Recycled aggregate concrete : An experimental study about the mechanical properties

Det pågår just nu ett arbete inom byggindustrin att allt mer gå över till en cirkulär ekonomi för att hushålla på världens naturliga resurser. För betongtillverkningen innebär det att försöka ersätta naturballast med återvunnen betong som ballast. Men för tillfället finns det lagkrav som förhindrar att naturballast helt ska kunna ersättas av återvunnen betong som ballast. Det är för att det finns vissa fysikaliska egenskaper, så som att porositeten ökar, som gör att de mekaniska egenskaperna blir sämre när naturballast ersätts med återvunnen betong som ballast. Detta examensarbete utfördes genom experimentella studier. Undersökningen utfördes i mekanik- och betonglaboratorium på Högskolan i Borås. Det utfördes en storskalig gjutningsserie där betongavfall från Ulricehamns Betong AB (UBAB) och Hedareds Sand & Betong AB (HEDA) prövades som ballastersättare till 50 och 100 %. För samtliga försök uppmättes både sättmått och betongens mekaniska egenskaper. Resultaten från betong med återvunnen betong som ballast (RAC) jämfördes med referensbetongen. Referensbetongen är baserad på ett känt- och beprövat originalrecept från UBAB respektive HEDA. Betongen med återvunnen betong som ballast är baserad på modifieringar som gjorts på referensrecept. Målet med studien var att undersöka hur återvunnen betong som ballast i betongblandningen påverkar betongens mekaniska egenskaper så som tryckhållfasthet, spräckhållfasthet och elasticitetsmodul. De testerna utfördes på gjutna cylindrar efter 28 dygn, tryckhållfastheten var också testad efter 7 dygn. Böjdraghållfasthet testades på balkar efter 28 dagar. Sedan utvärderades dessa resultat för att se hur de mekaniska egenskaperna förändras när en större del återvunnen betong som ballast används i recepten. Resultaten varierar litegrann för de olika provningarna. Denna studie styrker tesen att minskningen av tryckhållfastheten, efter 28 dagars härdning, som sker när återvunnen betong som ballast (RCA) används är inom intervallet 5–24 %. Provningarna av elasticitetsmodulen uppvisar liknande tendenser som tidigare forskning då betongen blir lite mindre styv när naturballast (NA) ersätts av RCA. Den styrker även tidigare forskning där böjdraghållfastheten är större vid ökade RCA-mängder. Då det för HEDA-recepten uppvisades en ökning med 9 procentenheter när all NA ersattes med RCA. Spräckhållfastheten uppvisade samma tendenser som böjdraghållfastheten. Det resultatet är däremot inte i linje med vad som har visats i tidigare forskning, då spräckhållfastheten har i de studierna minskat vid högre ersättningsandelar.Work in the construction industry is currently underway to move to a circular economy to preserve the world’s natural resources. For concrete production this means trying to replace natural aggregate with recycled concrete aggregate. But for the time being there are standard allows that prevent natural aggregate from being completely replaced by recycled concrete aggregate. This is because there are certain physical properties, such as an increase in porosity, which have a negative impact on the mechanical properties when natural aggregate is replaced with recycled concrete aggregate. This thesis is carried out through experimental studies. The study was carried out in the mechanical and concrete laboratory at the University of Borås. Large scale castings were done where concrete waste from Ulricehamns Betong AB (UBAB) and Hedareds Sand & Betong AB (HEDA) were tested as aggregate replacers. For all experiments, both the measurement dimensions and the mechanical properties of the concrete was measured. The results from the recycled aggregate concrete were compared with the reference concrete. The reference concrete is based on an industrially active recipe from UBAB and HEDA. The Recycled Aggregate Concrete (RAC) is based on modifications made on reference recipes. The aim of this study was to investigate how recycled concrete aggregate in the concrete mix affects the mechanical properties of the concrete, such as compressive strength, splitting tensile strength and the modulus of elasticity. They were performed on cylinders at 28 days, the compressive strength was also performed at 7 days. The flexural strength was also tested. Those tests were performed on beams. Then these results were evaluated to see how the mechanical properties change when a greater replacement ratio is used in the recipes. The results vary slightly for the different tests. This study confirms that the decrease in compressive strength, after 28 days hardening, that occurs when Recycled Concrete Aggregate (RCA) is used is within the range 5–24%. The tests of the modulus of elasticity show similar tendencies as previous research because the concrete becomes a little less stiff when Natural Aggregate (NA) is replaced by RCA. It also corroborates previous research where the flexural strength is greater with increased RCA amounts. When the HEDA prescriptions showed an increase of 9 percentage when all NA was replaced with RCA. The splitting tensile strength exhibited the same tendencies as the flexural strength. On the other hand, this result is not in line with what has been shown in previous research, as the splitting tensile strength in those studies has decreased at higher replacement ratios