Viabilidad estructural del hormigón reforzado con fibras sintéticas multi-reciclado

En les últimes dècades l'ocupació de formigó reforçat amb fibres (fibre reinforced concrete, FRC) s'està generalitzant en el món de la construcció a escala internacional. Ja és habitual executar amb aquest material obres de soleres i pavimentacions industrials, formigons projectats, formigons prefabricats, etc. També s'està incrementant l'ús de FRC en elements estructurals en edificació com forjats. Tot i que les investigacions anteriors només s'han centrat en els avantatges de l'aplicació de FRC, no hi ha una estratègia sobre el tractament de FRC a la fi de la seva vida útil. En aquest sentit, des del punt de vista de la sostenibilitat, el tractament de FRC després de el període de servei de les estructures de formigó hauria de ser un dels temes importants en un futur pròxim. Per alleujar aquesta situació, aquesta Tesi pretén demostrar la viabilitat de l'multireciclaje de formigons reforçats amb fibres polimèriques per al seu ús estructural. Per això, es planteja una campanya experimental de tres generacions de formigó, la primera fabricada amb àrid natural i les dues següents fabricades amb substitució de l'100% d'àrid reciclat gruixut precedent de la generació anterior. A més a es plantegen mètodes de prova per a la determinació de l'contingut de fibres i microplásticos presents en l'àrid reciclat. Els resultats d'aquesta Tesi indiquen que l'àrid reciclat obtingut pel reciclatge de FRC, es pot considerar com un àrid reciclat amb propietats i avantatjoses per a un ús estructural. Els resultats d'aquesta Tesi poden ajudar els fabricants d'elements de FRC, en com considerar el final de la vida útil d'aquestes construccions, i a les plantes de reciclatge de formigó, en com tractar, emmagatzemar i vendre àrids reciclats amb fibres.En las últimas décadas el empleo de hormigón reforzado con fibras (fibre reinforced concrete, FRC) se está generalizando en el mundo de la construcción a escala internacional. Ya es habitual ejecutar con este material obras de soleras y pavimentaciones industriales, hormigones proyectados, hormigones prefabricados, etc. También está incrementando el uso de FRC en elementos estructurales en edificación como forjados. Aunque las investigaciones anteriores solo se han centrado en las ventajas de la aplicación de FRC, no existe una estrategia sobre el tratamiento de FRC al final de su vida útil. En este sentido, desde el punto de vista de la sostenibilidad, el tratamiento de FRC después del período de servicio de las estructuras de hormigón debería ser uno de los temas importantes en un futuro próximo. Para aliviar esta situación, esta Tesis pretende demostrar la viabilidad del multireciclaje de hormigones reforzados con fibras poliméricas para su uso estructural. Para esto, se plantea una campaña experimental de tres generaciones de hormigón, la primera fabricada con árido natural y las dos siguientes fabricadas con sustitución del 100% de árido reciclado grueso precedente de la generación anterior. Adicionalmente se plantean métodos de prueba para la determinación del contenido de fibras y microplásticos presentes en el árido reciclado. Los resultados de esta Tesis indican que el árido reciclado obtenido por el reciclaje de FRC, se puede considerar como un árido reciclado con propiedades especiales y ventajosas para un uso estructural. Los resultados de esta Tesis pueden ayudar a los fabricantes de elementos de FRC, en cómo considerar el final de la vida útil de esas construcciones, y a las plantas de reciclaje de hormigón, en cómo tratar, almacenar y vender áridos reciclados con fibras.In recent decades the use of fiber reinforced concrete (FRC) has become widespread in the world of construction on an international scale. It is now customary to use this material to carry out works of slabs and industrial flooring, sprayed concrete, precast concrete, etc. The use of FRC is also increasing in structural elements in buildings such as floors. Although previous research has only focused on the benefits of applying FRC, there is no strategy on treating FRC at the end of its useful life. In this regard, from a sustainability point of view, the treatment of FRC after the service period of concrete structures should be one of the important topics in the near future. To alleviate this situation, this Thesis aims to demonstrate the viability of multi-recycling fiber-reinforced concrete with polymeric fibers for structural use. For this, an experimental campaign of three generations of concrete is proposed, the first manufactured with natural aggregate and the following two manufactured with substitution of 100% coarse recycled aggregate from the previous generation. Additionally, test methods are proposed to determine the content of fibers and microplastics present in the recycled aggregate. The results of this Thesis indicate that the recycled aggregate obtained by recycling FRC can be considered as a recycled aggregate with special and advantageous properties for structural use. The results of this Thesis can help manufacturers of FRC elements, in how to consider the end of the useful life of these constructions, and concrete recycling plants, in how to treat, store and sell recycled aggregates with fibers

Multi-recycling of polypropylene fibre reinforced concrete: Influence of recycled aggregate properties on new concrete

Herein, an investigation of multi-generational recyclability of polypropylene fibre reinforced concrete (PPFRC) was performed. The parent concretes were produced with 0 and 6 kg/m3 of polypropylene fibres. After recycling, the obtained coarse recycled concrete aggregates (RCAs) were used in new concrete with 0 and 6 kg/m3 of polypropylene fibres, repeating for three generations always with the same quantities of fibres. Properties of RCA, the mechanical properties of recycled aggregate concrete, the recovery rate of polypropylene fibres and the content of fibres embedded within the RCA were measured. The results of the study show that RCA obtained by PPFRC recycling offers significant benefits to new concrete production. This is achieved through the recovered fibres reintroduced into the new concrete, as well as through the fibres embedded in the recycled aggregates, leading to increased residual tensile strength.This study has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under the Marie Sklodowska-Curie grant agreement No 836270. This support is gratefully acknowledged. The authors also wish to express their acknowledgement to the Ministry of Economy, Industry and Competitiveness of Spain for the financial support received under the scope of the projects PID2019-108978RB-C32. Any opinions, findings, conclusions, and/or recommendations in the paper are those of the authors and do not necessarily represent the views of the individuals or organizations acknowledged.Peer ReviewedPostprint (published version