Feasibility of treated recycled materials for rammed earth structures
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Engineering |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
Department
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Language
en
Pages
79
Series
Abstract
Rammed earth is a construction method in which moist soil or similar granular material is compacted into moulds. It offers the potential to reduce the carbon footprint of certain structures that nowadays are constructed using concrete. Such structures include non-load bearing walls such as noise walls, but also blocks that could be stacked to form partition walls or to support and stabilize slopes. The use of recycled materials in the construction industry is advocated due to increasing regulations on CO2-emissions and preservation of exhaustive natural resources. In this thesis, low emission composites were developed for application in stabilized rammed earth construction. The emissions of the composites in this thesis are lowered by exploring the use of local municipal wastes, namely crushed concrete aggregate, incineration slag and utilizing a low-cement binder. The first section involves a forensic study on an existing rammed earth structure that has been exposed to Nordic conditions for 2,5 years. Based on the forensic analysis on these rammed earth composite samples, strength and moisture-based durability issues are recognized to be pitfalls in visible deterioration of the existing structures. To further improve the performance of these composite (considering strength and durability), new recipes of binder-stabilized rammed earth were explored. Incineration slag was treated with a hydrophobizing agent. This was done to potentially eliminate the degradation caused by the expansion of absorbed water during freezing. The samples were tested to determine their properties after 28 days of curing. These properties included uniaxial compres-sive strength (including after freeze-thaw cycles), propensity to capillary suction and other analytical inspections. Calorimetric measurements were done on some samples to study the hydration in stabilized rammed earth. Uniaxial compressive strength values between 2,03 – 20,06 MPa were reached. Freeze-thaw durability of the samples was observed to be good after 15 freeze-thaw cycles, especially in the hydrophobized samples. A significant decrease in the capillary water absorption was observed in the hydrophobized samples, hinting to a possibility of using hydrophobized materials as way of mitigating freeze-thaw damages in rammed earth. Long-term performance of the hydrophobic agent was not studied, but the results indicate that the hydrophobicity is diminished when the samples are subjected to freeze-thaw cycles.Sullottu maa on menetelmä, jossa kosteaa maa-ainesta tai vastaavaa rakeista ma-teriaalia tiivistetään muottiin. Menetelmää on käytetty esihistoriallisista ajoista lähtien, ja se tarjoaa mahdollisuuden pienentää rakentamisen ympäristövaikutuksia korvatessaan betonin tietyissä rakenteissa. Tällaisia rakenteita ovat esimerkiksi ei-kantavat seinät, kuten meluesteet ja väliseinät, sekä “legopalikat” jakoseinien rakentamiseen tai luiskastabiliteetin parantamiseen. Rakennusteollisuudessa kierrätysmateriaalien käyttämistä suositaan kasvavien CO2-päästörajoitusten ja luonnonvarojen ehtymistä rajoittavan sääntelyn vuoksi. Tässä tutkielmassa kehitettiin vähäpäästöisiä komposiittimateriaaleja sullottu maa- menetelmällä. Tutkielmassa kehitettyjen materiaalien päästöjä on pienennetty hyödyntämällä betonimursketta ja jätteenpolton kuonaa sekä vähäpäästöisen sideaineen käytöllä. Työn ensimmäisessä osassa esitetään noin 2,5 vuotta sitten rakennetun koerakenteen suoriutumisen analyysiä. Analyysin perusteella käytettyjen reseptien ongelmiksi havaittiin alhainen puristuslujuus ja eroosioalttius. Reseptien parantamiseksi valmistettiin betonimursketta ja jätteenpolton kuonaa sisältäviä, stabiloituja sullottu maanäytteitä. Osa näytteistä hydrofobisoitiin, eli käsiteltiin vettä hylkiviksi, tavoitteena vähentää pakkasrapautumista. Näytteistä testattiin yksiaksiaalinen puristuslujuus, vedenimevyys sekä jäätymis-sulamiskestävyys. Kalorimetrillä tutkittiin näytteiden hydraatiota. Röntgenfluoresenssianalyysilla selvitettiin materiaalien kemiallisia koostumuksia. Saavutetut yksiaksiaalisen puristuslujuuden arvot vaihtelivat välillä 2,03–20,06 MPa. Jäätymis-sulamiskestävyys todettiin hyväksi rajallisten jäätymis-sulatussyklien jälkeen, erityisesti hydrofobisoiduissa näytteissä. Käytetty syklimäärä oli 15. Merkittävä alenema kapillaarisessa vedenimevyydessä havaittiin hydrofobisoiduissa näytteissä, mikä viittaa mahdollisuuteen käyttää hydrofobisoituja materiaaleja pakkasrapautumisvaurioiden estämiseen sullotussa maassa. Vettä hylkivän käsittelyn pitkäaikaiskestävyyttä ei selvitetty, mutta tulokset viittaavat siihen, että jäätymis-sulamissyklit vähentävät hylkimisefektiä.Description
Supervisor
Bordoloi, SanandamThesis advisor
Korkiala-Tanttu, LeenaIravanian, Anoosheh