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Life cycle assessment of cost-optimized buttress earth-retaining walls: a parametric study

s09596526Nos acaban de publicar un artículo que versa sobre la evaluación del ciclo de vida de muros óptimos de contrafuertes. En este estudio se han analizado 30 muros optimizados de varias alturas (4-13 m), con terrenos de distintas capacidades portantes (0,2; 0,3 y 0,4 MPa). Os paso la referencia, el resumen y el enlace al artículo. Espero que os sea de interés.

NOTICIA: Hasta el 21 de diciembre de 2016 podéis descargaros gratis el artículo directamente en:

http://authors.elsevier.com/a/1Tz-03QCo9JQWX

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Highlights

  • A life cycle assessment over 30 optimized earth-retaining walls is conducted
  • Concrete presents the highest contribution to all impact categories
  • Steel significance on every impact increases with wall size
  • The recycling rate influences each impact category to different degrees
  • Savings on abiotic resource depletion with 70% recycled steel are about 72%

 

l-31-fig31-3-counterfort-retaining-wallsAbstract:

In this paper life cycle assessments are carried out on 30 optimized earth-retaining walls of various heights (4–13 m) and involving different permissible soil stresses (0.2, 0.3 and 0.4 MPa) in Spain. Firstly, the environmental impacts considered in the assessment method developed by the Leiden University (CML 2001) are analyzed for each case, demonstrating the influence of the wall height and permissible soil stress. Secondly, this paper evaluates the contribution range of each element to each impact. The elements considered are: concrete, landfill, machinery, formwork, steel, and transport. Moreover, the influence of the wall height on the contribution of each element over the total impact is studied. This paper then provides the impact factors per unit of concrete, steel, and formwork. These values enable designers to quickly evaluate impacts from available measurements. Finally, the influence of steel recycling on the environmental impacts is highlighted. Findings indicate that concrete is the biggest contributor to all impact categories, especially the global warming potential. However, the steel doubles its contribution when the wall heights increase from 4 m to 13 m. Results show that recycling rates affect impacts differently.

Keywords

Life cycle assessmentRetaining wallSustainability; Buttressed wall

Referencia:

ZASTROW, P.; MOLINA-MORENO, F.; GARCÍA-SEGURA, T.; MARTÍ, J.; YEPES, V. (2017). Life cycle assessment of cost-optimized buttress earth-retaining walls: a parametric study. Journal of Cleaner Production, 140:1037-1048. DOI: 10.1016/j.jclepro.2016.10.085

 

 

9 noviembre, 2016
 
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Life-cycle emissions of reinforced concrete made with blended cements

GARCÍA-SEGURA, T.; YEPES, V.; ALCALÁ, J. (2014). Life-cycle emissions of reinforced concrete made with blended cements. 18th International Congress on Project Management and Engineering. 16-18 de julio, Alcañiz (Teruel).

Abstract

This communication analyzes the CO2 emissions during the production, construction, use and demolition of a reinforced concrete (RC) column made with blended cement. Likewise, the influence of carbonation and durability is examined. Portland cement production was the responsible for about 76% of the production and construction emissions in the RC column. Thus, the use of fly ash and blast furnace slag as a clinker replacement was studied for CO2 reduction. However, these types of cement have two characteristics that penalized their sustainability. CO2 capture by carbonation was reduced between 20% and 80% due to the blended cement use, and service life was about 10% shorter. Results proved the influence of carbonation during the use and reuse as gravel in land filling. Even so, this study confirms that the use of blended cements reduces the annual emissions.

Keywords

Life-cycle; fly ash; blast furnace slag; carbonation; durability.

17 julio, 2014
 
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Life-cycle greenhouse gas emissions of blended cement concrete including carbonation and durability

Emisiones de gases de efecto invernadero a lo largo del ciclo de vida de hormigones con cementos con adiciones considerando la carbonatación y la durabilidad

GARCÍA-SEGURA, T.; YEPES, V.; ALCALÁ, J. (2014). Life-cycle greenhouse gas emissions of blended cement concrete including carbonation and durability. The International Journal of Life Cycle Assessment, 19(1):3-12. DOI 10.1007/s11367-013-0614-0

carbonatación

Carbonatación del hormigón, que al bajar el Ph del hormigón, puede llevar a la corrosión de la armadura

Los cementos con adiciones utilizan ciertos subproductos de desecho para reemplazar el cemento Portland, el principal contribuyente a las emisiones de CO2 en la fabricación de hormigón. El objetivo de este estudio es determinar si la reducción de la durabilidad y la reducción de la carbonatación de los hormigones con cementos con adiciones compensan las menores emisiones en su producción. Este estudio evalúa las emisiones y la captura de CO2 en una columna de hormigón armado durante su vida útil y después de su demolición y reutilización como grava de relleno. El deterioro del hormigón debido a la carbonatación y la inevitable corrosión de las armaduras, terminan con la vida útil de la estructura. Sin embargo, la carbonatación continúa incluso después de la demolición, debido a la mayor superficie expuesta del material reciclado. Los resultados indican que los hormigones fabricados con cemento Portland, con adiciones de cenizas volantes silíceas (35% FA) y con escoria siderúrgicas granuladas de alto horno (80% BFS), capturan un 47, 41 y 20%, respectivamente, de las emisiones de CO2. La vida de servicio de cementos con altas cantidades de adiciones, como CEM III/A (50 % BFS), CEM III/B (80 % BFS), y CEM II/BV (35 % FA), es aproximadamente un 10 % más corta, debido al mayor coeficiente de velocidad de carbonatación. En comparación con el cemento Portland, y a pesar de una menor captura de CO2 y de vida útil, el CEM III/B emite un 20 % menos de CO2 al año. Se concluye que la adición de FA al cemento Portland, en lugar de BFS, conduce a menores emisiones, pues FA necesita menos procesamiento después de ser recogido, y las distancias de transporte son generalmente más cortas. Sin embargo, las mayores reducciones se lograron usando BFS, debido a que se puede reemplazar una cantidad mayor de cemento. Los cementos con adiciones emiten menos CO2 al año durante el ciclo de vida de una estructura, a pesar de que dicha adición reduce notablemente la vida útil. Si el hormigón se recicla como grava en relleno, la carbonatación puede reducir las emisiones de CO2 a la mitad. El caso estudiado demuestra cómo se pueden utilizar los resultados obtenidos.

Tabla

Tabla

 

Resultados interesantes:

  •  La vida de servicio de cementos con altas cantidades de adiciones, como CEM III/A (50 % BFS), CEM III/B (80 % BFS), y CEM II/BV (35 % FA), es aproximadamente un 10 % más corta, debido al mayor coeficiente de velocidad de carbonatación.
  • CEM III/B emite un 20% menos de CO2 anual que el CEM Portland, a pesar de que tiene una vida útil menor y que recarbonata mucho menos. En valores de emisiones absolutas, CEM III/B emite un 28% menos que el CEM Portland. También es verdad que este cemento se recomienda en para hormigón en masa y armado de grandes volúmenes, como presas de hormigón vibrado o cimentaciones de hormigón armado. No es utilizable para hormigón de alta resistencia, hormigón prefabricado u hormigón pretensado.
  • Si el hormigón se recicla como grava en relleno, la carbonatación puede reducir las emisiones de CO2 a la mitad.

 

Grandes volúmenes de hormigón vibrado

Abstract

Purpose Blended cements use waste products to replace Portland cement, the main contributor to CO2 emissions in concrete manufacture. Using blended cements reduces the embodied greenhouse gas (GHG) emissions; however, little attention has been paid to the reduction in CO2 capture (carbonation) and durability. The aim of this study is to determine if the reduction in production emissions of blended cements compensates for the reduced durability and CO2 capture.

Methods This study evaluates CO2 emissions and CO2 capture for a reinforced concrete (RC) column during its service life and after demolition and reuse as gravel filling material. Concrete depletion, due to carbonation and the unavoidable steel embedded corrosion, is studied, as this process consequently ends the concrete service life. Carbonation deepens progressively during service life and captures CO2 even after demolition due to the greater exposed surface area. In this study results are presented as a function of cement replaced by fly ash (FA) and blast furnace slag (BFS).

Results and discussion Concrete made with Portland cement, FA blended cement (35% FA) and BFS blended cement (80% BFS) captures 47%, 41% and 20% of CO2 emissions, respectively. The service life of blended cements with high amounts of cement replacement, like CEM III/A (50% BFS), CEM III/B (80% BFS) and CEM II/B-V (35% FA), was about 10% shorter given the higher carbonation rate coefficient. Compared to Portland cement and despite the reduced CO2 capture and service life, CEM III/B emitted 20% less CO2 per year.

Conclusions To obtain reliable results in a Life-cycle Assessment (LCA) it is crucial to consider carbonation during use and after demolition. Replacing Portland cement with FA, instead of BFS, leads to a lower material emission factor since FA needs less processing after being collected, and transport distances are usually shorter. However, greater reductions were achieved using BFS since a larger amount of cement can be replaced.

Recommendations and perspectives Blended cements emit less CO2 per year during the life-cycle of a structure, although a high cement replacement reduces the service life notably. If the demolished concrete is crushed and recycled as gravel filling material, carbonation can cut CO2 emissions by half. A case study is presented in this paper demonstrating how the results may be utilized.

Keywords

Life-Cycle, CO2 emission, blended cement, carbonation, durability, recycled concrete.

Link: http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs11367-013-0614-0

4 julio, 2013
 
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Universidad Politécnica de Valencia