Recycling of concrete: Dehydration and reactivation of cement

Abstract

El objetivo principal es la comparación de diferentes morteros reciclados para concluir cuál mantiene mejores propiedades mecánicas y térmicas tras el proceso de reciclado. Los morteros comparados están formados por diferentes pastas de cemento (con cemento Portland ordinario y escorias de altos hornos), diferentes disoluciones activadoras (agua y disoluciones alcalinas) con diferentes proporciones del ratio agua-cemento (siendo agua u otra disolución) y molaridades.

La metodología seguida empieza con la preparación de las pastas de cemento nuevo y agua, las cuales son calentadas (deshidratadas) y reactivadas químicamente con otras disoluciones (agua y disoluciones alcalinas), con escorias de alto horno y con cemento nuevo; para analizar la influencia de cada producto añadido. Las pastas de cemento reactivadas se mezclan con arena para preparar los morteros. Estos morteros se comparan con test mecánicos (de resistencia a compresión) y realizando estudios térmicos con un calorímetro y un analizador termogravimétrico.

Los resultados muestran que los morteros, tras el proceso de reciclaje, no alcanzan las mismas propiedades que los morteros nuevos. Pero se observa que la adición de escorias y alcalis aumenta la reactividad del cemento reciclado, aunque la resistencia a compresión obtenida con disoluciones alcalinas es muy baja. Por ello, la principal conclusión es que la adición de alcalis genera menos resistencia debido a la baja capacidad de manipulación de los morteros. También, el cemento sin escorias mezclado con disoluciones alcalinas no reacciona tanto como mezclado con agua. Además, un descenso del contenido de agua u otra disolución aumenta la resistencia a compresión pero reduce la reactividad de la mezcla. Una baja molaridad hace aumentar la resistencia a compresión pero no se observa ninguna diferencia en la reactividad química cuando se compara con morteros hechos con mayor molaridad (comparación entre 0,5 y 1 M).

The main objective is to compare different recycled mortars to conclude which one maintains better mechanical and thermal properties after the recycling process. The compared mortars are formed by a combination of different cement pastes (with Ordinary Portland Cement and blast furnace slag), different activation solutions (water and alkaline solutions) with different proportions of the water-to-cement ratio (water or other solution) and molarities.

The methodology followed starts with the preparation of cement pastes with fresh cement and water, which are heat up (dehydrated) and reactivated with other solutions (water and alkaline solutions), blast furnace slag and fresh cement; to analyse the influence of each added product. The reactivated cement pastes are mixed with sand to prepare recycled mortars. These mortars are compared using mechanical test (compressive strength test) and doing a thermal study with a calorimeter and thermogravimetric analyser.

The results show that mortars after the recycling process do not achieve the same properties as fresh or new mortars. But it is seen that the addition of slags and alkalis increases the reactivity of recycled cement, but the compressive strength obtained with alkalis is very low. That is why the main conclusion is that the addition of alkalis gives less strength due to the low workability of the mortars. Also, cement without slags mixed with alkaline solutions does not react as much as mixed with water. In addition, a decrease of water (or other solution) content increases the compressive strength but decreases the reactivity of the mixture. And lower molarity increases the compressive strength, but no difference is seen in the reactivity when comparing it with mortars done with higher molarity (comparison between 0.5 and 1M).