Simultaneous utilization of fine and coarse recycled concrete aggregate for the fabrication and experimental analysis of the structural performance of precast reinforced and prestressed concrete elements

[Abstract] This doctoral thesis aims at taking a step forward in concrete recycling, since it is proposed to replace simultaneously the fine and coarse fraction of the aggregate without having to previously sieve the raw recycled aggregate. The structural behaviour of both precast reinforced and prestressed concrete elements was assessed, compared to conventional concretes with similar compressive strength. A first experimental campaign was performed with self‐compacting recycled concrete. Different percentages of the total amount of natural aggregates (0, 20, 35 and 50%, including fine and coarse fraction) were replaced with recycled aggregates from rejected members of a precast plant. Fresh and hardened concrete properties were compared in laboratory for the different replacement levels. The mechanical properties were not significantly affected. So, the resulting recycled concrete was utilised for the fabrication of reinforced concrete beams in a precast plant with replacement levels of 0, 10, 20, 35 and 50%. Reinforced beams were subjected to quality control shear and flexural failure tests in the precast plant showing a similar ultimate bending moment and shear strength regardless of the replacement ratio. However, the ductility factor of flexural beams and cracking moment decreased for higher replacement levels. Flexural tests were repeated with displacement control and accurate monitoring in the CITEEC at the University of A Coruña, including strain gauges on concrete surface to obtain the flexural behaviour up to failure, the ductility factors, and moment vs. curvature relationships. The results obtained showed a lower cracking moment and ductility for the higher replacement levels but similar ultimate moments. A second experimental campaign was performed with vibrated concrete and prestressed precast concrete beams. In this case, the source of the recycled aggregate was old concrete sleepers. Different percentages of the total amount of natural aggregates (0
[Resumen] Esta tesis doctoral busca llevar un paso adelante el reciclado del hormigón ya que propone reemplazar simultáneamente la fracción fina y gruesa del árido, sin tener que cribar previamente el árido reciclado bruto. El comportamiento estructural, tanto de vigas prefabricadas armadas como pretensadas fue evaluado, comparándolo al de un hormigón convencional con una resistencia a compresión similar. Se realizó una primera campaña experimental con hormigón autocompactante reciclado. Diferentes porcentajes de la cantidad total de árido natural (0, 20, 35 y 50%, incluyendo la fracción fina y gruesa) fueron reemplazados por árido reciclado de elementos rechazados de una planta de prefabricados. Las propiedades del hormigón fresco y endurecido fueron comparadas en el laboratorio para los diferentes porcentajes de sustitución. Las propiedades mecánicas no se vieron significativamente afectadas. Por lo tanto, el hormigón reciclado resultante fue utilizado para la fabricación de vigas de hormigón armado en una planta de prefabricados con porcentajes de sustitución del 0, 10, 20, 35 y 50%. Las vigas armadas fueron sometidas a ensayos de control de calidad de flexión y cortante en la planta, mostrando un momento último y resistencia a cortante similares, independientemente del porcentaje de sustitución. Sin embargo, el factor de ductilidad y el momento de fisuración disminuyeron para los porcentajes más altos. Los ensayos a flexión fueron repetidos mediante control de desplazamiento y una instrumentación más precisa en el CITEEC de la Universidade da Coruña, incluyendo galgas de deformación en la superficie del hormigón para obtener el comportamiento a flexión hasta rotura, factores de ductilidad, y la relación Momento‐Curvatura. Los resultados obtenidos mostraron un momento de fisuración y ductilidad más bajo para los porcentajes de sustitución más altos, pero igual momento último. Una segunda campaña experimental fue realizada con hormigón convencional y vigas prefabr
[Resumo] Resumo Esta tese doutoral busca levar un paso adiante o reciclado do formigón xa que propón substituír simultaneamente a fracción fina e grosa do árido, sen ter que cribar previamente o árido reciclado bruto. O comportamento estrutural tanto de vigas prefabricadas armadas como pretensadas foi avaliado, comparándoo co dun formigón convencional cunha resistencia a compresión similar. Realizouse una primeira campaña experimental con formigón autocompactante reciclado. Diferentes porcentaxes da cantidade total do árido natural (0, 20, 35 e 50%, incluíndo a fracción fina e grosa) foron substituídos por árido reciclado de elementos rechazados dunha planta de prefabricados. As propiedades do formigón fresco e endurecido foron comparadas no laboratorio para os diferentes porcentaxes de substitución. As propiedades mecánicas non foron significativamente afectadas. Polo tanto, o formigón reciclado resultante foi utilizado para a fabricación das figas de formigón armado nunha planta de prefabricados con porcentaxes de substitución do 0, 10, 20, 35 e 50%. As vigas armadas foron sometidas a ensaios de control de calidade a flexión e cortante na planta, amosando un momento último e resistencia a cortante similares, independentemente do porcentaxe de substitución. Sen embargo, o factor de ductilidade e o momento de fisuración diminuíron para os porcentaxes máis altos. Os ensaios a flexión foron repetidos mediante control de desprazamento e cunha instrumentación máis precisa no CITEEC da Universidade da Coruña, incluíndo galgas de deformación na superficie do formigón para obter o comportamento a flexión ata rotura, os factores de ductilidade e a relación Momento‐Curvatura. Os resultados obtidos amosan un momento de fisuración e ductilidade más baixo para os porcentaxes de substitución máis altos, pero igual momento último. Unha segunda campaña experimental foi realizada con formigón convencional e vigas prefabricadas pretensadas de formigón. Neste caso, a orixe do árido r