Mechanical properties of modified concrete with recycled marin plastic in replacement of fine agregates
Authors
-
Oscar Felipe Arbelaez-Perez
Universidad Cooperativa de Colombia
https://orcid.org/0000-0001-8592-5333
-
Jhon Fismhan Venites-Mosquera
Universidad Cooperativa de Colombia
https://orcid.org/0000-0001-5346-6136
-
Yuliana Marcela Córdoba-Palacios
Universidad Cooperativa
https://orcid.org/0000-0001-5327-0264
-
Karol Patricia Mena-Ramírez
Universidad Cooperativa de Colombia
https://orcid.org/0000-0002-7006-0389
DOI:
https://doi.org/10.33571/rpolitec.v16n31a6Keywords:
Plastic waste, modified concrete, mechanical propertiesAbstract
Plastic waste and its low recycling rate contribute to environmental pollution, requiring valorization strategies This work presents the design and preparation of traditional and mix concrete with replacement of 2.5%, 5.0%, 7.5% and 10% of fine aggregates by recycled plastic of the ocean. With the prepared concrete mixes, cylindrical specimens of 15cmx30mm in diameterxheight, respectively, were made. Slump, density, compressive strength, and elasticity modulus were evaluated. The results exhibited that an increase in the content of recycled plastic generates a decrease in slump and density, as well as an increase in strength and elastic modulus. Specimens with 7.5% exhibited the highest strength (18.9 MPa) equivalent to 91% of the traditional one (20 MPa). The results gathered would form a part of useful information for recycling plastic waste in the preparation of concrete that requiring moderate strength.
Los desechos plásticos marinos y su baja tasa de reutilización contribuyen a la contaminación ambiental, requiriéndose estrategias de valorización. Este trabajo presenta el diseño y la preparación de mezclas de concreto tradicional y con reemplazos del 2.5%, 5%, 7.5% y 10% de los agregados finos por plásticos reciclados del mar. A partir de las mezclas preparadas se elaboraron especímenes cilíndricos de 15cmx30cm de diámetroxaltura, respectivamente. Se evaluó el asentamiento, la densidad, la resistencia y el modulo elástico. Los resultados mostraron que un aumento del contenido de plástico reciclado genera una disminución del asentamiento y la densidad, así como un aumento de la resistencia y del módulo elástico. Los especímenes con sustituciones del 7.5% presentaron la mejor resistencia a compresión (18.19 MPa) equivalente al 90.5% del tradicional (20 MPa). Los resultados encontrados muestran información valiosa para la valorización de desechos plásticos marinos en la elaboración de concretos con resistencias moderadas.
Article Metrics
Abstract: 1584 HTML (Español (España)): 854 PDF (Español (España)): 742 XML (Español (España)): 65PlumX metrics
References
Remojan, S. K., Ramya, C., Viswanathan, M. R., Varjani, S. Plastic Pollutants: Waste management for pollution control and abatement, Curren Opin Env Sci., 12, 72-84, 2019.
Da Silva, L. J., Dos Santos, I. F. S., Mensah J. H., Gonçalves, A. T., Barros, R Incineration of municipal solid waste in Brazil: An analysis of the economically viable energy potential, Renew Energ. 149, 1386-1394, 2020.
Awoyera, P.O., Andesina. A. Plastic wastes to construction products: Status, limitations and future perspective, Case Stud. Constr. Mater. 12, e00330 in press, 2020.
Mansour, A. M., Ali, S. A. Reusing waste plastic bottles as an alternative sustainable building material, Energy Sustain Dev 24, 79-85,2015.
Li, J., Lusher, A. L., Rotchell, J. M., Deudero. S., Turra, A., Bråte, I. L. N., Sun, C., Hossain, M. S., Li, Q., Kolandhasamy, P., Shi, H. Using mussel as a global bioindicator of coastal microplastic pollution., 244, 522- 533, 2019.
Geyer, R., Jambeck, J. R., Law, K. L. Production, use, and fate of all plastics ever made, Sci. Adv., 3. 19-24, 2017.
Singh, N., Hui, D., Singh, R., Ahuja, I. P. S., Feo, L., Fraternali, F. Recycling of plastic solid waste: A state of art review and future applications, Compos. B. Eng., 115, 409-422, 2017.
Mohammed, A. A. Modelling the mechanical properties of concrete containing PET waste aggregate, Constr Build Mater., 150, 595-605, 2017.
El-Naga, I. A., Ragab, M. Benefits of utilization the recycle polyethylene terephthalate waste plastic materials as a modifier to asphalt mixtures, Constr Build Mater, 219, 81-90, 2019.
Choudhary, J., Kumar, B., Gupta, A. Utilization of solid waste materials as alternative fillers in asphalt mixes: A review, Constr Build Mater, 234, 117271, 2020.
Tiong. H. Y, Lim. S. K, Lee. Y. L, Ong. C. F, and Yew. M. K, Environmental impact and quality assessment of using eggshell powder incorporated in lightweight foamed concrete, Constr. Build. Mater., 244, 118341, 2020.
Julián. C, Sergio M. A, y William. A, Propiedades mecánicas del concreto para viviendas de bajo costo, Ing. Investig. y Tecnol., 14, 285–298, 2013.
Yoon, J.Y., Kim, J.H. Mechanical properties of preplaced lightweigth aggregates concrete. Constr. Build. Mater, 216, 440-449, 2019.
Záleská. M, Pavlíková. M, Pokorný. J, Jankovský. O, Pavlík. Z, y Černý. R, Structural, mechanical and hygrothermal properties of lightweight concrete based on the application of waste plastics, Constr. Build. Mater., 180, 1–11, 2018.
Alqahtani. F. K, Ghataora. G, Khan. M. I, y Dirar. S, Novel lightweight concrete containing manufactured plastic aggregate, Constr. Build. Mater., 148, 386–397, 2017.
Thorneycroft. J, Orr. J, Savoikar. P, and Ball. R. J, Performance of structural concrete with recycled plastic waste as a partial replacement for sand, Constr. Build. Mater., 161, 63–69, 2018.
Marzouk. O. Y, Dheilly. R. M, y Queneudec. M, Valorization of post-consumer waste plastic in cementitious concrete composites, Waste Manag., 27, 310–318, 2007.
Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación, NTC 92 Determinación de la masa unitaria y los vacíos entre partículas y agregados. Colombia,13, 1995.
Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación, NTC 237 Método para determinar la densidad y la absorción del agregado fino. Colombia, 14,1995.
Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación, NTC 176 Método de ensayo para determinar la densidad y la absorción del agregado grueso. Colombia, 14, 1995.
Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación, NTC 77 Método de ensayo para el análisis por tamizado de los agregados finos y gruesos, no. 571. Colombia, 15, 2007.
ACI Committee, ACI 211.1-91 Standard Practice for Selecting Proportions for Normal, Heavyweight, and Mass Concrete, no. 9. Unites States, 120–121, 2002.
Valencia, J. P. González, A. M, y Arbelaez, O. F, Evaluación de las propiedades mecánicas de concretos modificados con microesferas de vidrio y residuos de llantas, Lámpsakos, 22, 16-26, 2019.
Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación, NTC 396 Método de ensayo para determinar el asentamiento del concreto. Colombia, 6, 1992.
Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación, NTC 550 Elaboración y curado de especímenes de concreto en obra. Colombia, 13, 2000.
Batayneh. M, Marie. I, y Asi. I, Use of selected waste materials in concrete mixes, Waste Manag., 27, 1870–1876, 2007.
Ismail. Z. Z y AL-Hashmi. E. A, Use of waste plastic in concrete mixture as aggregate replacement, Waste Manag., 28, 2041–2047, 2008.
Akçaözoǧlu. S, Atiş.C. D, y Akçaözoǧlu. K, An investigation on the use of shredded waste PET bottles as aggregate in lightweight concrete, Waste Manag., 30, 285–290, 2010.
Bing. C y Ning. L, Experimental Research on Properties of Fresh and Hardened Rubberized Concrete, J. Mater. Civ. Eng., 26, 4014-4040, 2013.
Rashid. K, Yazdanbakhsh. A, y Ul. M, Sustainable selection of the concrete incorporating recycled tire aggregate to be used as medium to low strength material, J. Clean. Prod., 224, 396–410, 2019.
Published
How to Cite
Issue
Section
License
_
