Physico-mechanical behavior of clay bricks made from plastic waste

Abstract

This study aims to propose an innovative solution to two major challenges: the accumulation of plastic waste and the overreliance on traditional construction materials. The project involves reusing 1% of plastic waste in the production of dredged sediment bricks (DSB), with the goal of creating an alternative, economical, and eco-friendly building material. The methodology consisted of producing brick samples with and without plastic waste including clay (dredged sediments) and lime, followed by a series of physical and mechanical tests, including compressive and flexural strength, dry density, total and capillary water absorption. The properties of the soil used were evaluated through Atterberg limits, methylene blue value, and grain size analysis. The results showed that adding plastic significantly reduced water absorption, with a slight decrease in mechanical strength, making the bricks suitable for non-load-bearing walls. The study also highlights important environmental and economic benefits, such as reduced clay consumption, plastic waste valorization, and lower production costs. Key-words: Brick, Plastic waste, Clay, Lime, Mechanical strength, Total water absorption, Capillary absorption. II Résumé Cette étude vise à proposer une solution innovante à deux problèmes majeurs : l'accumulation des déchets plastiques et la dépendance excessive aux matériaux de construction traditionnels. Le projet consiste à réutiliser des déchets plastiques, à hauteur de 1 %, dans la fabrication de briques à base de sédiments de dragage (BSD), dans le but de produire un matériau de construction alternatif, économique et respectueux de l’environnement. La méthodologie adoptée repose sur la fabrication d’échantillons de briques avec et sans déchets plastiques incorporant l’argile (sédiments de dragage) et la chaux, suivie d’une série d’essais physiques et mécaniques, incluant la résistance à la compression et à la flexion, la densité, l’absorption d’eau totale et capillaire. Les propriétés du sol utilisé ont été caractérisées par des tests tels que les limites d’Atterberg, la valeur au bleu de méthylène et l’analyse granulométrique. Les résultats ont montré que l’ajout de plastique réduit significativement l’absorption d’eau, avec une légère baisse de la résistance mécanique, ce qui rend ces briques adaptées pour des murs non porteurs. L’étude met également en évidence des avantages environnementaux et économiques importants, notamment la réduction de l’utilisation de l’argile, la valorisation des déchets plastiques et la diminution des coûts. Mots clés : Brique, Déchets plastiques, Argile, Chaux, Résistance mécanique, Absorption d’eau totale, Absorption capillaire. III ملخص تهدف هذه الدراسة إلى إيجاد حل مبتكر لمشكلتين أساسيتين تواجهان البيئة وقطاع البناء، وهما :تراكم النفايات البالستيكية واالعتماد المفرط على المواد التقليدية في البناء. تمثلت فكرة المشروع في إعادة استخدام النفايات البالستيكية بنسبة %1 في صناعة الطوب رواسب المجروفة (DSB(، بهدف إنتاج مواد بناء بديلة، اقتصادية، وصديقة للبيئة. اعتمدت المنهجية على تحضير عينات من الطوب الطيني مع وبدون نفايات بالستيكية تحتوي على الطين( رواسب التجريف)والكلس .ثم إجراء سلسلة من االختبارات الفيزيائية والميكانيكية، شملت :مقاومة الضغط واالنحناء، الكثافة، واالمتصاص الكلي والشعري للماء .كما تم تحليل خصائص التربة المستعملة من خالل اختبارات حدود أتربرغ، وقيمة الميثيلين األزرق، والتحليل الحبيبي. أظهرت النتائج أن دمج النفايات البالستيكية قلل من امتصاص الماء بشكل ملحوظ، مع انخفاض طفيف في المقاومة الميكانيكية، مما يجعل هذه الطوب مالئ ًما لالستعمال في الجدران غير الحاملة. كما تبرز الدراسة فوائد بيئية واقتصادية هامة، تتمثل في تقليل استخدام الطين، وخفض التلوث البالستيكي، وتقليل التكاليف. الكلمات المفتاحية: الطوب، النفايات البالستيكية، الطين،الكلس، المقاومة الميكانيكية، االمتصاص الكلي للماء، االمتصاص الشعري.