Durability assessments of limestone mortars containing polypropylene fibres waste

Abstract

The main objective of this study is the assessment of the ability of limestone mortars to resist to different chemical attacks. The ability of polypropylene (PP) fibres waste used as reinforcement of these concrete materials to enhance their durability is also studied. Crushed sand 0/2 mm which is a fine limestone residue obtained by the crushing of natural rocks in aggregates industry is used for the fabrication of the mortar. The fibres used, which are obtained from the waste of domestic plastic sweeps’ fabrication, have a length of 20 mm and a diameter ranging between 0.38 and 0.51 mm. Two weight fibres contents are used, 0.5 and 1%. The durability tests carried out in this investigation included the water absorption by capillarity, the mass variation, the flexural and the compressive strengths of the mortar specimens immersed for 366 days in 5% sodium chloride, 5% magnesium sulphate and 5% sulphuric acid solutions. A mineralogical analysis by X-ray diffraction (XRD) and a visual inspection are used for a better examination of the quality of tested mortars and for better interpretation of their behaviour in different solutions. The results indicate that the reinforcement of limestone mortar by PP fibres waste is an excellent solution to improve its chemical resistance and durability. Moreover, the presence of PP fibres waste does not affect significantly the water absorption by capillarity of mortar nether its mass variation, when exposed to chloride and sulphate solutions. While in sulphuric acid, the mass loss is higher with the presence of PP fibres waste, especially after an exposure of 180 days. The results reveal that these fibres have a considerable effect of the flexural and the compressive behaviour of mortar especially in acid solution, where a reduction of strength loss is observed. The mineralogical analysis confirms the good behaviour of mortar immersed in sulphate and chloride solutions; and shows that more gypsum is formed in mortar exposed to acid environment causing its rapid degradation. The visual observation reveals that only samples exposed to acid attack during 366 days have showed a surface damage extending over a depth of approximately 300 mu m.

TSC Opinion

L’intégration dans les mortiers et ciments de déchets plastiques fait l’objet de plus en plus de communications scientifiques. Les résultats montrent qu’au niveau technique c’est tout à fait faisable. Cette approche constitue une temporisation dans le cycle de vie des déchets plastiques, et reporte de plusieurs années la gestion de leur fin de vie. L’avantage est de pouvoir intégrer différents types de polymères sans que leur état de dégradation pose trop de problèmes pour le matériau final. Le reproche que nous faisons systématiquement à ce genre d’application et que l’érosion du matériau composite va générer des micro plastiques et que la gestion de fin de vie de ce matériau n’est pas prévue. En effet, que faire de ce mélange ciment plastique au moment de la déconstruction ? Est-ce qu’il sera possible de l’intégrer dans un mortier ou un ciment et donc de l’utiliser à nouveau ? Ces interrogations sont rarement prises en compte dans les études scientifiques. Sinon il y aurait beaucoup moins de projets visant à utiliser les ciments, les mortiers … comme des décharges permettant de faire disparaître des déchets de tout types difficilement gérables. De mémoire : les résidus d’incinérateur riche en métaux lourds, les résidus de l’industrie nucléaire faiblement radioactifs, les farines animales pour n’en citer que quelques-uns. Il ne s’agit donc pas de condamner cette approche technique mais d’intégrer une étude globale sur le risque du matériau composite et sur la méthode de gestion de sa fin de vie.