Selection of low impact concrete mixtures based on life-cycle assessment mixtures

Abstract

Abstract Over the past decades, extensive research has been carried out to reduce the environmental impacts associated with the cement and concrete production. Life-cycle assessment (LCA) enables the quantification of the environmental loads and offers a useful perspective to scientifically support such studies. In this paper, we demonstrate LCA’s contribution to the selection of low environmental impact concretes, using breakwater coreloc components as a case study. A detailed experimental study was designed for the selection of an alkali activator for blast furnace slag (bfs) to produce concrete suitable for breakwater structures; for the evaluation of concrete properties and for the performance assessment of full scale elements in the field, as well as in the laboratory. Sodium silicate-activated bfs concrete mixtures achieved the best results in terms of performance requirements. Our cradle-to-gate life-cycle assessments showed that, though this chemical activator indeed produces lower global warming potential mixtures than the reference portland CP V-ARI concrete, it induces relevant impacts in several environmental categories. Such information is critical when selecting and optimizing low-impact concrete mixture design, and would not be detected in typical experimental studies that are exclusively guided by compliance with performance requirements.Resumo Ao longo das últimas décadas, inúmeras pesquisas vêm sendo desenvolvidas com o objetivo de reduzir os impactos ambientais da produção de cimentos e concretos. Por auxiliar na quantificação das cargas ambientais, a técnica de avaliação de ciclo de vida (ACV) oferecem uma perspectiva particularmente útil a tais estudos. Neste artigo, demonstra-se a contribuição da ACV na seleção de concretos de menor impacto ambiental, utilizando componentes para contenção de ondas marinhas (tipo coreloc) como estudo de caso. Um programa experimental teve como objetivo selecionar um ativador alcalino para escória de alto-forno adequado ao processo de produção, avaliar propriedades de corpos-de-prova de concreto e o desempenho de componentes em escala natural, em campo e em laboratório. A ativação da escória de alto-forno por silicato de sódio alcançou os melhores resultados para os critérios de desempenho selecionados. Entretanto, as avaliações de ciclo de vida do ‘berço ao portão’ demonstraram que, apesar de realmente reduzir o potencial de aquecimento global em relação ao concreto com CP V-ARI, o emprego deste ativador traz impactos relevantes em várias categorias ambientais. Estas são informações cruciais para seleção e otimização da dosagem de concretos de menor impacto ambiental, e não seriam detectadas em estudos experimentais exclusivamente orientados a desempenho.