An evaluation of the increased expansion of clay aggregates fired at 1300 °C to maximize lightness for non-structural concrete

Abstract

This work presents the production of expanded clay aggregates (EA) by firing at 1300 °C (EA/1300), a high temperature for EA production. Therefore, the material was produced in an attempt to maximize lightness. Initially, it was characterized the natural clay and the expanded clay aggregate. The EA/1300 had a density of 0.56 kg/dm3 and a strength of 0.13 MPa, reaching an expansion of 645%, while the EA/1250, clay aggregate fired at 1250 °C and produced for comparison, had a density of 0.85 kg/dm3, a strength of 0.80 MPa, and an expansion of 415%. Subsequently, it was made a lightweight concrete (LC/1300) evaluating its physical and mechanical properties. The LC/1300 had an average compressive strength of ∼4 MPa, and a density of 1.22 kg/dm3. The LC/1250 had a density of 1.43 kg/dm3 and a compressive strength of ∼10 MPa. Despite the strength reduction, it was concluded that EA/1300 can be a viable material for the production of lightweight concrete (LC), particularly as concrete artifacts, non-structural blocks, void filling, and in thermal and acoustic insulation applications. This novel material showed low density, with a reduction of 15% in relation to the LC/1250, maintaining the properties of lightweight concrete with EA – chemical inertness and fireproof – and with a strength higher than commercial lightweight concrete with polymeric aggregates. Este trabajo presenta la producción de áridos ligeros de arcilla expandida (EA) mediante cocción a 1.300 °C (EA/1300), una temperatura alta para la producción de EA. Por lo tanto, el material se produjo en un intento de maximizar la ligereza. Inicialmente, se caracterizaron la arcilla natural y el árido ligero. El EA/1300 tuvo una densidad de 0,56 kg/dm3 y una resistencia de 0,13 MPa, alcanzando una expansión de 645%, mientras que el EA/1250, producido con el árido ligero de arcilla cocido a 1.250 °C, tuvo una densidad de 0,85 kg/dm3, una resistencia de 0,80 MPa y una expansión del 415%. Posteriormente se elaboró un hormigón ligero (LC/1300) y se evaluaron sus propiedades físicas y mecánicas. El LC/1300 tenía una resistencia a la compresión promedio de ∼4 MPa y una densidad de 1,22 kg/dm3. A modo de comparación, el LC/1250 tenía una densidad de 1,43 kg/dm3 y una resistencia a la compresión de ∼10 MPa. A pesar de la reducción de la resistencia, se concluyó que el EA/1300 puede ser un material viable para la producción de, particularmente como elementos prefabricados de hormigón, bloques no estructurales, relleno de huecos y en aplicaciones de aislamiento térmico y acústico. Este nuevo material mostró una baja densidad, con una reducción del 15% en relación al LC/1250, manteniendo las propiedades del hormigón ligero con EA – inercia química e ignífugo – y con una resistencia superior al hormigón ligero comercial con áridos poliméricos.

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