Date of Award

4-2021

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science in Civil Engineering (MSCE)

Department

Civil Engineering

First Advisor

Dr. Hilal El-Hassan

Second Advisor

Tamer El-Maaddawy

Abstract

Sustainable and innovative alternatives have been investigated to replace concrete’s main components, natural aggregates, and cement. Previous studies have been carried out to replace NA and cement with recycled concrete aggregates (RCA) and inorganic alkali-activated geopolymer binders, respectively. Yet, such sustainable concrete has only been proposed for non-structural purposes, owing to the inferior properties of RCA. This research work aims to assess the feasibility of reutilizing RCA from construction and demolition waste and locally available industrial solid by-products in the production of sustainable geopolymer concrete for structural applications. The binding materials were either in the form of a single precursor, ground granulated blast furnace slag (simply slag), or a blend of slag and class F fly ash. Steel fibre reinforcement was added at different volume fractions to promote the use of structural geopolymer concrete made with 100% RCA. The mechanical behaviour of such steel fibre-reinforced RCA geopolymer concrete was studied through extensive testing of compressive strength, splitting tensile strength, and modulus of elasticity. The flexural strength, toughness, deflection, and residual strength were used to describe the flexural performance. In turn, the durability properties were assessed by measuring the bulk electric resistivity, water absorption, sorptivity, and abrasion resistance. Experimental findings revealed the ability to produce 100% RCA slag-based and slag-fly ash blended geopolymer concrete incorporating a 2% steel fibre volume fraction having superior mechanical performance and comparable durability properties relative to those of the plain NA-based control mix. The steel fibre-reinforced RCA geopolymer concrete developed in the current study is considered a feasible and sustainable alternative to conventional concrete that promises to recycle industrial wastes, alleviate carbon dioxide emissions, and conserve natural resources without compromising performance.

Comments

تم فحص البدائل المستدامة والمتكرة لتحل محل المكونين غير الصديقين للبيئة وهم الركام والأسمنت. تم إجراء العديد من الدراسات لاستبدال الركام الطبيعي (NA) والأسمنت بركام الخرسانة المعاد تدويره (RCA) والمواد الرابطة الجيوبوليميرية غير العضوية المنشطة القلوية، على التوالي، ومع ذلك، ثم اقتراح هذه الخرسانة المستدامة فقط الأغراض غير الهيكلية، بسبب الخصائص السفلية لـ RCA يهدف هذا العمل البحثي إلى سد هذه الفجوة من خلال تقييم جدوى إعادة استخدام RCA من نفايات البناء والهدم والمنتجات الثانوية الصلبة الصناعية المتاحة محليا في إنتاج الخرسانة الجيوبوليمرية للتطبيقات الهيكلية. كانت مواد الربط إما في شكل سلائف مفردة، حيث فرن صهر حبيبي مطحون (حسيت بسيط)، أو مزيج من الحبث والرماد المتطاير تمت إضافة تقوية الألياف الفولانية بأجزاء مختلفة الحجم لتعزير استخدام الفرسالة الجيوبوليمرية الإنشائية المصنوعة من ‏%100 RCAتمت دراسة السلوك الميكانيكي لهذه الخرسانة الجيوبوليسرية المقواة بالياف الصلب ‏RCAمن خلال اختيار مكتف لقوة الانضغاط وقوة الشد الانشقاقي ومعامل المرونة تم استخدام قوة الانحناء والصلابة والانحراف والقوة المتبقية لوصف أداء الانحناء في المقابل، تم تقييم خصائص المتانة عن طريق قياس المقاومة الكهربائية، وامتصاص الماء، والامتصاصية، ومقاومة التآكل. كشفت النتائج التجريبية عن القدرة على إنتاج خرسانة جيوبوليمر مخلوطة تعتمد على حيث RCA‏ بنسبة 100% وتشتمل على نسبة 2% من الياف الصلب في الواقع، أظهرت هذه الخرسانة اداء ميكانيكيا فاتنا وخصائص مثانة مماثلة لمزيج التحكم العادي القائم على NA على هذا النحو، تقدم هذه الخرسانة لتكون بديلا مجديا ومستداما للخرسانة التقليدية التي تعد بإعادة تدوير النفايات الصناعية، وتخفيف انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، والحفاظ على الموارد الطبيعية دون المساس بالأداء.

Download
COinS