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Cement replacement and recycled aggregates for a more sustainable concrete: experimental investigation and conceptual modelling

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i Summary 1. Introduction and scope of the study 1 1.1 Waste generation and environmental concerns 1 1.2 Construction and demolition waste 5 1.3 Concrete-construction industry 8 1.3.1 Aggregates sources 8 1.3.2 Cement industry 11 1.3.3 Mineral admixture in concrete: fly ash 13 1.4 Objectives of the study and contents of this thesis 15 2. Regulatory environment and guidelines 17 2.1 Recycled Concrete Aggregate (RCA) 17 2.1.1 The Italian code for constructions (2008) 17 2.1.2 RILEM Recommendations (1994) 18 2.1.3 DAfStb Guidelines and DIN Standards (GER, 2002) 19 2.1.4 British Standards (UK, 2006) 20 2.1.5 Practice Note for Authorized Persons and Registered Structural Engineers – Technical Guidelines (HK, 2003) 20 2.1.6 ACI 555 (USA, 2001) and ACI E-701 (USA, 2007) 22 2.1.7 Use of Recycled Aggregates in Construction – Cement Concrete & Aggregates Australia (AUS, 2008) 24 2.2 Main conclusions drawn from existing regulations and standards about RCA 26 2.3 Fly Ash (FA) in concrete 28 2.3.1 Italian and European regulation 28 2.3.2 American ASTM specifications and Japanese standards 29 3. State of the art on Recycled Aggregate Concrete (RAC) 33 3.1 Basic aspects about concrete mix design 33 3.1.1 The role of aggregates in concrete mixture 33 3.1.2 Portland cement 35 3.1.3 Influence of moisture content and w/c ratio 36 3.1.4 Curing conditions 40 3.2 Recycled Aggregate Concrete (RAC) 42 3.2.1 Workability 42 Marco Cioffi 06201/00201 ii 3.2.2 Compressive strength 46 3.2.3 Static modulus of elasticity 51 3.2.4 Tensile strength and flexural strength 53 3.2.5 Drying shrinkage 54 3.3 Fly Ash in Recycled Aggregate Concrete (RAC+FA) 56 3.3.1 Workability 56 3.3.2 Compressive strength 57 3.3.3 Alkali-silica reaction 59 3.3.4 Carbonation depth 61 3.3.5 Chloride ion penetration resistance 63 4. Experimental campaign carried out by the University of Salerno 67 4.1 Introduction 67 4.2 Materials 68 4.2.1 Aggregates 68 4.2.2 Cement and fly ash 71 4.2.3 Superplasticizer 72 4.3 Influence of moisture state of aggregates on the properties of the concrete 72 4.3.1 Scope of the study on moisture state of aggregates 72 4.3.2 Fresh and hardened concrete properties 73 4.4 Experimental programme 75 4.4.1 Preparation of concrete mixtures 75 4.4.2 Experimental tests 78 5. Results and discussions about the experimental campaign 79 5.1 Fresh concrete properties 79 5.1.1 Workability 79 5.1.2 Density 81 5.2 Hardened concrete properties 82 5.2.1 Compressive strength 82 5.2.2 Bond between ribbed steel bar and concrete 91 5.2.3 Splitting tensile strength 96 5.3 Heat measurement to monitor the hydration reaction in concrete 99 5.3.1 Heat of hydration development 99 5.3.2 Degree of hydration and heat generation 100 5.3.3 Effect of fly ash on the heat of hydration 102 5.4 Modelling of hardening process 105 Summary iii 5.4.1 Hydration and temperature development in hardening concrete105 5.4.2 One-dimensional heat flow and heat source 105 6. Conclusions 109 6.1 Final considerations on the experimental results 109 6.2 Recommendations for further investigations on RAC 111 7. References 113
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Cement replacement and recycled aggregates for a more sustainable concrete: experimental investigation and conceptual modelling

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Informazioni tesi

  Autore: Marco Cioffi
  Tipo: Laurea liv.II (specialistica)
  Anno: 2011-12
  Università: Università degli Studi di Salerno
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria civile e ambientale
  Relatore: Enzo Martinelli
  Lingua: Inglese
  Num. pagine: 126

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concrete
cement
recycled aggregates
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