Materiales de Construcción (E-Journal)
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Mortero de cemento romano preparado mediante un proceso de mezcla multietapa
Full text linkRoman cement is the predecessor to modern Portland cement. Nowadays, it is a very promising product with lower CO2 emissions, frequently used to restore historical objects. However, there are still many practical problems as a setting that can be affected in several ways. One possibility is the multistage mixing of fresh mortar, a practical historical method that has not yet been scientifically investigated. This article presents an experimental study investigating the effect of multistage mixing on the properties of fresh and hardened mortar. The properties and structure of the mortar were compared with a reference mortar (retardened by citric acid). Multistage mixing affects fresh mortars with optimal consistency and a workability time of 120 minutes. The influence of mixing on the hydration process and structural formation is characterized by isothermal calorimetry and SEM. Comparison of reference and modified mixing mortars exhibits differences in hydration process, structure, and initial strength, but no significant effect at 90 days strength.El cemento romano es el predecesor del cemento Portland moderno. Actualmente es un producto muy prometedor con menores emisiones de CO2, utilizado con frecuencia para restaurar objetos históricos. Sin embargo, sigue presentando muchos problemas prácticos, como su fraguado que puede verse afectado de varias maneras. Una posibilidad es la mezcla multietapa de mortero fresco, un método histórico práctico que aún no se ha investigado científicamente. Este artículo presenta un estudio experimental en el que se investiga el efecto de la mezcla multietapa sobre las propiedades del mortero fresco y endurecido. Las propiedades y la estructura del mortero se compararon con las de un mortero de referencia (retardado con ácido cítrico). La mezcla multietapa afecta a morteros frescos con una consistencia óptima y un tiempo de trabajabilidad de 120 minutos. La influencia de la mezcla sobre el proceso de hidratación y la formación estructural se caracteriza por calorimetría isotérmica y SEM. La comparación de los morteros de mezcla de referencia y los morteros modificados muestra diferencias en el proceso de hidratación, la estructura y la resistencia inicial, pero ningún efecto significativo a los 90 días de resistencia
Proceso de formación mineral y beneficios ambientales del clínker de cemento belita-ye’elimita a partir de residuos sólidos industriales
Full text linkTo optimize resource utilization of bulk industrial solid waste and promote low-carbon production in the cement industry, the belite-ye’elimite cement (BSAC) clinker was prepared entirely from solid waste materials (carbide ash, coal gangue, steel slag, desulfurization gypsum). The mineral formation process of the clinker was systematically analyzed. Findings reveal that within the temperature range of 700-1100 ºC, the clinker primarily comprises transition minerals such as aluminosilicate, aluminate, calcium sulphosilicate. At 1100-1200 ºC, these phases gradually convert to dicalcium silicate (C2S) and ye’elimite (C4A3Š). Above 1200 ºC, changes in the minerals correlate to the structural and morphological evolution of C2S and C4A3Š crystals. However, beyond 1320 ºC, C2S exhibit an irregular morphology, and C4A3Š decomposes. BSAC prepared at 1260 °C met the mechanical requirements for 52.5 grade sulphoaluminate cement. Environmentally, BSAC clinker reduces energy consumption by 18% and carbon emissions by 65% compared to traditional Portland cement.Para optimizar el aprovechamiento de residuos sólidos industriales masivos y promover la producción baja en carbono en la industria cementera, se preparó un clínquer de cemento belita-ye’elimita (BSAC) exclusivamente con materiales residuales (ceniza de carburo, ganga carbonosa, escoria siderúrgica, yeso de desulfuración). Se analizó sistemáticamente el proceso de formación mineral del clínquer. Los resultados demuestran que dentro del rango de 700-1100 °C predominan minerales transitorios como aluminosilicatos, aluminatos y sulfoaluminatos cálcicos. Entre 1100-1200 °C, estas fases se transforman gradualmente en silicato dicálcico (C2S) y ye’elimita (C4A3Š). Por encima de 1200 °C, los cambios minerales se correlacionan con la evolución estructural y morfológica de los cristales de C2S y C4A3Š. Sin embargo, al superar 1320 °C, el C2S presenta morfología irregular y el C4A3Š se descompone. El BSAC sintetizado a 1260 °C cumple los requisitos mecánicos del cemento sulfoaluminoso grado 52.5, reduciendo un 18% el consumo energético y un 65% las emisiones de carbono comparado con el cemento Portland tradicional
Evaluación del comportamiento de reacción al fuego de los tableros aglomerados de madera: Estudio comparativo de tratamientos y revestimientos
Full text linkFires in buildings pose significant risks to property and human lives, making material selection crucial for fire safety. This study evaluates the fire reaction of wood agglomerate boards, both treated and untreated, under controlled heat exposure. The tested boards include untreated wood chipboard, chipboard with varnish, intumescent paint, Formica coating, and a fire retardant chipboard (Fimapan IGN E-Z-Finsa). Results indicate notable differences in weight loss and carbonization, with varnished chipboard performing the worst. Intumescent paint proved highly effective, forming a protective char layer that extended ignition time and reduced material degradation. The Electric Radiator test provided valuable insights into the combustion characteristics of these materials. Applying fire retardants, especially intumescent paint, markedly enhances the fire reaction properties of wood agglomerates, bolstering their safety in construction. This study underscores the critical role of material selection in fire safety and provides valuable data for developing more fire-resistant building materials.Los incendios en edificios suponen riesgos significativos para propiedades y vidas, haciendo crucial la selección de materiales para la seguridad contra incendios. Este estudio evalúa la reacción al fuego de tableros de aglomerado de madera, tratados y no tratados, bajo exposición controlada al calor. Se probaron tableros sin tratar, barnizados, con pintura intumescente, recubrimiento de Formica y retardante de fuego (Fimapan IGN E-Z-Finsa). Los resultados muestran diferencias en pérdida de peso y carbonización, siendo el barniz el menos eficaz. La pintura intumescente fue muy eficaz, formando una capa protectora que retrasó la ignición y redujo la degradación. La prueba del Radiador Eléctrico aportó datos sobre combustión. Los retardantes, especialmente la pintura intumescente, mejoran notablemente las propiedades de reacción al fuego de los aglomerados, reforzando su seguridad en construcción. Este estudio destaca la importancia de elegir materiales para la seguridad contra incendios y aporta datos para materiales más resistentes
Relación entre los coeficientes de difusión del radón y el oxígeno en hormigones OPC
Full text linkOne of the solutions used to limit radon in buildings is to install membrane-type barriers, a costly solution for large surfaces. As concrete often forms the building envelope with the ground, it is interesting to investigate its performance as a barrier, i.e. its radon exhalation, which depends on the radon diffusion coefficient and thickness. Experimentally obtaining the radon diffusion coefficient in concrete is complicated, so it would be useful to be able to use an analytical method for its estimation from parameters that are easier to obtain, such as the oxygen diffusion coefficient, which can be determined experimentally with less difficulty and could even be estimated analytically. This article describes a study carried out to establish the relationship between oxygen and radon diffusion coefficients in concrete with Ordinary Portland Cement, based on tests for various types of concrete.Una de las soluciones empleadas para limitar el radón en los edificios consiste en instalar barreras de tipo lámina, solución sin embargo costosa para grandes superficies. Puesto que el hormigón suele constituir la envolvente del edificio con el terreno, es interesante investigar sus prestaciones como barrera, es decir, su exhalación de radón, que depende del coeficiente de difusión del radón y del espesor. La obtención experimental del coeficiente de difusión del radón en el hormigón es complicada por lo que sería útil poder emplear un método analítico para su estimación a partir de parámetros más sencillos de obtener, como el coeficiente de difusión del oxígeno, que puede determinarse experimentalmente con menos dificultad e incluso podría estimarse analíticamente. Este artículo describe un estudio realizado para establecer la relación entre los coeficientes de difusión de oxígeno y radón en hormigón con Ordinary Portland Cement, basado en ensayos para varios tipos de hormigón
Investigación sobre el impacto de las partículas de caucho de desecho y las fibras de alcohol polivinílico (PVA) en las propiedades mecánicas estáticas y la resistencia al impacto del hormigón
Full text linkThis article examines the impact of rubber particles and PVA fibers on concrete’s static mechanical properties and impact resistance. It analyzes the mechanism of action through scanning electron microscopy (SEM). The findings demonstrate that as the percentage of rubber particles increases, the compressive strength, flexural strength, and tensile strength of concrete gradually decrease, while the increase in the number of PVA fibers shows a trend of first increasing and then decreasing. When adding 0.15% PVA fibers, the static mechanical properties of concrete are the best. The impact resistance of rubber particles is markedly superior to that of PVA fibers. Compared with normal concrete (NC), adding 0.2% PVA fiber increases the initial and final cracking impact energy (W1 and W2) by 82.72% and 83.33%. Furthermore, a 5% rubber particle replacement rate has been found to increase W1 and W2 by 154.32% and 157.14%, respectively. The two-parameter Weibull distribution function can effectively describe the impact life evolution of the specimen.Este artículo examina el impacto de las partículas de caucho y las fibras de PVA en las propiedades mecánicas estáticas y la resistencia al impacto del hormigón, analizando el mecanismo de acción mediante microscopía electrónica de barrido (SEM). Los hallazgos demuestran que a medida que aumenta el porcentaje de partículas de caucho, la resistencia a la compresión, la resistencia a la flexión y la resistencia a la tracción del hormigón disminuyen gradualmente, mientras que el aumento en el número de fibras de PVA muestra una tendencia a aumentar primero y luego disminuir dichas resistencias. Las mejores propiedades mecánicas estáticas del hormigón se logran al añadir un 0.15% de fibras de PVA. La resistencia al impacto de las partículas de caucho es notablemente superior a la de las fibras de PVA. En comparación con el hormigón normal (NC), añadir un 0.2% de fibra de PVA aumenta las energías de impacto inicial y final de fisuración (W1 y W2) en un 82.72% y un 83.33%, respectivamente. Además, se ha encontrado que una tasa de reemplazo de partículas de caucho del 5% aumenta W1 y W2 en un 154.32% y un 157.14%, respectivamente. La función de distribución de Weibull de dos parámetros puede describir eficazmente la evolución de la vida útil del impacto de la muestra
La resistividad eléctrica como ensayo no destructivo en la producción de durmientes de hormigón
Full text linkIn the production of concrete sleepers, it is common to verify that the concrete has the necessary strength for prestress forces release by testing cylinders cured at equivalent conditions. Considering that electrical resistivity measurements may assess the pore structure evolution of concrete, this study proposes the use of this technique to estimate concrete strength evolution at factory conditions. The use of non-destructive testing methods considerably simplifies and modernizes the industrial process, leading to a reduction in labor time and waste. This paper presents a testing protocol aimed at obtaining correlation graphs between concrete compressive strength and electrical conductivity. As the temperature, size and shape of samples may be variable, this paper also presents an innovative procedure to assess correction factors. This procedure is suitable when the liquid water content is high enough not to influence the resistivity measurement. The proposed method was validated at a factory, showing a high correlation.En la prefabricación de durmientes de hormigón se suele verificar la resistencia necesaria para la transferencia de tensiones de pretensado ensayando probetas cilíndricas curadas en condiciones equivalentes. Dado que la medida de resitividad eléctrica refleja cambios en la estructura de poros, este trabajo propone utilizar la resistividad como estimador de la evolución de la resistencia del hormigón. La utilización de este método no destructivo podría conducir a un proceso productivo más simple y moderno, reduciendo los tiempos de trabajo y residuos. Este trabajo presenta un protocolo para obtener curvas de correlación resistividad – resistencia a compresión. Dado que la temperatura y la forma y tamaño de las muestras puede ser variable, este trabajo presenta un procedimiento innovador para obtener factores de corrección. El procedimiento es válido cuando el contenido de agua líquida es suficientemente alto para no afectar la medida de resistividad. El procedimiento fue validado en fábrica, mostrando buena correlación
Evaluación de la resistencia al ataque físico por sulfatos de un hormigón ligero con arcilla expandida
Full text linkThe phenomenon of physical sulfate attack (PSA) is scarcely studied, particularly in lightweight concrete (LWC) comprising thermally expanded clay aggregate (TECA). The mass change and visual appearance as well as other physical properties, such as the compressive strength, equilibrium density, sorptivity, open porosity, and water conductivity, of the concrete samples were evaluated. Additionally, characterization techniques, such as X-ray fluorescence, X-ray diffraction, and scanning electron microscopy, were employed to identify the formed substances after sulfate exposition. Our results revealed a dual attack, by PSA and the chemical reactions that form the sulfates, in LWC and normal weight concrete (NWC). The higher the TECA content, the lower the compressive strength and the relative PSA resistance. However, with the improvement of cement paste, the aforementioned result was reversed. The relatively closed internal alveolar structure present in TECA did not host sodium sulfate crystals or other substances.El fenómeno de ataque físico por sulfatos (AFS) ha sido escasamente estudiado, especialmente para hormigones ligeros con áridos de arcilla térmicamente expandida (AEx). Se evaluaron cambio de masa, apariencia visual, resistencia a compresión, densidad de equilibrio, sorción, porosidad abierta y conductividad hidráulica, de muestras de hormigón. Además, se emplearon técnicas de caracterización, como fluorescencia de rayos X, difracción de rayos X y microscopía electrónica de barrido, para identificar las sustancias formadas después de exposición a sulfatos. Nuestros resultados muestran que durante el AFS ocurre un ataque dual, por AFS y por reacciones químicas en el hormigón ligero (CL) y en el de peso normal (CN). A mayor cantidad de AEx disminuye la resistencia a la compresión y al AFS. Pero, con la mejora de la pasta de cemento, el resultado se revirtió. La estructura alveolar interna relativamente cerrada de TECA no albergaba cristales de sulfato de sodio ni otras sustancias
Detección de fisuras superficiales en vigas de hormigón reforzado mediante procesamiento de imágenes digitales
Full text linkFabric Reinforced Cementitious Matrices (FRCMs) are effective for strengthening reinforced concrete structural members. This study investigates beam load-carrying capacity of the strengthened beam pre-pre-loaded to 25%, 50%, and 100% with control beam. Subsequently, the beams were strengthened with single, double, and three layers of glass fabrics using cement binder. Results showed that the beams pre-loaded with 25% and 50% increased in load-carrying capacity of strengthened beam with Glass Fabric Reinforced Cementitious Matrix (GFRCM). Beams pre-loaded with 100% increased the load capacity for the double and three layer of GFRCM. Deflection for all strengthened beams decreased, except the 100% pre-loaded beam with single layers. Finite element analysis (FEA) was used to model the strengthened beam, and results were compared with experimental results. Image processing techniques were adopted to identify the surface cracks that developed on the strengthened beams and ascertain the features of the cracks.Las matrices cementíceas reforzadas con tela (FRCM) son efectivas para fortalecer miembros estructurales de hormigón armado. Este estudio investiga la capacidad de carga de la viga reforzada precargada al 25%, 50% y 100%, con la viga de control. Las vigas se reforzaron con una, dos y tres capas de tela de vidrio utilizando ligante de cemento. Los resultados mostraron que las vigas precargadas al 25% y 50% aumentaron su capacidad de carga con la matriz cementícea reforzada con tela de vidrio (GFRCM). Las vigas precargadas al 100% aumentaron la capacidad de carga con capas dobles y triples de GFRCM. La deflexión disminuyó en todas las vigas reforzadas, excepto en la viga precargada al 100% con una sola capa. Se utilizó el análisis de elementos finitos para modelar las vigas reforzadas y comparar los resultados con los datos experimentales. Se adoptaron técnicas de procesamiento de imágenes para identificar y caracterizar las grietas superficiales en las vigas reforzadas
El efecto de los residuos industriales no tóxicos sobre el rendimiento de los ladrillos de tierra cocida utilizados en la rehabilitación de edificios antiguos en Skikda, (Argelia)
Full text linkThis study examines the recycling of industrial waste into fired bricks for use in building rehabilitation, inspired by research that reports benefits to masonry quality and the environment. To this end, bricks from the old town of Skikda (Algeria), were analysed from a mineralogical, physical and mechanical point of view and compared with new bricks realized with clay from Mila (Algeria) mixed with different industrial wastes. Namely the clay mixtures were prepared with 10% sand and optimal amounts of sawdust (WS), steel filings (SF), fine marble powder (FMP) and very fine marble powder (VFMP), with substitution rates of 5%, 20%, 20% and 20%, respectively. Except for bricks with WS, which showed reduced resistance (-46.95%), the FMP, SF and VFMP bricks showed satisfactory mechanical performance with compressive strengths of 9.7, 9.8 and 11.1 MPa respectively. Moreover, the leaching analysis indicates that they are environmentally friendly.Este estudio examina el reciclaje de desechos industriales en ladrillos cocidos para su uso en la rehabilitación de edificios, inspirado en investigaciones que reportan beneficios para la calidad de la mampostería y el medio ambiente. Para ello se analizaron desde el punto de vista mineralógico, físico y mecánico ladrillos del casco antiguo de Skikda (Argelia) y se compararon con nuevos ladrillos realizados con arcilla de Mila (Argelia) mezclada con diferentes desechos industriales. En concreto se prepararon mezclas de arcilla con un 10% de arena y cantidades óptimas de aserrín (WS), limaduras de acero (SF), polvo fino de mármol (FMP) y polvo muy fino de mármol (VFMP), con tasas de sustitución del 5%, 20%, 20%. y 20%, respectivamente. Excepto los ladrillos con WS, que presentaron una resistencia reducida (-46,95%), los ladrillos FMP, SF y VFMP mostraron un rendimiento mecánico satisfactorio con resistencias a la compresión de 9,7, 9,8 y 11,1 MPa respectivamente. Además, el análisis de lixiviación ha indicado que no liberan elementos nocivos para el medio ambiente
Propiedades de aislamiento térmico del hormigón con piedra pómez: efecto del árido poroso que contiene ganga de carbón y cenizas volantes
Full text linkCoal gangue (CG) and fly ash (FA) were utilized to prepare CG-FA aggregate (CFA). The CFA concrete (CFAC) was produced by replacing natural pumice aggregate (NPA) with CFA. The optimal calcination parameters of CFA were obtained by orthogonal test with thermal conductivity (TC) as evaluation criterion. The TC, pore structure and micromorphology were tested to characterize thermal insulation properties. Results showed that the optimal calcination parameters for preparing CFA were a preheating temperature of 500 °C for 20 min and a calcination temperature of 1000°C for 10 min. The TC for CFAC decreases by 24.31% with 100% CFA. Filling pores with hydration products leads to a transition from macropores (>1 μm) to transition pores (0.01–0.1 μm) and capillary pores (0.1–1 μm), which complicates the heat transfer path and delays the heat transfer time.Para la preparación del árido CG-FA (CFA) se utilizaron GGA de carbón (CG) y cenizas volantes (FA). El hormigón CFA (CFAC) se produjo sustituyendo el árido de piedra pómez natural (NPA) por CFA. Los parámetros óptimos de calcinación se obtuvieron mediante un ensayo ortogonal con la conductividad térmica como criterio de evaluación. La conductividad térmica, la estructura de los poros y la micromorfología se caracterizaron para evaluar las propiedades de aislamiento térmico. Los resultados mostraron que los parámetros de calcinación óptimos eran una temperatura de precalentamiento de 500°C durante 20min y una temperatura de calcinación de 1000°C durante 10min. La conductividad térmica disminuye un 24.31% con el 100% de CFA. El llenado de los poros con productos de hidratación conduce a una transición de macroporos (>1μm) a poros de transición (0.01-0.1μm) y poros capilares (0.1-1μm), lo que complica y retrasa el tiempo de transferencia de calor