Using natural pozzolana as an improvement of Portland cement to manufacture concrete with environmental properties (Green Concrete)

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. The construction industry is considered as one of the major causes of environmental degradation due to the use of traditional building materials such as cement. As a result, there is an urgent need to develop sustainable alternatives to produce eco-friendly concrete using natural unprocessed materials. While acknowledging the importance of cement in the urbanization of mankind, it should be noted that its widespread use undoubtedly contributes to global warming which threatens the environment worldwide due to carbon dioxide emissions when fossil fuels are used to melt the products used in its manufacture, which are a mixture of clay, water and lime to produce the main binding material i.e. clinker.Materials and methods. The aim of the study is to investigate the possibility of replacing Portland cement with natural pozzolana according to replacement ratios ranging from 10 to 50 %, and to study the effect of this replacement on physical properties, the most important of which are thermal conductivity and mechanical properties represented by the resistance to simple pressure, taking into account the following factors: the use of recycled gravel as an alternative to natural gravel.Results. The results showed that increasing the percentage of cement replacement with pozzolana increases the thermal resistance of concrete, since replacing cement with an equal mass of pozzolana results in a 5 % reduction in thermal conductivity. In addition, recycled aggregates have higher thermal resistance compared to natural aggregates even when 50 % of cement is replaced by ground pozzolan. An increase in resistance of more than 24 % is observed, and a decrease in the simple pressure resistance of the resulting concrete is acceptable if the replacement with pozzolana is less than 50 %.Conclusions. The simple compressive strength values of cubic specimens exceed the minimum limits of international specifications for cement blocks, which allows the manufacture of cement blocks using secondary aggregates with the possibility of replacing cement with ground pozzolana according to different replacement ratios up to 50 %.

About the authors

M. A. Wassouf

Tishreen University

Email: moustafa.wassouf@tishreen.edu.sy
ORCID iD: 0000-0002-3001-5030

J. Y. Omran

Tishreen University

Email: j-omran@tishreen.edu.Sy
ORCID iD: 0000-0002-8429-6210

A. Kheirbek

Tishreen University

Email: alikheirbek@tishreen.edu.sy
ORCID iD: 0000-0001-8115-1887

References

  1. Попов К.Н. Полимерные и полимерцементные бетоны, растворы и мастики : учебное пособие. М. : Высшая школа, 1987. 72 с
  2. Osei D.Y., Jackson E.N. Compressive strength and workability of concrete using natural pozzolana as partial replacement of ordinary Portland cement // Advances in Applied Science Research. 2012. Vol. 3. Issue 6. Pp. 3658–3662.
  3. Wang Y. Research on the Sustainability in Green Building // Advances in Economics, Business and Management Research. 2022. doi: 10.2991/aebmr.k.220405.231
  4. Aabid A., Baig M. Sustainable Materials for Engineering Applications // Materials. 2023. Vol. 16. Issue 18. P. 6085. doi: 10.3390/ma16186085
  5. Wang H., Cao C. On how to move from green building to green ecological city // Building Materials and Decoration. 2018. Vol. 35. Pp. 83–84.
  6. Омран Д., Вассуф М. Использование информационного моделирования строительных объектов (BIM) с целью изучения ориентации здания при проектировании для достижения их большей устойчивости // Вестник МГСУ. 2024. Т. 19. № 3. С. 436–455. doi: 10.22227/1997-0935.2024.3.436-455
  7. Zhang D., Wu W., Fang P. Research on the Development of Green Buildings in China // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2020. Vol. 555. Issue 1. P. 012095. doi: 10.1088/1755-1315/555/1/012095
  8. Yuan Q., Liu Z., Zheng K., Ma C. Chapter 3 — Portland cement concrete // Civil Engineering Materials. 2021.
  9. Al-Swaidani A.M. Natural pozzolana of micro and nano-size as cementitious additive: resistance of concrete/mortar to chloride and acid attack // Cogent Engineering. 2021. Vol. 8. Issue 1. doi: 10.1080/23311916.2021.1996306
  10. Al-Swaidani A.M. Use of micro and nano volcanic scoria in the concrete binder: Study of compressive strength, porosity and sulfate resistance // Case Studies in Construction Materials. 2019. Vol. 11. P. e00294. doi: 10.1016/j.cscm.2019.e00294
  11. Ekolu S.O., Hooton R.D., Thomas M.D.A. Studies on Ugandan Volcanic ash and Tuff // Proceedings from the International Conference on Advances in Engineering and Technology. 2006. Pp. 75–83. doi: 10.1016/B978-008045312-5/50009-1
  12. Ali K., Aljubayli N. Study the Influence of Replacement the Aggregates of Mortar with Natural Pozzolana on its Fresh and Hardened Properties // Tishreen University Journal for Research and Scientific Studies — Engineering Sciences Series. 2014.
  13. Alsheyab M.A.T. Recycling of construction and demolition waste and its impact on climate change and sustainable development // International Journal of Environmental Science and Technology. 2022. Vol. 19. Issue 3. Pp. 2129–2138. doi: 10.1007/s13762-021-03217-1
  14. Menegaki M., Damigos D. A review on current situation and challenges of construction and demolition waste management // Current Opinion in Green and Sustainable Chemistry. 2018. Vol. 13. Pp. 8–15. doi: 10.1016/j.cogsc.2018.02.010
  15. Dahlbo H., Bachér J., Lähtinen K., Jouttijärvi T., Suoheimo P., Mattila T. et al. Construction and demolition waste management — a holistic evaluation of environmental performance // Journal of Cleaner Production. 2015. Vol. 10. Pp. 333–341. doi: 10.1016/j.jclepro.2015.02.073
  16. Zhang L. Production of bricks from waste materials : а review // Construction and Building Materials. 2013. Vol. 47. Pp. 643–655. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2013.05.043
  17. Colorado H.A., Muñoz A., Monteiro S.N. Circular economy of construction and demolition waste: A case study of Colombia // Sustainability. 2022. Vol. 14. Issue 12. P. 7225. doi: 10.3390/su14127225
  18. Украинский И.С., Майорова Л.П., Саликов Д.А., Шевчук А.С., Чайников Г.А. Повторное использование бетонного и кирпичного лома в качестве заполнителей в бетон // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Экология и безопасность жизнедеятельности. 2023. Т. 31. № 2. С. 291–301. doi: 10.22363/2313-2310-2023-31-2-291-301. EDN NENFHQ.
  19. Муртазаев С.А.Ю., Хадисов В.Х., Хаджиев М.Р. Использование керамического кирпичного боя для получения легких керамобетонов // Экология и промышленность России. 2014. № 10. С. 22–25. EDN SQVWOD.
  20. Ахмед А.А., Федюк Р.С., Лисейцев Ю.Л., Тимохин Р.А., Мурали Г. Использование бетонного лома Ирака в качестве наполнителя и заполнителя тяжелого и легкого бетона // Строительные материалы и изделия. 2020. Т. 3. № 3. С. 28–39. doi: 10.34031/2618-7183-2020-3-3-28-39. EDN NKXOKJ.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».