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Thèse de Doctorat
DOI
https://doi.org/10.11606/T.3.2020.tde-07042022-134106
Document
Auteur
Nom complet
Luiz de Brito Prado Vieira
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Paulo, 2020
Directeur
Jury
Figueiredo, Antonio Domingues de (Président)
Masuero, Angela Borges
Júnior, Luiz Roberto Prudêncio
Lintz, Rosa Cristina Cecche
Reyes, Isaac Galobardes
Titre en anglais
Analysis of technologies for recycling the waste generated in concrete production in ready mixed concrete plants.
Mots-clés en anglais
Concrete
Lean production
Urban recycling
Waste
Resumé en anglais
The large volume of waste generated in construction is a relevant problem from a financial and environmental point of view. Therefore, a waste elimination strategy in the production of concrete is of great importance. This thesis aims to propose a method of evaluating the efficiency of strategies to minimize residues generated in the ready-mix concrete (RMC) production through laboratory and industrial tests. The experimental study was initiated by the production of an inventory on the volumes of waste generated in the production of RMC under real operating conditions. The causes and the amount of waste generated by the concrete company were analysed. The study took place over a period of one year and involved 94 RMC plants. The inventory was produced under real operational conditions and measured the influence of concrete characteristics on the volume of concrete adhered to the mixer truck drum. The experimental study was performed and measured the influence of concrete characteristics. The causes of returned concrete were also evaluated. It was found that the total volume of waste produced in the concrete corresponds to 3.1% of the total volume produced. In addition, 45% of the waste produced corresponds to leftovers, the main cause of which is excessive ordering (57.9%). Adhered concrete corresponds to 55% of the total volume of waste generated, with the low level of concrete slump being the main factor causing the increase in this volume. The three main waste reduction strategies used by concrete companies were evaluated for the technical, financial feasibility and CO2 emissions of each of the studied strategies. The methodology used employed laboratory evaluation followed by monitoring and parameterization of production on an industrial scale. The results obtained allowed to determine the real capacity of these techniques to reduce the waste and the specific CO2 footprint of the RMC. Three different methods of reusing residues were analysed: (a) reusing fresh concrete using hydration stabilizing additives (HSA); (b) reuse of fresh concrete by separating the aggregates from the cement paste before the concrete hardens; (c) recycling of hardened concrete through the production of crushed recycled aggregates. The method of concrete reuse with HSA has clear advantages in relation to the others analysed from the environmental and financial point of view, making this very attractive strategy for implementation in RMC plants. From a technical point of view, this strategy has the advantage of simultaneously allowing the reuse of the returned concrete and the adhered concrete. On the other hand, the use of HSA demands a greater investment from an operational point of view and, in particular, of training of labour. Therefore, the analysis methodology combining laboratory results and monitoring of production conditions proved to be effective in analysing strategies for mitigating waste production in concrete companies.
Titre en portugais
Análise de tecnologias para reaproveitamento de resíduos gerados na produção de concreto em concreteiras.
Mots-clés en portugais
Concreto
Reciclagem urbana
Resíduos
Sustentabilidade
Resumé en portugais
O grande volume de resíduos gerados na construção civil é um problema relevante do ponto de vista financeiro e ambiental. Portanto, uma estratégia de eliminação de resíduos na produção do concreto tem grande importância. Esta tese tem por objetivo propor um método de avaliação em campo da eficiência de estratégias de minimização de resíduos gerados na produção de concreto em concreteiras. O estudo experimental foi iniciado pela produção de um inventário sobre os volumes de resíduos gerados na produção do concreto. Foram analisadas as causas e a quantidade de resíduos gerados pela concreteira sob condições reais de operação. O estudo ocorreu por um período de um ano e envolveu 94 plantas. O inventário foi produzido em condições reais de operação e mediu a influência das características do concreto no volume de lastro aderido ao tambor da betoneira. As causas do concreto retornado também foram avaliadas. Verificou-se que o volume total de resíduos produzidos na concreteira equivale a 3,1% do volume total produzido. Além disso, 45% do resíduo produzido é relativo às sobras, sendo a sua principal causa o pedido excessivo (57,9%). O lastro corresponde a 55% do volume total de resíduos gerados, sendo o baixo nível abatimento do concreto o principal fator a causar o incremento deste volume. As três principais estratégias de redução de resíduos utilizadas pelas concreteiras foram avaliadas a viabilidade técnica, financeira e a emissão de CO2 de cada uma das estratégias estudadas. A metodologia utilizada empregou a avaliação laboratorial seguida do monitoramento e parametrização da produção em escala industrial. Os resultados obtidos permitiram determinar a real capacidade dessas técnicas para reduzir o desperdício e a pegada específica de CO2 da RMC. Foram analisados três métodos diferentes de reutilização de resíduos: (a) reutilização de concreto no estado fresco usando aditivos estabilizadores de hidratação (HSA); (b) reaproveitamento de concreto fresco pela separação dos agregados da pasta de cimento antes do endurecimento do concreto; (c) reciclagem de concreto endurecido através da produção de agregados reciclados britados. O método de reutilização de concreto com HSA apresenta vantagens claras em relação aos demais analisados do ponto de vista ambiental e financeiro, tornando essa estratégia muito atrativa para a implementação em plantas de RMC. Do ponto de vista técnico esta estratégia tem a vantagem de possibilitar a reutilização do concreto retornado e do lastro simultaneamente. Por outro lado, o uso do HSA demanda um maior investimento do ponto de vista operacional e, em especial, de treinamento de mão de obra. Desta forma, a metodologia de análise conjugando resultados de laboratório e monitoramento das condições de produção se mostrou eficaz na análise de estratégias de mitigação de produção de resíduos em concreteiras.
 
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Date de Publication
2022-04-07
 
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