Mixed construction and demolition powder as a filler to Portland cement: study on packaged pastes

Abstract

Abstract The aim of this study is to explore more sustainable approaches by replacing Portland cement (OPC) with recycled mixed powder (RMP) derived from construction and demolition waste (CDW), with a focus on reducing carbon emissions. The CDW was subjected to grinding and sieving until a fraction <0.15 mm was obtained. The particles were then thermally activated at 800°C in a muffle for 0.5, 1, 2, and 3 hours. The OPC replacement levels by RMP were defined based on the particle packing method, ranging from 0 to 65%. The study was carried out on pastes with a water/fines ratio ranging from 0.07 to 0.14 and superplasticizer admixture (SP), evaluating the compressive strength at 28, 63, and 91 days. The mechanical and environmental performance of Portland cement pastes composed with RMP showed compressive strength higher than the reference, reaching 37 MPa for a 45% replacement content at 28 days, reducing the CO2 emissions per m³ of paste by up to 53%. This study suggested that the treatment and packaging RMP particles may potentially increase the mechanical and environmental performance, making it an alternative to promote the circular economy and low-carbon cement.Resumo O objetivo deste estudo é explorar abordagens mais sustentáveis, substituindo o cimento Portland (OPC) por pó reciclado misto (RMP) derivado de resíduos de construção e demolição (RCD), focado na redução das emissões de carbono. O RCD foi submetido à moagem e peneiramento até a obtenção de uma fração < 0,15 mm. Em seguida, as partículas foram termicamente ativadas a 800°C em mufla por 0,5, 1, 2 e 3 horas. Os níveis de substituição de OPC por RMP foram definidos a partir do método de empacotamento de partículas, variando entre 0 e 65%. O estudo foi realizado em pastas com relação água/finos entre 0,07 e 0,14 e aditivo superplastificante (SP), com avaliação da resistência à compressão aos 28, 63 e 91 dias. Quanto ao desempenho mecânico e ambiental das pastas de cimento Portland compostas com RMP a resistência à compressão foi superior à referência, chegando a 37 MPa para um teor de substituição de 45% aos 28 dias, promovendo uma redução de 53% na emissão de CO 2 por m³ de pasta. O estudo indicou que tratar e empacotar as partículas de RMP aumenta o desempenho mecânico e ambiental, tornando-se alternativa para promover a economia circular e reduzir as emissões do cimento.