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See detailRecyclage et valorisation des déchets et sous-produits industriels en construction : conditions et expériences
Courard, Luc ULg

Conference (2013)

Le recyclage n'est pas un luxe ou une mode mais une nécessité, qui provient d'une constatation fort simple : nous vivons dans un monde limité. Contrairement à ce que nous avons cru fort, notre activité ... [more ▼]

Le recyclage n'est pas un luxe ou une mode mais une nécessité, qui provient d'une constatation fort simple : nous vivons dans un monde limité. Contrairement à ce que nous avons cru fort, notre activité humaine n'est pas infiniment développable, car bornée par des limites en termes d'énergie, de ressources naturelles, d'espace ou simplement de capacité d'adaptation de la nature. De cette constatation et de cette prise de conscience doit découler un comportement qui, essentiellement, est basé sur le respect que nous avons de nous-mêmes et donc de la nature (à ménager et non à aménager). Le recyclage, la réutilisation, le réemploi, la régénération ou la valorisation sont des comportements qui visent à minimiser l'énergie utilisée, à tirer un parti maximum des matériaux, à réduire les risques de pollution au moment de la fabrication, de l'utilisation ou de l'élimination de ces matériaux. D'une manière générale, cela signifie que l'on cherche à retarder le plus possible le moment où un objet devient un déchet. Cette démarche nécessite une vision d'ensemble de la vie du matériau ou de l'objet (Analyse du Cycle de Vie), au cours de laquelle un bilan est établi à chaque étape de vie - extraction des matières premières, fabrication, transformation, recyclage, élimination. Une saine politique des déchets s'articule autour de trois axes fondamentaux : • réduire le flux des déchets à la source, par la mise au point de procédés de fabrication nouveaux, appelés technologies propres, qui engendrent moins de flux polluants, et par l'action menée au niveau de la consommation, en favorisant l'utilisation minimale de produits jetables et maximale d'éco-produits ; • accroître la récupération et la valorisation : la récupération consiste à sortir un produit du circuit production-évacuation conduisant à la mise en décharge, et la valorisation procède de plusieurs manières : o le recyclage, qui consiste à refaire le même produit que le produit initial (bouteilles en verre) ; o la réutilisation, qui consiste à fabriquer un autre produit que celui qui a donné naissance au déchet (bouteilles en PVC pour la fabrication de jouets) ; o le réemploi, qui consiste à prolonger la durée de vie d'un produit (bouteilles consignées) ; o la régénération, qui consiste à redonner au déchet les qualités et propriétés du produit initial par un ou plusieurs procédés adaptés (purification des huiles de vidange) ; o la valorisation énergétique, par incinération. • éliminer et traiter proprement les déchets, c'est-à-dire transformer le déchet pour qu'il n'ait plus d'impact négatif sur l'environnement (procédés d'inertification, mise en Centre d’Enfouissement Technique). Cette troisième étape est l'étape ultime et n'intervient que si toutes les autres possibilités ont été envisagées. S'il n'est pas possible de supprimer la production de déchets, sous-produits ou résidus industriels ou urbains, il convient alors de définir les meilleures conditions de valorisation. Presque toutes les activités industrielles portant atteinte aux ressources naturelles et dégradant l'environnement, le recyclage et la valorisation des déchets est un devoir autant qu'une nécessité. En effet, au cours des dernières années, les besoins croissants en matériaux de construction ont amené un épuisement des ressources de matériaux traditionnellement utilisés dans le secteur. La distance de transport entre le lieu de production et le site de construction ne cesse donc d'augmenter. Outre leur demande en matériaux de construction, les mêmes zones se caractérisent aussi par une importante production de déchets industriels et urbains dont l'évacuation est peu compatible avec l'environnement. On doit donc les verser dans des C.E.T., où il faut payer une redevance. A titre d’exemple, pour une démolition et une reconstruction routière, dans le cas où la nouvelle construction suit immédiatement la démolition, si le recyclage est possible sur site, l'économie totale des matériaux peut atteindre 50 % se répartissant comme suit : • 70 % dans la réduction des frais de transport ; • 20 % dans le coût moins élevé des matériaux ; • 10 % en évitant les frais de mise en décharge. On voit donc l'intérêt économique qu'il y a d'aborder les opérations de démolition et de reconstruction de façon coordonnée. Mais c'est le transport même qui peut être le facteur limitatif majeur à la réutilisation des déchets. Son prix est fonction de la quantité transportée et de la distance, indépendamment de la valeur marchande du produit transporté car il en coûte autant de transporter des déchets ou des matériaux de bonne qualité : il n'est donc pas intéressant de transporter des produits de faible valeur marchande sur des grandes distances. Le recyclage sera donc d'autant plus intéressant que: • la zone de décharge est plus éloignée ; • le coût du versage est élevé ; • les matières premières qui pourraient être remplacées par des déchets sont d'un approvisionnement difficile et / ou coûteux. Un autre facteur limitant la réutilisation est, ce que l'on pourrait appeler de façon péjorative, le réglementarisme: pour qu'un matériau puisse être utilisé dans le génie civil ou le bâtiment, il doit rencontrer certaines "spécifications". Cela entraîne, dans le cas envisagé de la réutilisation de déchets, à se retrouver dans la situation où un matériau n'a pas de spécifications car il est nouveau et peu utilisé, et il n'est pas ou peu utilisé car il n'est pas couvert par des spécifications ! Seules la recherche et la volonté de changement permettent de sortir de ce cercle vicieux. Ces considérations ont pour avantage de montrer que, dans tous les cas, il convient d'évaluer l'opportunité de la réutilisation des déchets à plusieurs niveaux : • évaluation technique : o caractérisation des déchets : propriétés physiques, mécaniques et chimiques ; o durabilité et évolution dans le temps ; o constance des performances du déchet ; • évaluation logistique et économique : o endroit de production des déchets et transports ; o conditionnement ; o quantité produite et constance de production ; • évaluation écologique et économique : o diminution des quantités mises en décharge ; o obligation d'élimination d'un déchet. On ne recycle donc pas n'importe quoi, à n'importe quel prix et n'importe comment ! Les besoins du génie civil sont en général de quatre ordres principalement, à savoir les: • matériaux, sur lesquels pèsent de faibles exigences et consommés en grande masse, consommés en grandes masses dans les remblais mais transportables sur de faibles distances en raison des coûts; • granulats, qui doivent répondre à des spécifications diverses selon la place qu’ils occuperont dans les structures et les techniques de traitement utilisées. Les exigences de qualité peuvent à ce niveau devenir élevées, voire sévères pour les couches de surface, pour conduire à des produits finis de qualité identiques à celle des matériaux traditionnels; • liants, qui doivent répondre à des spécifications bien précises et dont les propriétés doivent rester constantes dans le temps. Employés en petite quantité et concurrentiels de produits coûteux (ciments, bitumes), ils peuvent connaître des conditionnements préalables à l’emploi et supporter des coûts de transport plus élevés; • activants, qui seront utilisés en petites quantités, ce qui peut poser des problèmes de collecte, stockage, distribution et régularité. Si l'intérêt technico-économico-écologique apparaît clairement dans le rapport qui existe entre l'offre en sous-produits et les besoins du génie civil, il est aussi clair que l'utilisation de tels produits pose un certain nombre de difficultés : • aptitude technique à entrer dans la composition de matériaux (normes); • aptitude à l'emploi de matériaux utilisant ces déchets; • optimisation économique des emplois possibles; • incidence sociale sur l'emploi dans les entreprises fournissant des produits nobles; • effet sur l'environnement. L’exposé portera sur des exemples de recyclage et de valorisation d’une série de sous-produits industriels et de déchets : • laitiers de haut-fourneau et scories d’aciérie ; • cendres volantes de centrales thermiques au charbon ; • gypses résiduaires ; • caoutchoucs ; • bétons et revêtements bitumineux ; • papiers, cartons et matières plastiques ; [less ▲]

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Peer Reviewed
See detailRecommendations for the repair, the lining or the strengthening of concrete slabs or pavements with bonded cement-based material overlays
Courard, Luc ULg; Bissonnette, Benoît; Beushausen, Hans et al

in Materials and Structures (2013), 46

The recommendations presented in this publication are inspired by the State of the Art Report edited by the RILEM technical committee TC 193 RLS Bonded cement-based material overlays for the repair, the ... [more ▼]

The recommendations presented in this publication are inspired by the State of the Art Report edited by the RILEM technical committee TC 193 RLS Bonded cement-based material overlays for the repair, the lining or the strengthening of slabs and pavements. The objective is to lay out all the practical aspects to be considered in the design of concrete overlays: bonded concrete overlay process, assessment of the existing structure, surface preparation, overlay materials, design methods, construction procedure and quality control/assurance (QC/QA) system, and maintenance. [less ▲]

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See detailEco-efficacité et éco-efficience: un nouveau paradigme en construction(s)
Courard, Luc ULg

Conference (2012, November 20)

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See detailRéparations et recherche: une nécessité
Courard, Luc ULg

Conference given outside the academic context (2012)

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See detailSpécificités des dégradations dans les bétons du patrimoine
Courard, Luc ULg; Lejeune, Astrid ULg

in Conservation et restauration des bétons du patrimoine moderniste (2012, November 09)

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Peer Reviewed
See detailGPR detection of saturated areas into concrete in the presence of a water gradient
Louis, Arnaud ULg; Van der Wielen, Audrey ULg; Courard, Luc ULg et al

in 2012 14th International Conference on Ground Penetrating Radar (GPR) (2012, June)

In the concrete, saturated areas are most of the time limited by a transition zone, presenting a water gradient. This transition zone can affect the GPR wave’s reflection and decrease the reflection ... [more ▼]

In the concrete, saturated areas are most of the time limited by a transition zone, presenting a water gradient. This transition zone can affect the GPR wave’s reflection and decrease the reflection coefficient by comparison to the coefficient that would be obtained on a sharp interface. To quantify the impact of the water gradient on the reflection coefficient, we performed finite differences simulations. They showed that the reflection coefficient was reduced by 70% if the thickness of the transition zone was larger than 2/5 of the wavelength. Laboratory experiments, using hygrometric sensors for the water content control, confirmed this trend. [less ▲]

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Peer Reviewed
See detailDetection of thin layers into concrete with static and CMP measurements
Van der Wielen, Audrey ULg; Courard, Luc ULg; Nguyen, Frédéric ULg

in 2012 14th International Conference on Ground Penetrating Radar (GPR) (2012, June)

Most concrete bridge decks contain a thin waterproofing layer, whose complex GPR signature can affect the detection of disorders or delaminations into the slab. In this study, we characterized the ... [more ▼]

Most concrete bridge decks contain a thin waterproofing layer, whose complex GPR signature can affect the detection of disorders or delaminations into the slab. In this study, we characterized the detection limits of our 2.3 GHz antenna for the detection of thin layers, with static and CMP measurements. In this last configuration, we showed that the radiation pattern and the reflection coefficient estimation are key parameters to use the inversion of the amplitude versus offset (AVO) curves for the estimation of the layer parameters. The theoretical results were compared to the results of FDTD simulations, performed with GprMax2D, and to laboratory measurements, performed on concrete slabs or sand containing thin layers. [less ▲]

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See detailUse of contaminated recycled aggregates for concrete design: properties and durability
Courard, Luc ULg; Michel, Frédéric ULg; Debieb, Farid

in Zajc, Andrej (Ed.) Doseganje posebnih lastnosti betonov z uporabo odpadlih materialov (2012, May 23)

Construction waste management is a quite important economic and environmental deal for our societies. More than 2 million tons demolition and construction wastes are annually produced only in Wallonia ... [more ▼]

Construction waste management is a quite important economic and environmental deal for our societies. More than 2 million tons demolition and construction wastes are annually produced only in Wallonia, Southern Region of Belgium; recycling has clearly to be promoted. Roller Compacted Concrete (RCC) is a special dry concrete made of aggregates, water and low quantity of cement, laid down and compacted like a soil, for the construction of massive structures like dams or large horizontal surfaces like road foundations. Replacement of natural aggregates by concrete road recycled aggregates in the mix design of concrete is a solution to decrease nature depletion. Natural concrete slabs were cured in water, sea water, chloride solutions or sulphate solutions and then crushed to obtain virgin and contaminated (polluted) recycled aggregates. The aim of this research is the total replacement (100% coarse and fine) of natural aggregates (NA) by recycled concrete aggregates (RA) in the composition of a roller compacted concrete. The natural and recycled aggregates are characterised and compared. The mechanical properties and durability performances of concrete with contaminated RA are analysed. The experimental results showed that the polluted RA are much richer in chlorides than in sulphates and are leached if they are soaked in water. Significant differences were observed between the properties of original and new concrete and the results demonstrated the need of taking these contaminations into account. [less ▲]

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See detailQuels critères de choix pour les matériaux de demain?
Courard, Luc ULg

Scientific conference (2012, May 09)

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See detailChangements dans l’art de construire: le choix des matériaux
Courard, Luc ULg

Conference (2012, April 25)

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Peer Reviewed
See detailStatic Detection of Thin Layers into Concrete with Ground Penetrating Radar
Van der Wielen, Audrey ULg; Courard, Luc ULg; Nguyen, Frédéric ULg

in Restoration of Buildings and Monuments = Bauinstandsetzen und Baudenkmalpflege (2012), 18(3/4), 247-254

Ground Penetrating Radar (GPR) is a nondestructive technique particularly well adapted to the inspection of concrete structures and can help to determine the structure inner geometry or to detect damaged ... [more ▼]

Ground Penetrating Radar (GPR) is a nondestructive technique particularly well adapted to the inspection of concrete structures and can help to determine the structure inner geometry or to detect damaged areas. When the GPR is used on structures containing thin layers, for example the sealing layer of a concrete bridge deck or the void into a masonry wall, it is important for the radar user to know the minimum thickness required to detect and estimate the thickness of those layers. The theory of thin layer detection is based on a sine wave but, in reality, most commercial GPR systems emit a large frequency band wavelet, which undergoes attenuation into the layer. To analyze the influence of those realistic conditions on the reflection coefficient of a thin layer, we combined experimental measurements and numerical FDTD simulations. The experimental results matched the numerical predictions well, presenting a fast attenuation compared to the theoretical predictions. Nevertheless, for thicknesses inferior to λ/11, the reflection coefficient could still be considered as linearly dependent of the thickness to wavelength ratio. [less ▲]

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See detailEffet de l'empilement et de la forme des additions dans les propriétés des liants à matrice cimentaire
He, Huan; Courard, Luc ULg; Michel, Frédéric et al

in Georgin, Jean-François (Ed.) Compte-rendu des Journées Scientifiques du (RF)2B (2012)

Cement blending with mineral admixtures, especially with by-product or waste product powder, can effectively reduce consumption of cement and promote the ecology. Recently, an innovative concept was ... [more ▼]

Cement blending with mineral admixtures, especially with by-product or waste product powder, can effectively reduce consumption of cement and promote the ecology. Recently, an innovative concept was proposed to replace of “coarse” cement grains by the inert fillers for sustainable cement in the low w/c concrete cement. As a basic mechanism, particle packing plays an important role in such replacement or blending. In the first part of study, the paper discusses the particle packing aspect of cement grains, limestone filler (LF) and LF blended cement. The new developed wet packing method and a dry packing method are proposed for the evaluation purpose. Particle size distributions (PSDs) and particle shape of different powders are firstly characterized by an advanced image analysis system. The paper presents results of packing tests with the influences of PSD, particle shape, cement type, vibration, mixing, superplasticizer (SP), blending proportions, etc. The advantages and limitations of two packing methods are also discussed in this paper. [less ▲]

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Peer Reviewed
See detailShape simulation of granular particles in concrete and applications in DEM
Huan, He; Stroeven, Piet; Pirard, Eric ULg et al

in Brandt, A.M.; Olek, J.; Glinicki, L.A. (Eds.) et al Proceedings of the International Symposium Brittle Matrix Composites 10 (2012)

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Peer Reviewed
See detailSupplementary Cementitious Materials for Concrete: Characterization Needs
Juenger, Maria; Provis, John L.; Elsen, Jan et al

in Proceedings of the XXI International Materials Research (2012)

A wide variety of materials are currently used as supplementary cementitious materials (SCMs) for concrete, including natural materials and byproducts from various industries. Historically, natural SCMs ... [more ▼]

A wide variety of materials are currently used as supplementary cementitious materials (SCMs) for concrete, including natural materials and byproducts from various industries. Historically, natural SCMs, mostly derived from volcanic deposits, were common in concrete. In recent years, the dominant SCMs have been industrial by-products such as fly ash, ground granulated blast furnace slag (GGBFS), and silica fume. There is currently a resurgence of research into historic and natural SCMs, as well as other alternative SCMs for many reasons. The primary benefits of SCM use in improvement of long-term mechanical performance, durability, and sustainability are widely accepted, so local demand for these materials can exceed supply. This paper describes some of the SCMs that are attracting attention in the global research community and the properties and characteristics of these materials that affect their performance. Special attention is paid to the importance and demands of material characterization. Many SCMs do not necessarily lend themselves to characterization methods used in standardized test methods, which sometimes fail to describe the properties that are most important in predicting reactivity. [less ▲]

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Peer Reviewed
See detailFly ash polymer concrete quality assessment using ultrasonic method
Garbacz, Andzej; Sokolowska, Johanna; Lutomirski, Arkadiusz et al

in Ozkul, M.H. (Ed.) Proceedings of the 7th Asian Symposium of Polymers in Concrete (2012)

Polymer concretes appear as useful materials for manufacturing precast elements as well as for repair and protection of building structures. In both cases, there is a need for quality control and ... [more ▼]

Polymer concretes appear as useful materials for manufacturing precast elements as well as for repair and protection of building structures. In both cases, there is a need for quality control and diagnosis during service life as well. Therefore the development of nondestructive assessment methods is an important issue. Ultrasonic methods are among the most common nondestructive techniques used in material science and industry. The aim of the paper was to analyze the usability of ultrasonic methods for assessing properties of polymer concretes modified with fly ashes. In the paper the effects of substitution of microfiller with fly ash in polyester and vinyl ester concretes on ultrasonic wave propagation are presented. Compositions of tested fly ash polymer concretes were determined using material optimization approach. Propagation of ultrasonic wave was characterized using wave velocity and a frequency spectrum characteristic. As a result, regression functions for ultrasonic evaluation of fly ash polymer concrete are proposed. Those functions can be used to develop reference curves for calibration procedures for this kind of composites. [less ▲]

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Peer Reviewed
See detailTopography evaluation methods for concrete substrates: parametric study
Courard, Luc ULg; Garbacz, Andrzej; Bissonnette, Benoît

in Alexander, Mark (Ed.) Concrete Repair, Rehabilitation and Retrofitting III (2012)

Research projects performed at the University of Liege, Laval University and the Warsaw University of Technology have pointed out the importance of taking care about the surface roughness of concrete ... [more ▼]

Research projects performed at the University of Liege, Laval University and the Warsaw University of Technology have pointed out the importance of taking care about the surface roughness of concrete substrate with regards to the adhesion of repair materials. This paper wants to make a State-of-Art on this specific problem: surfometry methods, interface analysis, adhesion measurements, …etc are presented, interpreted and compared. Surfology, which is a more wide concept, contributes to understand what will make the contact effective or not, and allow interactions of variable intensities between the materials. Different scales of observation – micro to macro - are needed to exactly represent what happens when materials are put into contact. [less ▲]

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Peer Reviewed
See detailInfluence of the reuse of OSB and marine plywood formworks on concrete surface aesthetics
Courard, Luc ULg; Martin, Marie; Goffinet, Cécile et al

in Materials and Structures (2012), 45(9), 1331-1343

Concrete surface quality becomes more and more important because aesthetics requirements tend to spread over a wide variety of construction works. Even if it is difficult to clearly define what is ... [more ▼]

Concrete surface quality becomes more and more important because aesthetics requirements tend to spread over a wide variety of construction works. Even if it is difficult to clearly define what is beautiful or not, existing techniques maybe used to quantify aesthetic properties of concrete. As they mainly depend on formwork, the research project focuses on the reuse of two types of panels – plywood and OSB – and two types of release agents – vegetal and mineral oils. Evolution of surface properties is measured through lightness and absorption. For plywood formworks, beyond 80 reuses, a modification of surface quality is noticed; this is only 50 for OSB panels. For both types of formworks, the release oil doesn’t seem to have a major influence on formwork absorption. It is also observed that alkalis cause early degradation of the panels: release agents are not always efficient to avoid this phenomenon. Finally, if reuse doesn’t have any influence on the absorption of the plywood formworks, it is not the case for OSB formworks. [less ▲]

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Peer Reviewed
See detailComparison of Destructive Methods to Appraise the Mechanical Integrity of a Concrete Surface
Courard, Luc ULg; Bissonnette, Benoît; Vaysburd, Alex et al

in Concrete Repair Bulletin (2012), 25(4), 22-30

Depending on the technique being used, the concrete removal operation prior to repair can be harmful to the residual concrete skin left on the structure. Whenever a tight bond between the repair and the ... [more ▼]

Depending on the technique being used, the concrete removal operation prior to repair can be harmful to the residual concrete skin left on the structure. Whenever a tight bond between the repair and the old concrete is required, the soundness of the prepared surface should thus be assessed. Although this is widely recognized, there is no standard method intended to characterize the integrity of a concrete substrate after concrete removal. This paper presents the results of an investigation intended to assess and compare quantitatively different test methods, namely the Schmidt rebound hammer, the pull-out test and the pull-off test, to evaluate superficial mechanical integrity of a substrate after concrete removal operations. Although it does not yield a precise evaluation of compressive strength, the Schmidt rebound hammer test is recognized as a useful tool for performing quick surveys to assess concrete uniformity. The pull-off test is very well correlated with the splitting-tensile test, but it is not suited for vertical and overhead surfaces. The Capo pull-out test has limited interest for surface preparation, as it is applicable to flat surfaces only. Conversely, the accelerated pull-out test showed interesting potential as a simple and relatively rapid means for assessing the mechanical integrity of a concrete surface prior to repair for any type of concrete surface. More work is definitely required to refine the procedures and develop performance criteria. Nevertheless, it appears from the results generated in this study that the combination Schmidt hammer / pull-off test could fill the needs for the evaluation of horizontal surfaces after concrete removal, while the combination Schmidt hammer / accelerated pull-out test could be used effectively on vertical and overhead surfaces. [less ▲]

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See detailEffet de l’empilement et de la forme des additions sur les propriétés des liants à matrice cimentaire
He, Huan; Courard, Luc ULg; Michel, Frédéric ULg et al

in Georgin, Jean-François (Ed.) Recueil des communications des journées scientifiques du (RF)²B (2012)

Mélanger le ciment avec des additions minérales, en particulier avec des sous-produits industriels, permet de réduire efficacement la consommation de ciment et de réduire son impact environnemental ... [more ▼]

Mélanger le ciment avec des additions minérales, en particulier avec des sous-produits industriels, permet de réduire efficacement la consommation de ciment et de réduire son impact environnemental. Récemment, un concept novateur a été proposé en vue de remplacer les plus gros grains de ciment par les charges inertes, en vue du développement d’un ciment durable. En tant que mécanisme de base, l’empilement des particules joue un rôle important dans le remplacement ou le mélange. Dans la première partie de l'étude, l’empilement des grains de ciment, de filler calcaire (LF) et de ciment mélangé est abordé. Une nouvelle méthode, basée sur l’empilement en phase humide, est comparée à une méthode d'empilement à sec. La distribution de taille des particules (PSD) et la forme des particules des différentes poudres sont caractérisées sur base d’un système d'analyse d'image avancée. Le document présente les résultats des tests d’empilement avec l’influence du paramètre PSD, de la forme des particules, du type de ciment, de l’énergie de vibration, du mélange et du superplastifiant (Sp). Les avantages et les limites des deux méthodes sont également discutés. [less ▲]

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Peer Reviewed
See detailParticle packing density and limestone fillers for more sustainable cement
He, Huan ULg; Courard, Luc ULg; Pirard, Eric ULg

in Key Engineering Materials [=KEM] (2012), 517

Cement blending with mineral admixtures, especially with byproduct or waste product powder, can effectively reduce consumption of cement and promote the ecology. Recently, an innovative concept was ... [more ▼]

Cement blending with mineral admixtures, especially with byproduct or waste product powder, can effectively reduce consumption of cement and promote the ecology. Recently, an innovative concept was proposed to replace of “coarse” cement grains by the inert fillers for sustainable cement in the low w/c concrete cement. As a basic mechanism, particle packing plays an important role in such replacement or blending. In the first part of study, the paper discusses the particle packing aspect of cement grains, limestone filler (LF) and LF blended cement. The new developed wet packing method and a dry packing method are proposed for the evaluation purpose. The paper presents results of packing tests with the influences of PSD, cement type, vibration, mixing, blending proportions, etc. The advantages and limitations of two packing methods are also discussed in this paper. [less ▲]

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