Thesis (M.Sc)-Cairo University, 2025.

Bibliography: pages 75-80.

This study evaluates recycled autoclave-aerated concrete aggregate (AACA) as a
sustainable substitute for natural coarse aggregate (NCA) in structural concrete. Sixteen
mixtures spanning 0–100% AACA were produced, including optimized variants with
silica fume (SF), tuned coarse-to-fine aggregate ratios (C/F), and hooked/corrugated steel
fibers. A comprehensive program measured slump, dry density,
compressive/splitting/flexural strengths, UPV, Schmidt rebound, water absorption,
sorptivity, abrasion, and impact on cylinders and beams. Embodied energy for manual
AACA processing was quantified experimentally via real-time metabolic energy
expenditure to enable an energy-based sustainability appraisal. Increasing AACA
generally reduced mechanical performance and increased transport properties. Targeted
optimization mitigated penalties: SF densified the paste/ITZ and lowered transport, C/F
tuning improved packing and reduced capillary connectivity, and steel fibers enhanced
post-crack behavior and impact resistance. Select 75% AACA + 1% steel-fiber mixes
achieved f′c ≥ 17 MPa with density < 1920 kg/m³ (meeting ACI 213R-14 lightweight
criteria), while several ~30–50% AACA mixes met the CSA A23.1/23.3 structural
strength threshold (f′c ≥ 20 MPa) within semi-lightweight density bands (1850–2150
kg/m³), supporting AACA’s use in lightweight/semi-lightweight applications when
paired with moisture control, SF, C/F optimization, and fibers.

تبحث هذه الدراسة جدوى استخدام ركام الخرسانة الخلوية المُعالجة بالأوتوكلاف والمعاد تدويره (AACA) كبديل مستدام للركام الخشن الطبيعي في الخرسانة الإنشائية. تم تطوير 16 خلطة خرسانية بنسب إحلال مختلفة لـ AACA (من 0% إلى 100%)، مع تطبيق تحسينات من خلال استخدام غبار السيليكا (SF)، وتعديل نسبة الركام الخشن إلى الناعم (C/F)، وتسليح الخلطات بألياف فولاذية خطّافية ومموجة.شمل التقييم خصائص الخرسانة في حالتيها الطازجة والمتصلدة، بما في ذلك: الهبوط، الكثافة الجافة، مقاومة الضغط، الشد غير المباشر، الانثناء، سرعة الموجات فوق الصوتية (UPV)، رقم ارتداد شميدت، الامتصاص الكلي، الامتصاصية الشعرية، مقاومة البري، ومقاومة الصدم. كما تم قياس الطاقة المطلوبة لإعادة تدوير AACA تجريبيًا لتحليل الجدوى البيئية.أظهرت النتائج أن زيادة نسبة إحلال AACA تؤدي إلى تراجع في الأداء الميكانيكي وارتفاع في النفاذية نتيجة لبنيته الخلوية عالية المسامية. ومع ذلك، ساهمت استراتيجيات التحسين (SF، الألياف الفولاذية، ضبط C/F) في تقليل هذه الآثار وتحقيق تحسّن في الأداء، مما يجعلها مناسبة لمتطلبات الخرسانة خفيفة الوزن. كما أثبتت خلطات أخرى فعالية مقبولة للاستخدامات الإنشائية.

Issues also as CD.

Text in English and abstract in Arabic & English.