The beneficial use of dredged marine sand as an alternative material for concrete.

Tesis doctoral de Jussara Limeira De Araujo

Within the field of construction and civil engineering, concrete is the most commonly used material, mainly due  to  the  favorable cost performance ratio provided by  this material.  in  order to reduce the impacts related to the concrete fabrication, numerous lines of research  consider the use of fly ash, silica fume and recycled aggregates; these have in common the use  of  a  constituent material  of  a  residual  character  for  the molding  of  a  new  concrete, which at the same time also favors an optimization of the existing resources.   on the other hand, one of the maintenance activities carried out  in  ports  is  dredging,  in order  to  maintain  the  suitable  functionality  conditions  for  sea  traffic;  this  leads  to  the extraction and stockpiling of  the material resulting  from dredging, which traditionally has been mainly used for beach regeneration.  within  this  general  framework,  the main  objective  of  this  doctoral  thesis  is  studying  the  potential use of  the  fine materials  resulting  from dredging as constituents of concrete. to  this end, a research has been carried out making use of dredged marine sand dms  from the port of sant carles de la rí pita and the port of barcelona. this research comprises two  main  levels of action: one concerns  the works carried out at  the  laboratory, and the other  concerns the execution of a pilot experience at an industrial scale  corresponding  to  the construction of a port pavement, under standard conditions of execution, at the port of sant  carles de la rí pita.  at the laboratory, the first step was the characterization of dms.  studies  at  the  level  of  paste, mortar and concrete were carried out. the reference used for the concrete was that of a standard concrete for port pavements. in these studies the main variable used was the percentage of dms to be used in order to reach a certain performance  framework  fresh behavior and hardened behavior.  dredged material dms was characterized following the directives  from  the  cedex recommendations  for  the management  of dredged material  in  spanish  ports  grain size  analysis, mineralogical  characterization,  determination  of  heavy metals,  determination  of the  content  in  organic  matter,  determination  of  total  polychlorobiphenyls  pcbs. likewise, the contents of chlorides and sulfates were also determined.  for  the  studies on pastes and mortars several  tests were carried out: normal consistency test, marsh  cone, mini  slump,  truncated  cone,  flexural  strength and compressive strength tests. during the studies concerning concrete, the following aspects were  characterized:  workability;  compressive,  flexural  and  splitting  tensile  strengths;  impact  and  abrasion strength; water penetration; capillary suction; and the volume of accessible pores.  the studies carried out on pastes and mortars have highlighted that even if the fineness of  the dredged material is higher than the fine fraction of the sands, its effect on the fresh state of the mixtures makes it impossible for a behavior such as addition to take place. on the other hand,  its  incorporation  as  corrective  sand  in percentages  of  substitution  of natural sand of up to 25% has proved to be effective, both as regards the behavior in fresh state and the behavior in hardened state.  the research carried out on concretes with partial substitution of natural sand by dredged  sand  have  highlighted  the  viability  of  achieving  the  reference  features with an optimum percentage of 25%.  the pilot experience at an industrial scale carried out in the port of sant carles de la rí pita has  highlighted  the  feasibility  of using dredged sediments in the  context  of  work site  conditions.  in  this  sense, with  respect  to  the  concrete with  a  compressive strength of 30  mpa used in the work, the concrete with dredged sand has followed the same sequence and the  same  means  of  execution  than  the  reference  one  stockpiling,  fabrication, transportation and placing showing no problems at all and maintaining  the  project features of the reference concrete.

Datos académicos de la tesis doctoral «The beneficial use of dredged marine sand as an alternative material for concrete.«

• Título de la tesis:  The beneficial use of dredged marine sand as an alternative material for concrete.
• Autor:  Jussara Limeira De Araujo
• Universidad:  Politécnica de catalunya
• Fecha de lectura de la tesis:  02/05/2011

Dirección y tribunal

• Director de la tesis
  • Luis Agulló Fité
• Tribunal
  • Presidente del tribunal: Antonio Aguado de cea
  • normando Perazzo barbosa (vocal)
  • María José Pelufo carbonell (vocal)
  • (vocal)