Internal curing of high-performance concrete via waste-baed porous materials

Abstract

This work presents the use of different waste based porous materials as internal curing water reservoirs in high performance concrete, which is strongly aligned with the objective of promoting circularity in the construction industry. Internal curing was studied in combination with other shrinkage reduction strategies such as the use of coal fly ash as a low reactive supplementary cementitious material, and the use of a magnesium based expansive agent. The following waste based porous materials were used: ceramic recycled aggregates, mixed recycled aggregates, coal bottom ash and wood bottom ash. A conventional lightweight expanded clay aggregate was also used. The following properties were studied on the proposed mixtures: workability, hydration, setting, air content, density, porosity, strength, volume stability and durability. Internal curing via waste based porous materials can effectively mitigate autogenous shrinkage without significantly jeopardizing other properties. However, the alternative materials should be carefully characterized and the mix proportions should be studied in depth. Furthermore, it was concluded that external curing is needed even if internal curing is used, and synergistic effects were detected between the proposed shrinkage reduction strategies. Therefore, this work presents a feasible solution for a more durable and sustainable construction.

Este trabajo propone el uso de diferentes materiales porosos procedentes de residuos como reservorios de agua de curado interno en el hormigón de altas prestaciones, lo cual está fuertemente alineado con el objetivo de promover la circularidad en la industria de la construcción. El curado interno se estudió en combinación con otras estrategias de reducción de la retracción como el uso de ceniza volante de carbón como material cementante suplementario de baja reactividad y el uso de un agente expansivo basado en magnesio. Como materiales porosos procedentes de residuos, se utilizaron los siguientes: áridos reciclados cerámicos, áridos reciclados mixtos, ceniza de fondo de carbón y ceniza de fondo de madera. También se utilizó un árido convencional de arcilla expandida. Se estudiaron las siguientes propiedades sobre las mezclas propuestas: trabajabilidad, hidratación, fraguado, contenido de aire, densidad, porosidad, resistencia, estabilidad de volumen y durabilidad. El curado interno a través de materiales porosos procedentes de residuos puede mitigar la retracción autógena sin perjudicar significativamente otras propiedades. Sin embargo, los materiales alternativos usados deben ser caracterizados cuidadosamente y las dosificaciones estudiadas en profundidad. Además, se concluyó que el curado externo es necesario, aunque se use el curado interno, y se detectaron efectos sinérgicos entre las distintas estrategias de reducción de la retracción propuestas. Por lo tanto este trabajo presenta una solución viable para una construcción más durable y sostenible.

Este traballo propón o uso de diferentes materiais porosos procedentes de residuos como reservorios de auga de curado interno no formigón de altas prestación, o cal está fortemente aliñado co obxectivo de promover a circularidade na industria da construción. O curado interno estudiouse en combinación con outras estratexias de redución da retracción coma o uso da cinza voante de carbón como material cementante suplementario de baixa reactividade e o uso dun axente expansivo baseado en magnesio. Como materiais porosos procedentes de residuos, utilizáronse os seguintes: áridos reciclados cerámicos, áridos reciclados mixtos, cinza de fondo de carbón e cinza de fondo de madeira. Tamén se empregou un árido convencional de arxila expandida. Estudáronse as seguintes propiedades sobre as mesturas propostas: traballabilidade, hidratación, fraguado, contido de aire, porosidade, resistencia, estabilidade de volume e durabilidade. O curado interno a través de materiais porosos procedentes de residuos pode mitigar a retracción autóxena sen prexudicar significativamente outras propiedades. Non obstante, os materiais alternativos usados deben ser caracterizados coidadosamente e as dosificacións estudadas en profundidade. Ademais, concluíuse que o curado externo é necesario aínda que se use o curado interno, e detectáronse efectos sinérxicos entre as distintas estratexias de redución da retracción propostas. Polo tanto, este traballo presenta unha solución viable para unha construción máis durable e sostible.