Effect of using glass powder as partial cement replacement on physical and mechanical behavior of concrete

Other Title(s)

تأثير استخدام بودرة الزجاج كاستبدال جزئي للإسمنت على السلوك الفيزيائي و الميكانيكي للخرسانة

Dissertant

Abu Halub, Muhammad Asad Abd al-Jawad

Thesis advisor

Rustum, Rifat Naim
al-Aqra, Husam Ali

University

Islamic University

Faculty

Faculty of Engineering

Department

Department of Civil Engineering

University Country

Palestine (Gaza Strip)

Degree

Master

Degree Date

2018

Arabic Abstract

في حالة قطاع غزة، حيث الموارد الطبيعية ( الإسمنت و الركام ) لصناعة الخرسانة غير موجودة، فإن الحاجة إلى موارد بديلة أمر ضروري تشكل إعادة تدوير النفايات فرصة مهمة في صناعة الخرسانة لاستخدامها كمواد بديلة لتحل محل الأسمنت و الركام يتمس الهدف الرئيسي لهذا البحث في إمكانية استخدام بودرة الزجاج في الخرسانة كإستبدال جزئي للأسمنت و لا يؤثر سلبا على خواص الخرسانة الناتجة بالإضافة إلى ذلك الاستفادة من الفوائد البينية من خلال تقليل كميات الزجاج في من النقابات.

في هذا البحث، ثم استبدال الأسمنت بودرة الزجاج بالتسب 20 و 10 و 120 و 30% من وزن الاسمنت في الخرسانة ثم إنتاج و اختبار و مقارنة الخلطات الخرسانية من حيث القدرة التشغيلية و الكثافة و الامتصاص و الاختبارات الميكانيكية.

كما تم استخدام طريقة خلط جديدة في خلط الخرسانة ببودرة الزجاج الأحمين كتابته، حيث تم إذابة بودرة الزجاج في الماء قبل إضافتة إلى الأسمنت و الركام أيضا ثم دراسة تأثير درجات حرارة المعالجة المختلفة ( 23، 40، 50 درجة مئوية ) عند الأزمنة ( 2، 287 و 90 يوم ) على الخواص الميكانيكية وديمومة الخرسانة المحتوية على بودرة الزجاج أظهرت النتائج التي تم الحصول عليها من هذه الاختبارات أن القدرة التشغيلية للخرسانة تزداد مع زيادة محتوى بودرة الزجاج بسبب زيادة كمية المياه في الخلطة، مما أدى إلى انخفاض الكثافة و ارتفاع امتصاص الماء.

و نتيجة لذلك، انخفضت قوة الكسر مع زيادة بودرة الزجاج في طريقة الخلطات التقليدية في اعمار مبكرة للخرسانة.

بينما بعد 90 يوما، ثم الحصول على أعلى قوة كسر و ذلك باستبدال الاسمنت ب 20 زجاج من ناحية أخرى أظهرت طريقة الخلط الجديدة قوة كسر أعلى من طريقة الخلط التقليدية.

باستخدام % 10 زجاج حيث أعلى زيادة كبيرة حوالي %130 من قوة الكسر الخلطات بدون زجاج ( المرجعية ).

أشارت النتائج أن الخرسانة المحتوية على 10 من بودرة الزجاج عند درجة الحرارة الحارة ( 40 ) درجة مئوية و 50 درجة مئوية زادت القوة ب 1.13 و 1.20 مرة أعلى من الخرسانة المعالجة عند درجة الحرارة المرجعية ( 23 درجة مئوية ) في 3 أيام .

وهذا يعود إلى زيادة معدل التفاعل و تسريع تفعيل النشاط البوزلاني للزجاج.

وأخيرا، يقدم هذا البحث طريقة مثيرة للاهتمام الإدخال بودرة الزجاج كبديل للأسنت في الخرسانة، بهدف تحسين النشاط البوزلاني للزجاج حيث يتضح جدوى هذه الطريقة الجديدة من خلال النتائج التجريبية لها.

English Abstract

In the case of the Gaza Strip, where the natural resources (aggregate and cement) for the concrete industry are un-existent, the need for alternative resources is vital.

The recycling of waste constitutes a positive way for the concrete industry as alternative materials to replace cement and aggregates.

The main objective of this research is to investigate the possibility of using glass powder in concrete as partial cement replacement and does not negatively affect the properties of the resulting concrete.

In addition, the environmental benefits of the elimination of the waste glass from the landfill is another goal.

In this research, cement was replaced by waste glass powder in the range of 0%, 10%, 20% and 30% by weight; the concrete mixtures were produced, tested and compared in terms of workability, density, absorption, and mechanical tests.

A new mixing method was used in mixing concrete with glass powder to improve its efficiency, which the glass powder was dissolved in water before adding to cement and aggregates.

The effect of different curing temperatures (23°C, 40°C and 50°C) at ages (2, 7, 28 and 90 days) was also studied on mechanical properties and durability of concrete containing glass powder.

The output results obtained from this laboratory program showed that the workability of concrete increased as the glass powder replacement increased due to the presence of more free water in the structure, which led to having lower density and higher water absorption.

but, the compressive strength of conventional mixes method decreased as the glass powder increased at an early age.

Later, after 90 days, the highest compressive strength was obtained for the 20% Glass powder.

In another hand, the new mixing method showed higher compressive strength than the conventional mixing method, which, Using 10%, GP in the new mixing method gave a significant increase, around 130% of the compressive strength of the control mix.

The results also indicated that concrete containing 10% glass powder at the hot temperature (40°C and 50°C) developed a strength that was 1.13, 1.20 times respectively higher than concrete cured at the reference temperature (23°C) at 3 days.

It was attributed to increasing the rate of hydration and accelerating of pozzolanic activity.

Finally, this research has attempted to provide an interesting approach to introducing glass powder as a cement replacement in concrete, aiming to improve the pozzolanic activity.

The Experimental results for the new mixing method verified the feasibility of this approach.

Keywords: Concrete, Glass Powder, Compressive Strength, Conventional Mixing Method, New Mixing method, curing condition.

Main Subjects

Civil Engineering

Topics

• Cement
• Concrete
• Physical properties
• Mechanical properties

No. of Pages

88

Table of Contents

• APA
• MLA
• AMA

Language

English

Data Type

Arab Theses

Record ID

BIM-904272