Construction and demolition waste: evaluation of quantification methods

Neste trabalho, estimou-se a gerão dos resíduos de construção e demolição por dois métodos de quantificação, um indireto e outro direto, considerando-se a produção advinda dos agentes informais e formais. O método indireto considerou a área construída das edificações (construção) e transformação dos pontos de ligação de água e luz instalados (reforma). O método direto identificou a geração advinda de agentes informais e formais nos pontos de disposição finais em diferentes regiões do município, empregando-se o conceito de balanço de massa. Não é possível quantificar a geração de resíduos de construção e demolição dos agentes informais (reformas) por meio de dados indiretos relacionados Às transformações dos pontos de água no município. Há indícios de que as transformações dos pontos de energia elétrica sejam um indicador indireto mais preciso, podendo evitar a dispendiosa quantificação direta.In this paper, construction and demolition waste generation was estimated by two quantification methods, one direct and other indirect, regarding informal and formal generators. Construction area and transformation of the points of water and energy were applied for indirect quantification method. For the direct one, volume of dumping areas associated with informal and formal generators in different regions of municipality were quantified and the mass balance was applied. Indirect quantification of informal generators by transformation points of water is not precise. There are evidences that transformation points of energy can be more precise, avoiding costly direct construction and demolition waste quantification method

A reciclagem de resíduos de construção e demolição no Brasil: 1986-2008

Although the recycling of construction and demolition waste (CDW) is a recent activity in Brazil, it has grown substantially over last 5 years. This article aims to provide an overview on CDW recycling between 1986 and 2008 by analyzing the amount of building sites that have adopted CDW management and sorting; and the rate of implementation of recycling plants/year, their processing capacities, operational profiles (public or private), and operational conditions, especially medium and large-sized construction companies. About 1% of Brazilian construction companies have been assisted to devise CDW management plans. The results show that the amount of existing recycling plants has grown after CONAMA 307 resolution, but these still use a very simple recycling process. The quality control of the CDW aggregate must be improved in order to reduce its variability. Some alternatives to improve processing techniques, and the quality of CDW recycled aggregate are also presented. Such alternatives can potentially contribute to develop the market for CDW.A reciclagem de resíduos de construção e demolição (RCD) no país, apesar de ser uma atividade recente, tem se desenvolvido mais signficativamente nos últimos 5 anos. Existe pouca informação sistematizada sobre o estado-da-arte nacional do gerenciamento e reciclagem de RCD. Este artigo apresenta o panorama atual da reciclagem de RCD no Brasil, através do levantamento de canteiros que implantaram triagem de RCD e seus benefícios; do perfil das usinas de reciclagem nacionais, suas limitações e perspectivas; e de algumas alternativas para se melhorar a qualidade dos agregados reciclados. Cerca de 1% das empresas nacionais já foram assistidas para a implantação de planos de gerenciamento de RCD em canteiros. Os resultados mostram que, após a resolução CONAMA 307, a quantidade de usinas instaladas cresceu, mas, ainda, utilizando um sistema simples de reciclagem. O custo do controle de qualidade é baixo. Ele precisa ser implantado com o intuito de se reduzir a variabilidade do agregado reciclado. São apresentadas alternativas para melhorar os processos de reciclagem e, consequentemente, a qualidade do agregado reciclado, com o intuito de incentivar o desenvolvimento deste mercado.

Characterisation of recycled aggregates from construction and demolition waste and the influence of their characteristics on concrete mechanical performance.

Entre os desafios para a expansão de mercado da reciclagem, encontra-se o de viabilizar o emprego dos agregados de resíduos de construção e demolição (RCD) reciclados em concretos. No entanto as normas que regulamentam tal emprego não são facilmente aplicáveis nas usinas de reciclagem, existindo pouca informação sistemática de como as diferentes características dos agregados de RCD reciclados influenciam no desempenho do concreto. O objetivo desta tese é identificar as características dos agregados de RCD reciclados que exerçam influência relevante no comportamento mecânico dos concretos. As seguintes etapas experimentais são desenvolvidas: a) caracterização química e mineralógica das frações granulométricas de três amostras representativas de agregados, b) caracterização das propriedades físicas de agregados graúdos separados por densidade, assim como da composição química, mineralógica e por fases, c) influência das características dos agregados graúdos separados por densidade no comportamento mecânico dos concretos. Na caracterização dos agregados foram utilizados os seguintes métodos: análise granulométrica, análise química por FRX, análise mineralógica por DRX, determinação da fração solúvel por ataque com solução de HCl 33%, e análise termogravimétrica, separação por densidade empregando líquidos densos e equipamento “Sink and Float", catação das fases, determinação da massa específica aparente e absorção de água dos agregados, dosagem e avaliação do comportamento mecânico de concretos produzidos com esses agregados. Os resultados permitem concluir que a porosidade (ou massa específica aparente) dos agregados de RCD reciclados controla o comportamento mecânico dos concretos produzidos com relação água e cimento constante, assim como a soma dos teores de aglomerantes e de cerâmica vermelha – frações mais porosas. A separação por densidade é uma técnica eficiente para separar esses agregados em subgrupos de diferentes porosidades, gerando concretos com comportamento mecânico e absorção de água similares. O estudo realizado aponta para uma densidade de corte em torno de 2,2 a 2,3 g/cm³. Os agregados contidos no intervalo “d> 2,2" possuem teores elevados de rochas e teores baixos de cerâmica vermelha, resultando em concretos com comportamento mecânico semelhante ao dos agregados naturais analisados. A avaliação da distribuição de densidade pode ser um método simples e rápido para a classificação de lotes desses agregados e controle do comportamento mecânico dos concretos produzidos. Na fração graúda e miúda, os teores de rochas e cerâmicas são superiores a 50% da massa, e o comportamento dos principais óxidos da composição química é semelhante. Esse comportamento muda significativamente na fração fina, em que predominam os aglomerantes e argilominerais (teores superiores a 77%). A origem (Itaquera e Vinhedo) e a cominuição influenciaram, de forma representativa, a distribuição de massa dos agregados graúdos de RCD reciclados separados por densidade. O agregado de Itaquera apresentou mais de 70% da massa no intervalo de densidade superior a 2,2 g/cm³.Construction and demolition waste (CDW) recycled aggregates are not largely used in concrete due to CDW composition heterogeneity and CDW recycled aggregate physical property variability from visual classification and hand sorting of proposed standards that provide insufficient relation between the aggregate characteristics and concrete performance. This thesis aims to identify CDW recycled aggregate characteristics that influence the concrete mechanical performance. The experimental design was divided in three stages: a) detailed chemical and mineralogical characterization of three representative CDW recycled aggregate samples, b) characterization of the physical properties of the coarse CDW recycled aggregates separated by heavy media as well as the composition in terms of chemical, mineralogical, and visual phases, and c) the influence of the coarse CDW recycled aggregate separated by heavy media on concrete mechanical performance. The following methods were used: particle size distribution, chemical analysis by XRF, mineralogical analysis by XRD, soluble fraction in chloride acid leaching assay, thermal analysis, sequential heavy media and gravity separation, hand sorting, bulk specific gravity and water absorption, concrete mix design and its compressive strength and elastic modulus using the CDW recycled aggregates. In conclusion, CDW recycled aggregate porosity controls concrete mechanical performance formulated with constant cement and water relation. The concrete mechanical performance is related to bulk specific gravity of CDW recycled aggregates separated by density, including to the sum of binder and red ceramic content. Heavy media and gravity separation is efficient to separate CDW recycled aggregates in bulk specific gravity groups, producing concrete with similar concrete mechanical behavior and water absorption. Cutting density in 2.2-2.3 g/cm³ seems to be efficient since the aggregates with the upper density have high rock content resulting concrete mechanical performance similar to that produced using natural aggregates. Mass distribution in density separation could be a simple and fast method to classify CDW recycled aggregate and to control concrete mechanical performance. The coarse and sand fraction of CDW recycled aggregates had more than 50% in mass of rocks and ceramics, with quite similar main oxide contents in chemical composition. However, the contents changed in fine fraction (lower than 0.15 mm) whose binder content and clay minerals are in majority (upper to 77% in mass). The origin of CDW recycled aggregate and comminution influenced in mass distribution of sequential density separation. In Itaquera (São Paulo), the mass distribution upper to 2,2 g/cm³ was around 70%

Variability of coarse recycled aggregates from construction and demolition waste.

Este trabalho tem como objetivo propor uma metodologia de análise da variabilidade de agregados graúdos de RCD reciclados, que possa ser utilizada em Centrais para o controle de qualidade dos mesmos, objetivando à identificação da influência destas características no desempenho de componentes produzidos a partir dos RCD. Nos três primeiros capítulos, realiza-se uma revisão bibliográfica do assunto, identificando os pontos relevantes do tema, abordando desde Centrais de moagem até desenvolvimento sustentável. No quarto capítulo, discute-se a metodologia de análise proposta, analisando a experimentação realizada em Santo André e no laboratório de materiais de construção da Escola Politécnica da USP. No quinto capítulo, desenvolve-se a análise de resultados e discussões. Nesta etapa, é exposto o estudo da composição de agregados graúdos de RCD reciclados por análise de imagem. Apresentam-se resultados da variabilidade obtidos para os agregados graúdos reciclados de Santo André quanto à composição de fases por separação manual e outras propriedades como materiais pulverulentos, composição granulométrica, índice de forma, absorção e massa específica. Como conclusões, o estudo aponta para a presença da significativa variabilidade em agregados reciclados em todas as propriedades analisadas e a necessidade de realização das mesmas caracterizações para a fração miúda. O uso das propriedades, abosorção de água e massa específica para adeterminação dos teores de concreto e argamassa apresentou bons resultados, aconselhando-se o emprego para a determinação das composições das fases concreto e argamassa em amostras de Centrais de Reciclagem. Os ensaios de caracterização física dos agregados graúdos naturais devem ser empregados para caracterizar esses agregados. A homogeneização da composição deve ser realizada em período superior a dois dias para esta Central. Os agregados, quando empregados em situações mais nobres, devem possuir equipamentos de controle de qualidade, como tanques de flutuação e separação magnética. Constatou-se que a porcentagem retida no fundo pelo ensaio de granulometria e os teores de argamassa têm correlação linear positiva. A análise de imagem pode ser aplicada para o estudo da composição dos agregados graúdos de RCD recilados, pois seus princípios foram comprovados em experimentos de laboratório, quando os grãos são distribuídos de forma aleatória nos plano.The main point of this research proposes one methodology which analyses the variability of coarse CDW (Construction and Demolition Waste) recycled aggregates, applied on the quality control of these aggregates. With these analysis, it can be identified the influence of this variability in components performances. In the first three chapters, it is done one review of the literature, discussing about recycling plants, sustainable development and other topics. In the fourth chapter, it is discussed the methodology, analysing the experimentation. In fifth chapter, it is presented the results and discussions. The results presents the evaluation of the composition of the coarse CDW recycled aggregates by digital image processing. There are results of the variability of coarse CDW recycled aggregates by properties like composition using manual technique, particle size distribution, particle shape analysis, absorption, specific density and fine particles (< 0,075 mm). To sum up, the study indicates the existence of variability in whole properties analysed and the necessity of doing characterisation on fine aggregates. One developed technique improves the evaluation of composition by manual technique, using absorption and determines the percentage on the composition of concrete and mortar phases. The other characterisations of the study developed for natural aggregates can be applied to these recycled aggregates. The variability control must be done after two days for this recycling plant. In best applications, reycling plants need equipment of quality control like float tank and air classifier. It can be inferred that the percentage of fine aggregates (< 4,8mm) in grading test have linear correlation with percentage of mortar phase in composition. The study of composition using digital image processing obtained good results

Characterisation of recycled aggregates from construction and demolition waste and the influence of their characteristics on concrete mechanical performance.

Entre os desafios para a expansão de mercado da reciclagem, encontra-se o de viabilizar o emprego dos agregados de resíduos de construção e demolição (RCD) reciclados em concretos. No entanto as normas que regulamentam tal emprego não são facilmente aplicáveis nas usinas de reciclagem, existindo pouca informação sistemática de como as diferentes características dos agregados de RCD reciclados influenciam no desempenho do concreto. O objetivo desta tese é identificar as características dos agregados de RCD reciclados que exerçam influência relevante no comportamento mecânico dos concretos. As seguintes etapas experimentais são desenvolvidas: a) caracterização química e mineralógica das frações granulométricas de três amostras representativas de agregados, b) caracterização das propriedades físicas de agregados graúdos separados por densidade, assim como da composição química, mineralógica e por fases, c) influência das características dos agregados graúdos separados por densidade no comportamento mecânico dos concretos. Na caracterização dos agregados foram utilizados os seguintes métodos: análise granulométrica, análise química por FRX, análise mineralógica por DRX, determinação da fração solúvel por ataque com solução de HCl 33%, e análise termogravimétrica, separação por densidade empregando líquidos densos e equipamento Sink and Float", catação das fases, determinação da massa específica aparente e absorção de água dos agregados, dosagem e avaliação do comportamento mecânico de concretos produzidos com esses agregados. Os resultados permitem concluir que a porosidade (ou massa específica aparente) dos agregados de RCD reciclados controla o comportamento mecânico dos concretos produzidos com relação água e cimento constante, assim como a soma dos teores de aglomerantes e de cerâmica vermelha frações mais porosas. A separação por densidade é uma técnica eficiente para separar esses agregados em subgrupos de diferentes porosidades, gerando concretos com comportamento mecânico e absorção de água similares. O estudo realizado aponta para uma densidade de corte em torno de 2,2 a 2,3 g/cm³. Os agregados contidos no intervalo d> 2,2" possuem teores elevados de rochas e teores baixos de cerâmica vermelha, resultando em concretos com comportamento mecânico semelhante ao dos agregados naturais analisados. A avaliação da distribuição de densidade pode ser um método simples e rápido para a classificação de lotes desses agregados e controle do comportamento mecânico dos concretos produzidos. Na fração graúda e miúda, os teores de rochas e cerâmicas são superiores a 50% da massa, e o comportamento dos principais óxidos da composição química é semelhante. Esse comportamento muda significativamente na fração fina, em que predominam os aglomerantes e argilominerais (teores superiores a 77%). A origem (Itaquera e Vinhedo) e a cominuição influenciaram, de forma representativa, a distribuição de massa dos agregados graúdos de RCD reciclados separados por densidade. O agregado de Itaquera apresentou mais de 70% da massa no intervalo de densidade superior a 2,2 g/cm³.Construction and demolition waste (CDW) recycled aggregates are not largely used in concrete due to CDW composition heterogeneity and CDW recycled aggregate physical property variability from visual classification and hand sorting of proposed standards that provide insufficient relation between the aggregate characteristics and concrete performance. This thesis aims to identify CDW recycled aggregate characteristics that influence the concrete mechanical performance. The experimental design was divided in three stages: a) detailed chemical and mineralogical characterization of three representative CDW recycled aggregate samples, b) characterization of the physical properties of the coarse CDW recycled aggregates separated by heavy media as well as the composition in terms of chemical, mineralogical, and visual phases, and c) the influence of the coarse CDW recycled aggregate separated by heavy media on concrete mechanical performance. The following methods were used: particle size distribution, chemical analysis by XRF, mineralogical analysis by XRD, soluble fraction in chloride acid leaching assay, thermal analysis, sequential heavy media and gravity separation, hand sorting, bulk specific gravity and water absorption, concrete mix design and its compressive strength and elastic modulus using the CDW recycled aggregates. In conclusion, CDW recycled aggregate porosity controls concrete mechanical performance formulated with constant cement and water relation. The concrete mechanical performance is related to bulk specific gravity of CDW recycled aggregates separated by density, including to the sum of binder and red ceramic content. Heavy media and gravity separation is efficient to separate CDW recycled aggregates in bulk specific gravity groups, producing concrete with similar concrete mechanical behavior and water absorption. Cutting density in 2.2-2.3 g/cm³ seems to be efficient since the aggregates with the upper density have high rock content resulting concrete mechanical performance similar to that produced using natural aggregates. Mass distribution in density separation could be a simple and fast method to classify CDW recycled aggregate and to control concrete mechanical performance. The coarse and sand fraction of CDW recycled aggregates had more than 50% in mass of rocks and ceramics, with quite similar main oxide contents in chemical composition. However, the contents changed in fine fraction (lower than 0.15 mm) whose binder content and clay minerals are in majority (upper to 77% in mass). The origin of CDW recycled aggregate and comminution influenced in mass distribution of sequential density separation. In Itaquera (São Paulo), the mass distribution upper to 2,2 g/cm³ was around 70%

Variability of coarse recycled aggregates from construction and demolition waste.

Este trabalho tem como objetivo propor uma metodologia de análise da variabilidade de agregados graúdos de RCD reciclados, que possa ser utilizada em Centrais para o controle de qualidade dos mesmos, objetivando à identificação da influência destas características no desempenho de componentes produzidos a partir dos RCD. Nos três primeiros capítulos, realiza-se uma revisão bibliográfica do assunto, identificando os pontos relevantes do tema, abordando desde Centrais de moagem até desenvolvimento sustentável. No quarto capítulo, discute-se a metodologia de análise proposta, analisando a experimentação realizada em Santo André e no laboratório de materiais de construção da Escola Politécnica da USP. No quinto capítulo, desenvolve-se a análise de resultados e discussões. Nesta etapa, é exposto o estudo da composição de agregados graúdos de RCD reciclados por análise de imagem. Apresentam-se resultados da variabilidade obtidos para os agregados graúdos reciclados de Santo André quanto à composição de fases por separação manual e outras propriedades como materiais pulverulentos, composição granulométrica, índice de forma, absorção e massa específica. Como conclusões, o estudo aponta para a presença da significativa variabilidade em agregados reciclados em todas as propriedades analisadas e a necessidade de realização das mesmas caracterizações para a fração miúda. O uso das propriedades, abosorção de água e massa específica para adeterminação dos teores de concreto e argamassa apresentou bons resultados, aconselhando-se o emprego para a determinação das composições das fases concreto e argamassa em amostras de Centrais de Reciclagem. Os ensaios de caracterização física dos agregados graúdos naturais devem ser empregados para caracterizar esses agregados. A homogeneização da composição deve ser realizada em período superior a dois dias para esta Central. Os agregados, quando empregados em situações mais nobres, devem possuir equipamentos de controle de qualidade, como tanques de flutuação e separação magnética. Constatou-se que a porcentagem retida no fundo pelo ensaio de granulometria e os teores de argamassa têm correlação linear positiva. A análise de imagem pode ser aplicada para o estudo da composição dos agregados graúdos de RCD recilados, pois seus princípios foram comprovados em experimentos de laboratório, quando os grãos são distribuídos de forma aleatória nos plano.The main point of this research proposes one methodology which analyses the variability of coarse CDW (Construction and Demolition Waste) recycled aggregates, applied on the quality control of these aggregates. With these analysis, it can be identified the influence of this variability in components performances. In the first three chapters, it is done one review of the literature, discussing about recycling plants, sustainable development and other topics. In the fourth chapter, it is discussed the methodology, analysing the experimentation. In fifth chapter, it is presented the results and discussions. The results presents the evaluation of the composition of the coarse CDW recycled aggregates by digital image processing. There are results of the variability of coarse CDW recycled aggregates by properties like composition using manual technique, particle size distribution, particle shape analysis, absorption, specific density and fine particles (< 0,075 mm). To sum up, the study indicates the existence of variability in whole properties analysed and the necessity of doing characterisation on fine aggregates. One developed technique improves the evaluation of composition by manual technique, using absorption and determines the percentage on the composition of concrete and mortar phases. The other characterisations of the study developed for natural aggregates can be applied to these recycled aggregates. The variability control must be done after two days for this recycling plant. In best applications, reycling plants need equipment of quality control like float tank and air classifier. It can be inferred that the percentage of fine aggregates (< 4,8mm) in grading test have linear correlation with percentage of mortar phase in composition. The study of composition using digital image processing obtained good results

A reciclagem de resíduos de construção e demolição no Brasil: 1986-2008

Although the recycling of construction and demolition waste (CDW) is a recent activity in Brazil, it has grown substantially over last 5 years. This article aims to provide an overview on CDW recycling between 1986 and 2008 by analyzing the amount of building sites that have adopted CDW management and sorting; and the rate of implementation of recycling plants/year, their processing capacities, operational profiles (public or private), and operational conditions, especially medium and large-sized construction companies. About 1% of Brazilian construction companies have been assisted to devise CDW management plans. The results show that the amount of existing recycling plants has grown after CONAMA 307 resolution, but these still use a very simple recycling process. The quality control of the CDW aggregate must be improved in order to reduce its variability. Some alternatives to improve processing techniques, and the quality of CDW recycled aggregate are also presented. Such alternatives can potentially contribute to develop the market for CDW.A reciclagem de resíduos de construção e demolição (RCD) no país, apesar de ser uma atividade recente, tem se desenvolvido mais signficativamente nos últimos 5 anos. Existe pouca informação sistematizada sobre o estado-da-arte nacional do gerenciamento e reciclagem de RCD. Este artigo apresenta o panorama atual da reciclagem de RCD no Brasil, através do levantamento de canteiros que implantaram triagem de RCD e seus benefícios; do perfil das usinas de reciclagem nacionais, suas limitações e perspectivas; e de algumas alternativas para se melhorar a qualidade dos agregados reciclados. Cerca de 1% das empresas nacionais já foram assistidas para a implantação de planos de gerenciamento de RCD em canteiros. Os resultados mostram que, após a resolução CONAMA 307, a quantidade de usinas instaladas cresceu, mas, ainda, utilizando um sistema simples de reciclagem. O custo do controle de qualidade é baixo. Ele precisa ser implantado com o intuito de se reduzir a variabilidade do agregado reciclado. São apresentadas alternativas para melhorar os processos de reciclagem e, consequentemente, a qualidade do agregado reciclado, com o intuito de incentivar o desenvolvimento deste mercado.

Chemical composition of mixed construction and demolition recycled aggregates from the State of Sao Paulo

Construction and Demolition Waste (CDW) represents. about 50% of the total Brazilian municipal solid waste: thus, recycling represents huge benefits both in environmental and economic perspectives. Herein, the chemical characterization results of three samples from two different recycling plants from the State of Sao Paulo is prevented. The results demonstrated that the visual classification into grey and red is not related to the chemical composition but mostly to the grain size fraction. The chemical composition of the CDW varies according to the content of cement paste, natural aggregates (quartz sand or granite), red ceramic and clay. Furthermore, the production of recycled concrete aggregates requires two crushing stages to meet the technical standards. The sand fraction (below 4.8 mm) presents high grades of SiO(2), which indicates the liberation of cement paste to fines (< 0.15 mm). The fines have a great potential to be used in the cement industry

Separação óptica do material cerâmico dos agregados mistos de resíduos de construção e demolição

A remoção de resíduos de cerâmica vermelha dos agregados mistos procedentes de resíduos de construção e demolição (RCD) deve ser priorizada para este material possa ser utilizado para a confecção de concreto. Isso pode ser realizado por meio de diferentes técnicas de processamento mineral, com princípios de separação, eficiência, custos e impactos ambientais distintos. A principal vantagem da separação óptica é o uso reduzido de água ou energia quando comparado com outros processos industriais. Este artigo tem por objetivo analisar os produtos obtidos por separação óptica de RCD mistos, com foco na remoção da cerâmica vermelha e conseguinte redução da porosidade dos agregados reciclados para uso em concreto. A remoção da cerâmica vermelha viabiliza a obtenção de um agregado reciclado essencialmente composto de concreto, com menor porosidade e cuja absorção de água varia entre 4% e 7%. No Brasil, teores de até 5% de cerâmica vermelha são esperados no produto (agregado triado), e a produção de concretos de 20 a 30 MPa torna-se viável com esse material