Materiales de Construcción (E-Journal)
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Revisión sobre residuos NORM, cementos y hormigones
Full text linkThe use of industrial waste and/or by-products as alternative sources of raw materials in building materials has become standard practice. The result, more sustainable construction, is contributing to the institution of a circular economy. Nonetheless, all necessary precautions must be taken to ensure that the inclusion and use of such materials entail no new health hazard for people or their environment. Due to the processes involved in generating industrial waste/by-products, these alternative or secondary materials may be contaminated with heavy metals, other undesirable chemicals or high levels of natural radioactivity that may constrain their use. In-depth and realistic research on such industrial waste is consequently requisite to its deployment in building materials. This paper reviews the basic concepts associated with radioactivity and natural radioactivity, focusing on industrial waste/by-products comprising Naturally Occurring Radioactive Materials (NORM) used in cement and concrete manufacture. Updated radiological data are furnished on such waste (including plant fly ash, iron and steel mill slag, bauxite and phosphogypsum waste) and on other materials such as limestone, gypsum and so on. The paper also presents recent findings on radionuclide activity concentrations in Portland cements and concretes not bearing NORMs. The role of natural aggregate in end concrete radiological behaviour is broached. The radiological behaviour of alternative non-portland cements and concretes, such as alkali-activated materials and geopolymers, is also addressed.La utilización de residuos y/o subproductos industriales, como materiales alternativos, en la preparación de materiales de construcción, es una actividad cada día más vigente y normal; y está encaminada a conseguir una construcción más sostenible y alcanzar la deseada Economía Circular. Sin embargo, deben tomarse todas las precauciones necesarias de modo que la incorporación y utilización de estos materiales no suponga una nueva amenaza a la salud de la población y al medio ambiente. Estos residuos y/o subproductos industriales pueden estar enriquecidos (por el propio proceso de su generación) de metales pesados, y otros componentes químicos no deseables; además de altos contenidos de radioactividad natural, lo que puede condicionar negativamente su empleo como materiales alternativos y/o secundarios. Es por ello, que es preciso un estudio muy profundo y realista de dichos residuos y subproductos industriales previo a su utilización en la preparación de materiales de construcción. En este artículo de revisión o estado del conocimiento se hace un repaso a los conceptos básicos de radioactividad y radioactividad natural, centrando el estudio en aquellos residuos y/o subproductos industriales que son residuos NORM (Naturally Occurring Radioactive Materials) y que se emplean en la preparación de cementos y hormigones. Se aportan datos radiológicos actualizados sobre estos residuos y subproductos industriales (ej. cenizas volantes de centrales, térmicas, escorias metalúrgicas, residuos de bauxita, fosfoyeso), y también se dan datos radiológicos de otros materiales como calizas, yesos, etc. Igualmente, se presentan resultados recientes sobre concentraciones de actividad de radionucleidos de cementos y hormigones en base Portland, con distinta composición y contenido en residuos NORM. Se incide en el papel de los áridos naturales en el comportamiento radiológico final de los hormigones. Se aborda, igualmente el comportamiento radiológico de cementos y hormigones alternativos al Portland como son los activados alcalinamente y geopolímeros
Análisis experimental y modelos de resistencia adoptados por distintas guías internacionales para pilares de hormigón confinados con FRP sometidos a compresión centrada
Full text linkCarbon fiber jacketing is an efficient technique for increasing the strength and strain capacity of concrete circular and square section columns subjected to axial load, although confinement efficiency decreases for rectangular cross-section members. The research project BIA 2016-80310-P includes an experimental program on intermediate-size plain concrete specimens strengthened with carbon fiber jackets, mostly with square and rectangular cross-sections. The results, alongside others with similar characteristics from two databases published, are compared to predictions of four international guides. The incidence of the key parameters in the experimental results is analyzed, such as the aspect ratio of the section, the effective strain in FRP jacket attained at failure or the rounded corner radius. As a result, two efficiency strain factors are proposed, one for circular and another for rectangular specimens. The predictions contained in certain guides, based on a simple linear design-model, are improved by using the proposed efficiency strain factor for rectangular sections.El refuerzo con encamisados de fibra de carbono es una técnica eficaz para aumentar la resistencia y la capacidad de deformación de pilares de hormigón de sección circular y cuadrada sometidos a carga axial, si bien la eficiencia del confinamiento disminuye en elementos de sección rectangular. El proyecto de investigación BIA 2016-80310-P incluye un programa experimental sobre probetas de hormigón en masa de tamaño intermedio reforzadas con camisas de fibra de carbono, en su mayor parte de sección cuadrada y rectangular. Los resultados obtenidos, junto con los de otros ensayos de características similares incluidos en dos bases de datos publicadas, se comparan con las predicciones de cuatro guías internacionales. Se analiza la incidencia de parámetros claves en los resultados experimentales, tales como la relación de aspecto entre lados de la sección, la deformación efectiva de la camisa en la rotura o el radio de redondeo de la esquina. Como resultado, se proponen dos factores de eficiencia de deformación, uno para probetas circulares y otro para rectangulares. Las predicciones de alguna de las guías, basadas en modelos de diseño de tipo lineal simple, mejoran al emplear el factor de eficiencia de deformación propuesto para secciones rectangulares
The Eduardo Torroja Institute of the CSIC and the journal Materiales de Construcción, 70 years of a successful symbiosis
Full text linkMateriales de Construcción on its 70th anniversary: state-of-play and future challenges
Full text linkRelaciones empíricas entre la resistencia a compresión y a flexión de hormigones para pavimentos, fabricados con material asfáltico recuperado, empleando distintas configuraciones de probeta
Full text linkThe flexural strength of pavement concrete is generally deduced by testing beams or by applying empirical equations. In this investigation, concrete mixtures were manufactured, incorporating 0, 20, 50 and 100% Reclaimed Asphalt Pavement (RAP), by weight, as a replacement for natural aggregates. The compressive strength was measured using cubic specimens and the flexural strength was measured for three types of specimens; beam, semicircular (SCB) and modified beam. This study proposes logarithmic and power equations that allow the estimation of the flexural strength of a concrete mix that incorporates RAP as a function of its compressive strength. Linear or power models are proposed to predict beam flexural strength from SCB specimens and a logarithmic model for modified beam specimens. Statistical analyses show that the proposed prediction models can be considered sufficiently accurate and their use is justified.La resistencia a la flexión de un concreto para pavimentos generalmente se estima ensayando vigas o aplicando ecuaciones empíricas. En esta investigación se fabricaron mezclas de concreto incorporando 0, 20, 50 y 100% de material asfáltico recuperado (RAP) como reemplazo por peso de los agregados naturales. Se midieron las resistencias a la compresión de probetas cúbicas y a la flexión para tres tipos de probetas; viga, semicircular (SCB) y viga modificada. Este estudio propone ecuaciones logarítmica y potencial para estimar la resistencia a la flexión de un concreto que incorpora RAP en función de su resistencia a la compresión. Para predecir la resistencia a la flexión de viga a partir de probetas SCB se propone el modelo lineal o potencial y para probetas de viga modificada el modelo logarítmico. Los análisis estadísticos muestran que los modelos de predicción propuestos pueden considerarse lo suficientemente precisos y su uso está justificado
Determinación de la resistencia a compresión temprana y el módulo de elasticidad de HRF mediante la velocidad de paso del pulso ultrasónico
Full text linkDue to the increasing use of rapid construction methods and the challenges of maintaining construction schedules, a growing demand exists for procedures that can assure quality of work without sacrificing the pace of construction. The quality control of construction materials specifically, the mechanical properties of concrete are among the most important concerns in today’s construction industry. In the present study, the correlation between fiber-reinforced concrete’s compressive strength and dynamic modulus to its ultrasonic pulse velocity is investigated at early ages up to 7 days after mixing. An experimental program involving 189 FRC specimens were designed containing different types of structural fibers, fiber volume fractions, and water-to-cement ratios. Mathematical equations were developed to predict the early-age compressive strength and dynamic modulus of four different types of fiber-reinforced concrete based on ultrasonic pulse velocity. The predicted compressive strength and dynamic modulus from the proposed equations showed good agreement with the measured ones.Debido al aumento del empleo de métodos rápidos de construcción y los desafíos de mantener los calendarios de construcción, ha aumentado la demanda de procedimientos que permitan asegurar la calidad del trabajo sin sacrificar el ritmo de producción. Dentro del control de calidad de los materiales de construcción, las propiedades mecánicas del hormigón se encuentran entre las preocupaciones más importantes. En este estudio se investiga la correlación entre la resistencia a la compresión y el módulo dinámico del hormigón reforzado con fibras, con la velocidad de pulso ultrasónico a edades tempranas hasta 7 días después del amasado. Para ello se diseñó un programa experimental que involucró 189 muestras de HRF que contenían diferentes tipos de fibras estructurales, fracciones de volumen de fibra y relaciones agua/cemento. Se desarrollaron ecuaciones matemáticas para predecir la resistencia a la compresión y el módulo dinámico a edades tempranas de cuatro tipos diferentes de hormigón reforzado con fibras, en función de la velocidad del pulso ultrasónico. Tanto la resistencia a la compresión como el módulo dinámico pronosticados a partir de las ecuaciones propuestas mostraron una buena correlación con las medidas experimentales llevadas a cabo
Imprimibilidad de materiales para la impresión 3D por extrusión: Una revisión de requisitos y ensayos
Full text linkOne of the major challenges facing 3D printing for construction is the technological suitability, ‘printability’, of the materials used. These cement-based materials differ from those used in other sectors, which has a series of conditioning factors that are the object of the present analysis. This article first reviews the definition of the term ‘printability’ and its constituent stages. Those stages condition the requirements to be met by cement-based materials, whether designed for other uses or developed ad hoc, and therefore the tests applicable to determine their aptitude for use in additive manufacturing for construction. That is followed by a review of the standardised tests presently in place for mortars and concretes that can be used to verify a material’s compliance with such requirements. The paper concludes with a recommendation on the advisability of developing a standard test or suite of tests to ascertain printability.Uno de los retos más importantes de la impresión 3D en la construcción es la tecnología de los materiales utilizados, estos materiales en base cemento se diferencian de los utilizados en otros sectores, lo cual tiene una serie de condicionantes que se analizan y desarrollan en el siguiente trabajo. Este artículo revisa en primer lugar la definición del término imprimibilidad y de cuáles son las fases que debe incluir. Estas fases a su vez condicionarán los requisitos que estos materiales en base cemento deben tener, así como que ensayos o pruebas se pueden realizar a un determinado material, bien que haya sido formulado para otros usos o bien que haya sido desarrollado ad hoc, con el objetivo de ver si es apto para su uso en fabricación aditiva en construcción. Por último, se presenta una revisión de los ensayos que actualmente existen y permiten comprobar el cumplimiento de los mencionados requisitos, ensayos que ya se encuentran normalizados tanto en morteros como en hormigones. Planteando si debería existir bien un ensayo o grupo de ensayos normalizados que permitirán conocer previamente si un material es imprimible
Efecto de la especie en la resistencia a la pudrición de la madera expuesta al exterior fuera del contacto con el suelo en España
Full text linkThe objective of this study is to evaluate the effect of the species on the biological resistance of wood against decay and to propose corrective values of the critical dose. To evaluate the species effect, the evolution of the number of days per year with moisture content exceeding 18% was assessed in flat sawn 20x100x750 mm3 test samples of Laricio, Scots and Radiata pines and also of Norway spruce, Eucalypt (globulus) and sweet chestnut during the years 2016, 2017 and 2018, exposed at seven locations in Spain with the most representative Spanish climates. A value of 1.0 is proposed for the four conifers, 2.51 for the Eucalypt and 1.84 for the Sweet chestnut. As regards the species effect it was not possible to separate that corresponding to the different wetting/releasing ability of each species and that of their crack susceptibility, both aspects having to be evaluated together as “species factor”.El objetivo del estudio es evaluar el efecto de la especie en la resistencia de la madera frente a la pudrición y proponer valores de corrección de la dosis crítica. Para evaluar el factor especie, se analizó la evolución del número de días anuales con contenido de humedad superior al 18% en piezas de madera aserrada de 20x100x750 mm3 de los pinos Laricio, silvestre y radiata así como en Abeto rojo, Eucalipto (globulus) y castaño europeo durante los años 2016, 2017 y 2018, expuestas en siete localidades españolas elegidas por tener los climas más representativos. Se propone un valor de 1.0 para las cuatro coníferas, 2.51 para el eucalipto y 1.84 para el castaño. No fue posible diferenciar entre el efecto debido a la diferente capacidad de sorción/desorción de cada madera de aquél motivado por la diferente propensión al fendado, teniendo que ser integrados ambos aspectos en un único “factor especie”
Yeso reciclado con residuos de poliestireno expandido y fibra de celulosa para mejorar las propiedades térmicas del yeso
Full text linkIn this study, different proportions of gypsum composite reinforced with recycled cellulose fibers and expanded polystyrene were produced to study the properties of thermal conductivity, density, and flexural strength to be used as sealing plates to improve the thermal comfort of buildings. Different gypsum matrix composites were produced with varied proportions of cellulose fiber and expanded polystyrene, to analyze the influence of residues on the properties of the material. The thermal conductivity obtained for composites with greater amounts of expanded polystyrene was 0.18 W/mK, a 48% reduction in relation to plasterboard, improving thermal performance. The flexural strength was also analyzed, which met the minimum strength requirement for use as gypsum composites, however, it is not enough to be used in places that require mechanical resistance, thus it is indicated for sealing plates applications, improving the thermal performance of places where only plasterboard is used.En este estudio, se produjeron diferentes proporciones de compuesto de yeso reforzado con fibras de celulosa recicladas y poliestireno expandido para estudiar las propiedades de conductividad térmica, densidad y resistencia a la flexión. Se produjeron diferentes composites de matriz de yeso con variadas proporciones de fibra de celulosa y poliestireno expandido, para analizar la influencia de los residuos en las propiedades del material. La conductividad térmica obtenida para los composites con mayores cantidades de poliestireno expandido fue de 0,18 W/mK, una reducción del 48% con relación a las placas de yeso, mejorando el rendimiento térmico. También se analizó la resistencia a la flexión, la cual cumplió con el requisito de resistencia mínima para su uso como compuestos de yeso, sin embargo, no es suficiente para ser utilizado en lugares que requieran resistencia mecánica, por lo que está indicado para aplicaciones de placas de sellado, mejorando el rendimiento térmico de los lugares donde solo se utiliza placa de yeso