection of Potential Alkali-Reactivity – Accelerated Mortar-Bar Test Method for Aggregates. In: RILEM Recommendations for the Prevention of Damage by Alkali-Aggregate Reactions in New Concrete Structures. Eds. Nixon P., Sims I., 2016, 61-77 DOI: https://doi.org/10.1007/978-94-017-7252-5_4
  • 21. PN-EN 196-1:2016 Methods of Testing Cement – Determination of Strength
  • 22. ul Haq Z., Ren T., Yue X., Formela K., Rodrigue D., Colom Fajula X., McNally T., Dawei D., Zhang Y., Wang S.: Progress in devulcanization of waste tire rubber: Upcycling towards a circular economy. Express Polymer Letters, 19, 3, 2025, 258-293, DOI: 10.3144/expresspolymlett.2025.20 DOI: https://doi.org/10.3144/expresspolymlett.2025.20
  • 23. Sienkiewicz M., Janik H., Borzędowska-Labuda K., KucińskaLipka J.: Environmentally friendly polymer-rubber composites obtained from waste tyres: A review. Journal of Cleaner Production, 147, 2017, 560-571, DOI: 10.1016/j.jclepro.2017.01.121 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.01.121
  • 24. Smith B.C.: The infrared spectra of polymers III: hydrocarbon polymers. Spectroscopy, 36, 11, 2021, 22-25, DOI: 10.56530/spectroscopy.mh7872q7 DOI: https://doi.org/10.56530/spectroscopy.mh7872q7
  • 25. Ma Q., Dutta S., Wu K.C.W., Kimura T.: Analytical understanding of the materials design with well‐described shrinkages on multiscale. Chemistry – A European Journal, 24, 2018, 6886-6904, DOI: 10.1002/chem.201704198 DOI: https://doi.org/10.1002/chem.201704198
  • 26. Eldin N.N., Senouci A.B.: Rubber‐tire particles as concrete aggregate. Journal of Materials in Civil Engineering, 5, 4, 1993, 478-496, DOI: 10.1061/(ASCE)0899-1561(1993)5:4(478) DOI: https://doi.org/10.1061/(ASCE)0899-1561(1993)5:4(478)
  • 27. Khatib Z.K., Bayomy F.M.: Rubberized portland cement concrete. Journal of Materials in Civil Engineering, 11, 3, 1999, 206-213, DOI: 10.1061/(ASCE)0899-1561(1999)11:3(206) DOI: https://doi.org/10.1061/(ASCE)0899-1561(1999)11:3(206)
  • 28. Segre N., Joekes I.: Use of tire rubber particles as addition to cement paste. Cement and Concrete Research, 30, 9, 2000, 1421-1425, DOI: 10.1016/S0008-8846(00)00373-2 DOI: https://doi.org/10.1016/S0008-8846(00)00373-2
  • 29. Youssf O., ElGawady M.A., Mills J.E., Ma X.: An experimental investigation of crumb rubber concrete confined by fibre reinforced polymer tubes. Construction and Building Materials, 53, 2014, 522-532, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2013.12.007 DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.12.007
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-d4302d5e-2bb4-481a-8b58-a80613904268
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.