Properties of modified concrete with crumb rubber: Effect of the incorporation of hollow glass microspheres

Este estudio se evaluó el efecto de la incorporación de microesferas de vidrio en las propiedades mecánicas de concretos modificados con residuos de llantas (CR). Se prepararon especímenes cilíndricos con reemplazos del 15% de los agreados finos (peso total = peso HGM + peso CR). Se encontró que un...

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Autores:: Arbeláez Pérez, Oscar Felipe
Valencia Villegas, Juan Pablo
González Mesa, Ana María

Tipo de recurso:: Article of journal

Fecha de publicación:: 2020

Institución:: Universidad Cooperativa de Colombia

Repositorio:: Repositorio UCC

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description	Este estudio se evaluó el efecto de la incorporación de microesferas de vidrio en las propiedades mecánicas de concretos modificados con residuos de llantas (CR). Se prepararon especímenes cilíndricos con reemplazos del 15% de los agreados finos (peso total = peso HGM + peso CR). Se encontró que un incremento en el contenido de microesferas fue directamente proporcional al asentamiento, la resistencia a la compresión y al modulo de elasticidad. El incremento en el contenido de microesferas fue inversamente proporcional a la densidad. Adicionalmente, se encontró que en los concretos modificados, el ancho, la altura y el numero de grietas aumenta con el aumento en el contenido de microesferas. La mezcla combinada HGM12,5-CR2,5 (la de mayor contenido de microesferas) resultó ser la de mayor resistencia a la compresión, 19,1 MPa, la cual presenta un aumento del 243% con respecto a la muestra preparada solo con llantas trituradas 9,2 MPa. Los resultados de DRX permitieron identificar la presencia de fases cristalinas formadas en las mezclas con adición de microesferas. Adicionalmente, las micrografías permitieron identificar fracturas en las microesferas, durante la preparación de las mezclas de concreto, al entrar en contacto con los agregados. La adición de microesferas a las mezclas preparadas a partir de llantas trituradas mejora las propiedades mecánicas y se convierte en un sistema potencial como reemplazo de los materiales tradicionales en la elaboración de concreto.
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Retrieved from http://www.scielo.org.co/pdf/cein/v27n1/v27n1a06.pdf Castaño-Cardoza, T., Linsel, S., Alujas-Diaz, A., Orozco-Morales, R., & Martirena-Hernández, J. F. (2016). Influence of very fine fraction of mixed recycled aggregates on the mechanical properties and durability of mortars and concretes. Revista Facultad de Ingenieria, 2016(81), 81–92. http://doi.org/10.17533/udea.redin.n81a08 Desgranges, L., Grebille, D., Calvarin, G., Chevrier, G., Floquet, N., & Niepce, J. ‐C. (1993). Hydrogen thermal motion in calcium hydroxide: Ca(OH)2. Acta Crystallographica Section B, 49(5), 812–817. http://doi.org/10.1107/S0108768193003556 Hanif, A., Lu, Z., Cheng, Y., Diao, S., & Li, Z. (2017). Effects of Different Lightweight Functional Fillers for Use in Cementitious Composites. International Journal of Concrete Structures and Materials, 11(1), 99–113. http://doi.org/10.1007/s40069-016-0184-1 Hu, K., Chen, Y., Naz, F., Zeng, C., & Cao, S. (2019). 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Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación. NTC 77 Método de ensayo para el análisis por tamizado de los agregados finos y gruesos (2007). Colombia. Molina-Prieto, L. F., & Garzón Castellanos, M. F. (2017). Propiedades de concretos y morteros modificados con nanomateriales: estado del arte. Arquetipo, 0(14), 81. http://doi.org/10.31908/22159444.3522 Murthi, P., Awoyera, P., Selvaraj, P., Dharsana, D., & Gobinath, R. (2018). Using silica mineral waste as aggregate in a green high strength concrete: workability, strength, failure mode, and morphology assessment. Australian Journal of Civil Engineering, 16(2), 122–128. http://doi.org/10.1080/14488353.2018.1472539 Oreshkin, D., Semenov, V., & Rozovskaya, T. (2016). Properties of Light-weight Extruded Concrete with Hollow Glass Microspheres. Procedia Engineering, 153, 638–643. http://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.08.214 Pavón, E., Martínez, I., & Etxeberria, M. (2014). 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El incremento en el contenido de microesferas fue inversamente proporcional a la densidad. Adicionalmente, se encontró que en los concretos modificados, el ancho, la altura y el numero de grietas aumenta con el aumento en el contenido de microesferas. La mezcla combinada HGM12,5-CR2,5 (la de mayor contenido de microesferas) resultó ser la de mayor resistencia a la compresión, 19,1 MPa, la cual presenta un aumento del 243% con respecto a la muestra preparada solo con llantas trituradas 9,2 MPa. Los resultados de DRX permitieron identificar la presencia de fases cristalinas formadas en las mezclas con adición de microesferas. Adicionalmente, las micrografías permitieron identificar fracturas en las microesferas, durante la preparación de las mezclas de concreto, al entrar en contacto con los agregados. La adición de microesferas a las mezclas preparadas a partir de llantas trituradas mejora las propiedades mecánicas y se convierte en un sistema potencial como reemplazo de los materiales tradicionales en la elaboración de concreto.In this study, the effect of incorporating hollow glass microspheres (HGM) on the mechanical properties of modified concrete with CR (crumb rubber) was evaluated. Different concrete samples replacing 15% of fine aggregates (total weight of CR + HGM = 15%) were prepared. It was found that the increase in the microsphere content was directly proportional to the slump, compressive strength, and the modulus of elasticity. The increase in the microsphere content was inversely proportional to density. Additionally, we found that in the modified concrete, the width, height and the number of cracks increased as the HGM content increases. The combined sample HGM12.5-CR2.5 (the one with the highest content of microspheres) resulted in concrete with the highest compressive strength of 19.1 MPa, which is 243% stronger than the concrete with only crumb rubber (9.2 MPa). From the XRD results, we were able to detect the presence of different phases formed by hydration during the process of preparing concrete mixtures. The micrographs allowed identifying the fracture in the microspheres during the preparation of the concrete mixtures when they came into contact with the aggregates. The addition of hollow glass microspheres to the mixtures prepared from crumb rubber improved their mechanical properties, and this makes it a potential system that can replace the traditional materials in the production of concretehttps://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0001125974https://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0001836984https://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0001583166https://orcid.org/0000-0001-8592-5333https://orcid.org/0000-0002-2353-9178https://orcid.org/0000-0002-4889-124Xoscar.arbelaez@campusucc.edu.cojuan.valenciav@campusucc.edu.coana.gonzalezme@campusucc.edu.co59-68Universidad Cooperativa de Colombia, Facultad de ingenierías, Ingeniería civil, Medellín.Ingeniería CivilMedellínhttps://revistas.udea.edu.co/index.php/ingenieria/article/view/339862Revista Facultad de Ingeniería Universidad de AntioquiaACI Committee. ACI 211.1-91 Standard Practice for Selecting Proportions for Normal, Heavyweight, and Mass Concrete, ACI Committee report 120–121 (2002). Unites States.Alexandru, T., Marinela, B., Laura, D., & Irina, B. (2019). Mechanical and Environmental Performances of Concrete Using Recycled Materials. Procedia Manufacturing, 32, 253–258.http://doi.org/10.1016/j.promfg.2019.02.211Brooks, A. L., Zhou, H., & Hanna, D. (2018). Comparative study of the mechanical and thermal properties of lightweight cementitious composites. Construction and Building Materials, 159, 316–328. http://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.10.102Camargo Pérez, N., & Higuera Sandoval, C. (2017). Concreto Hidraulico Modificado con Silice obtenida de la cascarilla de arroz. Ciencia e Ingeniería Neogranadina, 27, 91–110. Retrieved from http://www.scielo.org.co/pdf/cein/v27n1/v27n1a06.pdfCastaño-Cardoza, T., Linsel, S., Alujas-Diaz, A., Orozco-Morales, R., & Martirena-Hernández, J. F. (2016). Influence of very fine fraction of mixed recycled aggregates on the mechanical properties and durability of mortars and concretes. Revista Facultad de Ingenieria, 2016(81), 81–92. http://doi.org/10.17533/udea.redin.n81a08Desgranges, L., Grebille, D., Calvarin, G., Chevrier, G., Floquet, N., & Niepce, J. ‐C. (1993). Hydrogen thermal motion in calcium hydroxide: Ca(OH)2. Acta Crystallographica Section B, 49(5), 812–817. http://doi.org/10.1107/S0108768193003556Hanif, A., Lu, Z., Cheng, Y., Diao, S., & Li, Z. (2017). Effects of Different Lightweight Functional Fillers for Use in Cementitious Composites. International Journal of Concrete Structures and Materials, 11(1), 99–113. http://doi.org/10.1007/s40069-016-0184-1Hu, K., Chen, Y., Naz, F., Zeng, C., & Cao, S. (2019). Separation studies of concrete and brick from construction and demolition waste. Waste Management, 85, 396–404. http://doi.org/10.1016/j.wasman.2019.01.007Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación. 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Propiedades de concretos y morteros modificados con nanomateriales: estado del arte. Arquetipo, 0(14), 81. http://doi.org/10.31908/22159444.3522Murthi, P., Awoyera, P., Selvaraj, P., Dharsana, D., & Gobinath, R. (2018). Using silica mineral waste as aggregate in a green high strength concrete: workability, strength, failure mode, and morphology assessment. Australian Journal of Civil Engineering, 16(2), 122–128. http://doi.org/10.1080/14488353.2018.1472539Oreshkin, D., Semenov, V., & Rozovskaya, T. (2016). Properties of Light-weight Extruded Concrete with Hollow Glass Microspheres. Procedia Engineering, 153, 638–643. http://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.08.214Pavón, E., Martínez, I., & Etxeberria, M. (2014). The production of construction and demolition waste material and the use of recycled aggregates in Havana, Cuba. Revista Facultad de Ingenieria, (71), 167–178.Perfilov, V. A., Oreshkin, D. V, & Semenov, V. S. (2016). Environmentally Safe Mortar and Grouting Solutions with Hollow Glass Microspheres. Procedia Engineering, 150, 1479–1484. http://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.07.086Sathanandam, T., Awoyera, P. O., Vijayan, V., & Sathishkumar, K. (2017). Low carbon building: Experimental insight on the use of fly ash and glass fibre for making geopolymer concrete. Sustainable Environment Research, 27(3), 146–153. http://doi.org/10.1016/j.serj.2017.03.005Shahidan, S., Aminuddin, E., Noor, K. M., & Raihan, N. I. (2017). Potential of Hollow Glass Microsphere as Cement Replacement for Lightweight Foam Concrete on Thermal Insulation Performance, 01014.Su, H., Yang, J., Ling, T., Ghataora, G. S., & Dirar, S. (2015). Properties of concrete prepared with waste tyre rubber particles of uniform and varying sizes. Journal of Cleaner Production, 91, 288–296. http://doi.org/10.1016/j.jclepro.2014.12.022Tam, V. W. Y., Soomro, M., & Evangelista, A. C. J. (2018). A review of recycled aggregate in concrete applications (2000–2017). Construction and Building Materials, 172, 272–292. http://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.03.240Teixeira, E. R., Camões, A., & Branco, F. G. (2019). Valorisation of wood fly ash on concrete. Resources, Conservation and Recycling, 145(January), 292–310. http://doi.org/10.1016/j.resconrec.2019.02.028Zolotoyabko, E., Caspi, E. N., Fieramosca, J. S., Von Dreele, R. B., Marin, F., Mor, G., … Politi, Y. (2010). Differences between bond lengths in biogenic and geological calcite. Crystal Growth and Design, 10(3), 1207–1214. http://doi.org/10.1021/cg901195tConcreto modificadoMicroesferas de vidrioResiduos de llantasEfecto sinérgicoModified ConcreteHollow Glass MicrospheresCrumb RubberSynergetic EffectProperties of modified concrete with crumb rubber: Effect of the incorporation of hollow glass microspheresArtículohttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501http://purl.org/coar/resource_type/c_2df8fbb1http://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85info:eu-repo/semantics/articleinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionAtribucióninfo:eu-repo/semantics/closedAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_14cbPublicationLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-84334https://repository.ucc.edu.co/bitstreams/ef426a3a-0506-45f0-a47a-8eaeff699405/download3bce4f7ab09dfc588f126e1e36e98a45MD5220.500.12494/33441oai:repository.ucc.edu.co:20.500.12494/334412024-08-10 20:59:27.316metadata.onlyhttps://repository.ucc.edu.coRepositorio Institucional Universidad Cooperativa de 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Properties of modified concrete with crumb rubber: Effect of the incorporation of hollow glass microspheres

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