Use of Recycled Aggregate Concretes in Road and Site Concretes Subject to Freeze-Thaw Effect

Year 2023, , 84 - 93, 31.12.2023

Yeşim Tarhan , Remzi Şahin

https://doi.org/10.5281/zenodo.10445086

Abstract

This study investigated the freeze-thaw resistance of concretes containing recycled aggregate (RCA) derived from construction industry waste. In the study, 0%, 30% and 60% RCA was used as a replacement for normal aggregate. Two different maximum aggregate grain sizes (16 mm and 22.4 mm) were selected and two different (0.06% and 0.20%) proportions of air-entraining admixture (AEA) were used. The freeze-thaw resistance of the concrete specimens under de-icing salt (3% NaCl solution) was determined. The experimental results showed that the use of AEA increased the freeze-thaw resistance of the concrete by providing additional voids in the concrete and reducing the capillary permeability of the concrete. As a result, it was concluded that RCA can be used in road and site concretes that are exposed to severe winter conditions.

Keywords

Recycled aggregate, de-icing salt, concrete road, site concrete

Geri Kazanılmış Agregalı Betonların Donma-Çözülme Etkisi Altındaki Yol ve Saha Betonlarında Kullanımı

Abstract

Bu çalışmada inşaat sektörünün ürettiği yapısal atıklardan elde edilen geri kazanılmış agrega (GKA) içeren betonların donma-çözülme dirençleri araştırılmıştır. Çalışmada %0, %30 ve %60 oranlarında GKA normal agrega ile yer değiştirilerek kullanılmıştır. İki farklı maksimum agrega tane boyutunun (16 mm ve 22,4 mm) seçildiği çalışmada yine iki farklı (%0,06 ve %0,20) oranda hava sürükleyici katkı maddesi (AEA) kullanılmıştır. Çalışmada beton örneklerin buz çözücü tuz (%3’lük NaCl çözeltisi) altındaki donma-çözülme dirençleri belirlenmiştir. Deney sonuçları GKA kullanımının, betonda ekstra boşluklar sağladığı ve betonun kapiler geçirgenliğini azalttığı için betonun donma-çözülme direncini arttırdığını göstermiştir. Sonuç olarak, yoğun kış koşullarının yaşandığı yol ve saha betonlarında GKA kullanılabileceği değerlendirilmiştir.

Keywords

Geri kazanılmış agrega, donma-buz çözücü tuz, beton yol, saha betonu

References

• W. Schmidt, M. Commeh, , K. Olonade, , G. L. Schiewer, D. Dodoo-Arhin, R. Dauda, ... & A. Rogge, “Sustainable circular value chains: From rural waste to feasible urban construction materials solutions”, Developments in the Built Environment, 6, 100047, 2021, doi.org/10.1016/j.dibe.2021.100047.
• W. Lu, H. Yuan, “A framework for understanding waste management studies in construction”, Waste management, 31(6), 1252-1260, 2011, doi.org/10.1016/j.wasman.2011.01.018.
• S. Bayram, M. E. Öcal, and E. L. Oral, “İnşaat Atıkları Kavramının Yasal Düzenlemesi Ve Hazır Beton Tesisinde Örnek Uygulama”, Engineering Sciences, vol. 7, no. 1, pp. 106–118, 2012, doi: 10.12739/nwsaes.v7i1.5000066872.
• N. D. Oikonomou, "Recycled concrete aggregates", Cement and concrete composites 27.2 (2005): 315-318, doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2004.02.020.
• B. Salgın, C. A. İpekçi, N. Coşgun, N., T. Karadayı, “Enerji ve Ham Madde Korunumu Açısından Yapısal Atıkların Yeniden Kullanımına/Geri Dönüşümüne Yönelik Bir Değerlendirme”, Journal of Architectural Sciences and Applications, 6(2), 526-537,2021, https://doi.org/10.30785/mbud.92798.
• THBB, http://www.thbb.org/sektor/dunyada-sektor/, Erişim Tarihi: Nisan 2019.
• A. J. Roque, P.F. da Silva, and R.P.M. de Almeida, “Recycling of crushed concrete and steel slag in drainage structures of geotechnical works and road pavements”, J Mater Cycles Waste Manag 24, 2385–2400, 2022, https://doi.org/10.1007/s10163-022-01486-7.
• J. L. Zhao, T. Yu, and J. G. Teng. "Stress-strain behavior of FRP-confined recycled aggregate concrete." Journal of composites for construction 19.3 (2015): 04014054, doi.org/10.1061/(ASCE)CC.1943-5614.0000513.
• G. Durmuş, O. Şi̇mşek, M. Dayi, “Geri̇ Dönüşümlü İri̇ Agregalarin Beton Özelli̇kleri̇ne Etki̇si̇”, Journal of the Faculty of Engineering & Architecture of Gazi University / Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi,. 2009; 24(1):183-189. Accessed December 27, 2023.
• B. Erdal, “Geri Kazanılmış Agrega ile Üretilen Polipropilen Lif Katkılı Betonların Özellikleri”, Y. Lisans Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2011.
• A. Rao, N. J. Kumar, and M. Sudhir, "Use of aggregates from recycled construction and demolition waste in concrete." Resources, conservation and Recycling 50.1 (2007): 71-81, doi.org/10.1016/j.resconrec.2006.05.010.
• Y. Tarhan, and R. Şahin, “Effect of recycled concrete aggregate, aır entraınıng admıxture and maxımum aggregate partıcle sıze on the behavıor of concrete under freeze-thaw cycles”, Journal of Green Building, 16(2), 217-233, 2021, https://doi.org/10.3992/jgb.16.2.217.
• B. Çelik, “Recycled Aggregate Concrete at Elevated Temperatures”, Doktora Tezi, Graduate Program in Civil Engineering Boğaziçi University, 2007, İstanbul.
• A. Richardson, K. Coventry, and J. Bacon. "Freeze/thaw durability of concrete with recycled demolition aggregate compared to virgin aggregate concrete." Journal of Cleaner Production 19.2-3 (2011): 272-277, doi.org/10.1016/j.jclepro.2010.09.014.
• G. Petkovic, J. Mehus, and S. Myren. "Recycled concrete aggregate–Durability aspects." Overview of research conducted as a part of the Norwegian Roads Recycled Materials R&D Program (2003).
• R. Zaharieva, F. Buyle-Bodin, and E. Wirquin. "Frost resistance of recycled aggregate concrete." Cement and concrete research 34.10 (2004): 1927-1932, doi.org/10.1016/j.cemconres.2004.02.025.
• C. Medina, M. I. S. de Rojas, and M. Frías. "Freeze-thaw durability of recycled concrete containing ceramic aggregate." Journal of Cleaner Production 40 (2013): 151-160, doi.org/10.1016/j.jclepro.2012.08.042.
• T. Park, "Application of construction and building debris as base and subbase materials in rigid pavement." Journal of Transportation Engineering 129.5 (2003): 558-563, doi.org/10.1061/(ASCE)0733-947X(2003)129:5(558).
• E. Mulder, T. PR de Jong, and L. Feenstra. "Closed Cycle Construction: An integrated process for the separation and reuse of C&D waste." Waste management 27.10 (2007): 1408-1415, doi.org/10.1016/j.wasman.2007.03.013.
• M. Ozturk, “İnşaat yıkıntı atıkları”, (Construction wastes), [publication of Ministry of Environment and Urbanisation]. Retrieved from: http://tucev.org/dosyalar/files/insaat-yikinti-atiklari.pdf, (2017).
• TS 802 (Beton karışım tasarımı hesap esasları), 2016, TSE, Ankara.
• TS EN 206+A2 (Beton-Özellik, performans, imalât ve uygunluk), 2021, TSE, Ankara.
• TSE CEN/TS 12390-9,. Beton - Sertleşmiş beton deneyleri - Bölüm 9:donma çözülme direnci - yüzeysel kabuk atma (yüzeysel yıpranma), 2017, TSE, Ankara.
• Y. Tosun, “Geri kazanılmış agregalı betonların cdf yöntemi ile donma-çözülme (yüzeysel kabuk atma) dirençlerinin belirlenmesi (Determination of freeze-thaw (surface scaling) resistance of recycled concrete aggregate by CDF method)”, Yüksek Lisans Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Atatürk Üniversitesi, 2014, Erzurum.
• R. Şahin, “Normal Portland Çimentolu Betonların Don Direncinin Taguchi Yöntemi ile Optimizasyonu ve Hasar Analizi”, Doktora Tezi, Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2003, Erzurum.
• B. Baradan, H. Yazıcı, S.Aydın, “Durabilite” Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Yayınları No: 334, 825 s, 2012, İzmir.
• İ.B. Topcu, and S. Şengel. "Properties of concretes produced with waste concrete aggregate." Cement and concrete research 34.8 (2004): 1307-1312, doi.org/10.1016/j.cemconres.2003.12.019.
• Ö. Çakır, and Ö. Ö. Sofyanlı. "Influence of silica fume on mechanical and physical properties of recycled aggregate concrete." HBRC journal 11.2 (2015): 157-166, doi.org/10.1016/j.hbrcj.2014.06.002.