Thermoplastic Consolidation of Emerald Mining Waste Into Cement-Free Mineral–Polymer Composite Bricks

Hélio Elias da Silva; Nelson Roberto Antoniosi Filho

doi:10.58915/aset.v5i2.3278

Authors

Hélio Elias da Silva Federal University of Goiás, Brazil
Nelson Roberto Antoniosi Filho Federal University of Goiás, Brazil

DOI:

https://doi.org/10.58915/aset.v5i2.3278

Keywords:

Composite, Free-cement brick, Emerald, Recycling, Thermoplastic

Abstract

This study investigates the feasibility of manufacturing sustainable cement-free composite bricks from emerald mining waste using recycled polyester fabric scraps and post-consumer PET powder as thermoplastic binding agents. The manufacturing process comprised raw material characterization, material proportioning, homogenization, compaction, thermal treatment, and demolding. The physical and mechanical performance of the composites was evaluated through water absorption and compressive strength tests. The best-performing formulation achieved a characteristic compressive strength of 3.53 MPa and a characteristic water absorption of 7.62%, meeting the performance requirements specified in ASTM C129 for masonry units. The results demonstrate that emerald mining waste can be successfully transformed into value-added construction materials through a cement-free consolidation process employing recycled polymeric binders. This approach simultaneously promotes the valorization of mining, textile, and plastic wastes while reducing the consumption of virgin raw materials and eliminating the use of Portland cement. Overall, the developed composite shows considerable potential as a sustainable construction material by contributing to circular economy strategies and supporting the United Nations Sustainable Development Goals related to responsible consumption and production and sustainable cities and communities.

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