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2011ÄêÐÂÊ顶Eco-efficient Construction and Building Materials¡·
Eco-efficient Construction and Building Materials
Springer | ISBN 10: 0857298917 | 2011 | PDF | 255 pages | 5.4 MB
Eco-efficient Construction and Building Materials provides essential reading about materials for the construction industry in the twenty-first century. It covers the latest findings in the field, especially the toxicity aspects, embodied energy, construction and demolition wastes, the use of wastes in concrete, masonry units, materials reinforced with vegetable fibres, earth construction, the durability aspects, and also the importance of nanotechnology to the development of more environmentally-friendly materials. Based on more than nine hundred references, Eco-efficient Construction and Building Materials is of fundamental importance to academics, engineers and architects who are dedicated to the creation of a greener and more holistic construction industry.
Contents
1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Sustainable Development. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.3 Sustainable Construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.4 Eco-Efficient Construction and Building Materials . . . . . . . . . 9
1.5 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2 Toxicity of Construction and Building Materials . . . . . . . . . . . . . 19
2.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.2 Paints, Varnishes and Wood Impregnating Agents . . . . . . . . . 20
2.3 Plastics and Synthetic Adhesives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.4 Materials That Release Toxic Fumes During Fire. . . . . . . . . . 22
2.5 Radioactive Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.6 Asbestos-Based Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.7 Nanoparticles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.8 Lead Plumbing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.9 Leaching and Eco-Toxicity Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.10 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3 Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.2 Embodied Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.3 Materials That Reduce Energy Consumption . . . . . . . . . . . . . 40
3.3.1 Traditional Thermal Insulation Materials . . . . . . . . . . 40
3.3.2 Thermal Insulation Materials Based on
Natural Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
3.3.3 High Performance Thermal Insulation Materials. . . . . 43
3.3.4 Phase Change Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
3.4 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
4 Construction and Demolition (C&D) Wastes . . . . . . . . . . . . . . . . 51
4.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
4.2 Regulations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
4.3 C&D Waste Management Plan. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
4.4 Selective Demolition and Disassembly . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
4.5 On Site-Sorting and Recycling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
4.5.1 Recycling Gypsum-Based Materials . . . . . . . . . . . . . 66
4.5.2 Recycling Asbestos-Based Materials . . . . . . . . . . . . . 67
4.5.3 Recycling Concrete with a ¡®¡®Heating and
Rubbing Method¡¯¡¯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
4.6 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
5 Binders and Concretes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
5.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
5.2 Concretes with Pozzolanic By-Products. . . . . . . . . . . . . . . . . 77
5.2.1 Pozzolans, Pozzolanic Reaction and
Pozzolanic Activity. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
5.3 Concrete with Non Reactive Wastes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
5.3.1 Construction and Demolition Wastes . . . . . . . . . . . . 86
5.3.2 Vegetable Wastes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
5.3.3 Tyre Rubber Wastes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
5.3.4 Polyethylene Terephthalate Wastes . . . . . . . . . . . . . . 89
5.4 Concrete with Organic Polymers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
5.5 Self-Sensing Concrete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
5.6 Concretes Based on New Binders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
5.6.1 Sulfo-Aluminate Cement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
5.6.2 Magnesium Phosphate Cement. . . . . . . . . . . . . . . . . 96
5.6.3 Alkali-Activated Binders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
5.7 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
6 Masonry Units . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
6.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
6.2 Fired-Clay Bricks with Industrial Wastes. . . . . . . . . . . . . . . . 132
6.3 Unfired Units . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
6.4 Shape Optimization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
6.5 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
7 Cement Composites Reinforced with Vegetable Fibres . . . . . . . . . 143
7.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
7.2 Fibre Characteristics and Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
7.3 Matrix Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
7.4 Properties of Cement Composites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
7.4.1 Using Small Vegetable Fibres . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
7.4.2 Using Bamboo Rebars. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
7.5 Durability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
7.5.1 Matrix Modification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
7.5.2 Fibre Modification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
7.6 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
8 Earth Construction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
8.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
8.2 Techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
8.2.1 Rammed Earth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
8.2.2 Adobe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
8.2.3 Compressed Earth Blocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
8.3 Earth Stabilization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
8.3.1 On-Site Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
8.3.2 Laboratory Tests. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
8.3.3 Properties and Soil Classification . . . . . . . . . . . . . . . 167
8.3.4 Particle Size Correction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
8.3.5 Soil Stabilization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
8.4 Durability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
8.5 Eco-Efficiency Aspects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
8.5.1 Economic Advantages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
8.5.2 Non-Renewable Resource Consumption
and Waste Generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
8.5.3 Energy Consumption and Carbon Dioxide
Emissions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
8.5.4 Indoor Air Quality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
8.6 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
9 Durability of Binder Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
9.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
9.2 Pathology and Durability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
9.2.1 Concrete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
9.2.2 Renders Used in Ancient Buildings . . . . . . . . . . . . . 190
9.3 Concrete Conservation and Retrofitting . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
9.3.1 Measures to Minimize the Occurrence
of ASR in Concrete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
9.3.2 Concrete Surface Treatments . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
9.3.3 Electrochemical Techniques to Protection
or Repair Steel Corrosion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
9.3.4 Mortars for Concrete Structure Repairs . . . . . . . . . . . 196
9.4 Render Rehabilitation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
9.4.1 Materials Characterization and Design of Repair
Mortars . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
9.4.2 Reahabilitation of Gypsum Plasters. . . . . . . . . . . . . . 204
9.4.3 Air Lime Mortars with Vegetable Fat . . . . . . . . . . . . 205
9.4.4 Renders for Salt Laden Masonry Substrates . . . . . . . . 207
9.5 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208
10 Nanotechnology Achievements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
10.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
10.2 Cementitious Composites with Enhanced Strength and
Durability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
10.2.1 Investigation of Portland Cement Hydration
Products . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
10.2.2 Composites with Nanoparticles . . . . . . . . . . . . . . . . 216
10.3 Photocatalytic Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
10.3.1 Self-Cleaning Ability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218
10.3.2 Air Pollution Reduction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218
10.3.3 Bactericidal Capacity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224
10.4 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225
11 Selection Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231
11.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231
11.2 LCA of Construction and Building Materials . . . . . . . . . . . . . 231
11.3 Eco-Labels and Environmental Product Declarations . . . . . . . 233
11.4 Some Pratical Cases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
11.5 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239
Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241 |
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