Materiales de Construcción (E-Journal)
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Avances recientes en hormigón estructural reforzado con fibras, con especial atención a macro fibras sintéticas de poliolefina
Full text linkFibre-reinforced concrete (FRC) allows reduction in, or substitution of, steel-bars to reinforce concrete and led to the commonly named structural FRC, with steel fibres being the most widespread. Macro-polymer fibres are an alternative to steel fibres, being the main benefits: chemical stability and lower weight for analogous residual strengths of polyolefin-fibre-reinforced concrete (PFRC). Furthermore, polyolefin fibres offer additional advantages such as safe-handling, low pump-wear, light weight in transport and storage, and an absence of corrosion. Other studies have also revealed environmental benefits. After 30 years of research and practice, there remains a need to review the opportunities that such a type of fibre may provide for structural FRC. This study seeks to show the advances and future challenges of use of these polyolefin fibres and summarise the main properties obtained in both fresh and hardened states of PFRC, focussing on the residual strengths obtained from flexural tensile tests.El hormigón reforzado con fibras (HRF) permite la reducción parcial o total de barras de acero en el hormigón armado, acuñándose término HRF estructural, siendo las fibras de acero las más usadas. Las macro-fibras poliméricas son una alternativa a las de acero, aportando estabilidad química y menor peso para resistencias residuales iguales. Además, las fibras de poliolefina ofrecen beneficios adicionales tales como mayor seguridad de trabajo, menor desgaste de equipos de bombeo, menor peso en el transporte y almacenamiento, y ausencia de corrosión. Otros estudios también han revelado beneficios medio-ambientales. Después de 30 años de investigación y práctica, sigue siendo necesario analizar las oportunidades que estas fibras de poliolefina pueden proporcionar al HRF estructural. Este estudio muestra los avances y posibilidades del uso de estas fibras y resume las principales propiedades obtenidas tanto en estado fresco como endurecido, centrándose en la resistencia residual obtenida en los ensayos de tracción por flexión
Ataque por sulfatos a largo plazo sobre hormigón de árido reciclado sumergido en solución de sulfato de sodio por 10 años
Full text linkThe effect of recycled concrete aggregate (RCA) on concrete performance against external sulfate attack (ESA) is not yet fully known. In this paper, recycled aggregate concretes (RAC) with 0, 50, 75 and 100% of RCA contents were evaluated after 10 years of exposure immersed in 50g/l sodium sulfate solution. Sulfate ingress profiles were obtained by wet chemical analyses and FRX. Also, the mineralogy of the ingress profile was evaluated by thermogravimetric analyses. Finally, microcracking development in samples was evaluated by optical fluorescent microscopy image analysis. Although RAC showed a slight increase in sulfate ingress, due to its higher porosity (about 30% higher SO3 content near the surface for 50% or higher replacement ratio than control concrete), a dense new matrix still allows a good performance of RAC to external sulfate attack with even 100% RCA content.El efecto del árido reciclado de hormigón (AR) en el desempeño del hormigón frente al ataque externo por sulfatos (AES) no es aún del todo conocido. En este trabajo, se evaluaron hormigones con áridos reciclados (HAR) con 0, 50, 75 y 100% de AR, tras 10 años sumergidos en solución de sulfato de sodio 50g/l. Se obtuvieron perfiles de ingreso de sulfato mediante análisis químico vía húmeda y FRX. También se evaluó la mineralogía de los perfiles por termogravimetría y la microfisuración mediante microscopia óptica con fluorescencia. Aunque los HAR mostraron un leve incremento en el ingreso de sulfatos debido a su mayor porosidad (aproximadamente 30% más de SO3 en la superficie para reemplazos de 50% o mayores), una nueva matriz densa permite un aceptable desempeño del HAR frente al AES, aún con un 100% de AR
Investigación de los parámetros que influyen en el progreso de la profundidad de carbonatación del hormigón usando redes neuronales artificiales
Full text linkCarbonation is a deleterious concrete durability problem which may alter concrete microstructure and yield initiation of corrosion in reinforcing steel bars. Previous studies focused on the use of Artificial Neural Networks (ANN) for the prediction of concrete carbonation depth and to minimize the need for destructive and elaborated civil engineering laboratory tests. This study aims to provide improved accuracy of simulation and prediction of carbonation with an ANN architecture including eighteen input parameters employing alternative Scaled Conjugate Gradient (SCG) function. After ensuring a promising value of the coefficient of correlation as high as 0.98, the influence of proposed input parameters on the progress of carbonation depth was studied. The results of this parametric analysis were observed to successfully comply with the conventional civil engineering experience. Hence, the employed ANN model can be used as an efficient tool to study in detail and to provide insights into the carbonation problem in concrete.La carbonatación es un problema perjudicial de durabilidad del hormigón que puede alterar la microestructura del hormigón y provocar el inicio de la corrosión en barras de refuerzo. Estudios previos se centraron en el uso de redes neuronales artificiales (RNA) para la predicción de la profundidad de la carbonatación del hormigón y para minimizar la necesidad de pruebas de laboratorio destructivas y elaboradas. Este estudio tiene como objetivo proporcionar una precisión mejorada de la simulación y la predicción de la carbonatación con una arquitectura RNA que incluye dieciocho parámetros de entrada con una función alternativa de Gradiente de Conjugado Escalado. Después de asegurar un valor prometedor del coeficiente de correlación tan alto como 0.98, se estudió la influencia de los parámetros de entrada propuestos en el progreso de la profundidad de carbonatación. Se observó que los resultados de este análisis paramétrico cumplían exitosamente con la experiencia de ingeniería civil convencional. Por lo tanto, el modelo RNA empleado puede ser utilizado como una herramienta eficiente para estudiar en detalle y proporcionar información sobre el problema de carbonatación en el hormigón
Aprovechamiento de residuos industriales para la síntesis de clínker belítico
Full text linkThe synthesis of belite clinker was studied using industrial wastes: paper sludge, cement kiln dust and rice husk ashes, as substitutes for natural raw materials. Wastes were characterized by XRF, XRD and TG analysis. Different formulations were prepared to produce clinker at 1300, 1350 and 1400 °C. The clinker obtained was characterized using optical microscopy, XRD and f-CaO content determined by ethylene glycol method. Finally, the hydration of prepared cements with the clinkers was evaluated by isothermal microcalorimetry. It was found that by mixing paper sludge, cement kiln dust and rice husk ashes, it is possible to obtain belite clinker with f-CaO content below 0.5%, in clinkering temperatures between 1350 °C and 1400 °C without the use of natural raw materials. It was found that these cements have a high hydration kinetic, far above the rate of Ordinary Portland Cement, due mainly by the amorphous phase content in clinkers obtained.En el presente trabajo se estudió la síntesis de clínker belítico usando residuos industriales: lodo papelero, polvo de horno de cemento y ceniza de cascarilla de arroz, como sustitutos de las materias primas naturales. Los residuos se caracterizaron mediante FRX, DRX y TGA. Se prepararon formulaciones para producir clínker a 1300, 1350 y 1400 °C. El clínker se caracterizó usando microscopía óptica, DRX y f-CaO. Finalmente, se evaluó la hidratación de cementos preparados a partir de los clínkeres obtenidos. Se encontró que, con lodo papelero, polvo de horno de cemento y ceniza de cascarilla de arroz, es posible obtener clínker belítico con contenidos de f-CaO ≤ 0,5%, a temperaturas entre 1350 y 1400 °C sin el uso de materias primas de origen natural. Se encontró una alta cinética de hidratación, muy por encima de la velocidad de hidratación de un cemento Portland convencional, principalmente debido al contenido de fase amorfa en los clínkeres obtenidos
Estudio preliminar sobre el empleo de residuos de construcción y demolición no estructurales para la eliminación de residuos
Full text linkThis study proposes a method to convert non-structural calcium-rich construction and demolition waste fines into adsorbents of heavy metal ions by mixing waste fines with diammonium hydrogen phosphate solution to produce hydroxyapatite, which has high surface areas and excellent ion-exchange capacity with heavy metal ions. As a result, environmental polluting waste is converted into environmentally cleaning material. Waste putty powders was chosen as the representative waste to investigate the detailed formation process of hydroxyapatite and the key reaction parameters of the reaction. Results showed that hydroxyapatite can be produced on waste putty particles. Higher ageing temperatures or longer ageing duration are beneficial to the yield and crystallinity of the produced hydroxyapatite. Adsorption testing confirmed that Ni2+ can replace Ca2+ in the hydroxyapatite lattice, leading to the formation of a new crystal, arupite (Ni3(PO4)2•8H2O), and contributing to a modest adsorption capacity for Ni2+ (15 mg/g) for the hydroxyapatite-containing waste putty.Este estudio propone un método para convertir residuos de construcción y demolición no estructurales, ricos en calcio y pulverulentos, en adsorbentes de iones de metales pesados mezclándolos con una solución de hidrógenofosfato de diamonio para generar hidroxiapatita, la cual presenta una elevada área superficial y una excelente capacidad de intercambio iónico de iones de metales pesados. De este modo, un residuo contaminante se convierte en un material que limpia el medio ambiente. Se seleccionó residuo en forma de masilla en polvo como residuo representativo para investigar en detalle los procesos de formación de hidroxiapatita y los parámetros clave implicados en la reacción. Los resultados mostraron que la hidroxiapatita se puede producir en las partículas de los residuos empleados. La producción y la cristalinidad de la hidroxiapatita se ve favorecida por temperaturas de envejecimiento elevadas y prolongadas. Los ensayos de adsorción confirmaron que el Ni2+ puede sustituir al Ca2+ en la estructura de la hidroxiapatita, formándose un nuevo mineral, arupita (Ni3(PO4)2•8H2O), y contribuyendo a una adsorción modesta de Ni2+ (15 mg/g) por parte de la masilla de residuos con hidroxiapatita
Explorando el potencial de los residuos de jibia en la producción de cal para construcción
Full text linkThe goal of this study is to find a practicable way to recycle cuttlebone waste in the production of lime. It was studied the behavior of calcium oxide obtained from the calcination of this waste at 900, 1000 and 1100 ºC and, after wet slaking, the produced lime was characterized. All the results were compared to calcium oxide or to hydrated lime obtained from commercial limestone. According to the slaking results, the waste and the limestone calcined at 1000 ºC achieved the R4 (around 13 min to reach 60 ºC) and R5 (60 ºC in 25 s) reactivity class, respectively. Changing the calcination temperature to 900 or 1100 ºC did not promote an increase in the reactivity of the calcined waste. Although less reactive than the calcined limestone, the calcined cuttlebone can be transformed without significant constraint into building lime, since this construction material fulfills the relevant physic-chemical standard specifications.El objetivo de este estudio es encontrar una forma práctica de reciclar los desechos de la jibia en la producción de cal. Se estudió el comportamiento del óxido de calcio obtenido de la calcinación de estos residuos a 900, 1000 y 1100 ºC y, después del apagado húmedo, se caracterizó la cal producida. Todos los resultados se compararon con óxido de calcio o con cal hidratada obtenida de piedra caliza comercial. Según los resultados del apagado, los residuos y la piedra caliza calcinada a 1000 ºC alcanzaron la clase de reactividad R4 (alrededor de 13 minutos para alcanzar los 60 ºC) y R5 (60 ºC en 25 s), respectivamente. Cambiar la temperatura de calcinación a 900 o 1100 ºC no promovió un aumento en la reactividad de los residuos calcinados. Aunque son menos reactivos que la piedra caliza calcinada, la jibia calcinada puede transformarse sin restricciones significativas en cal para construcción, ya que este material de construcción cumple con las especificaciones físico-químicas estándar relevantes
Propiedades térmicas del mortero de cemento con diferentes proporciones de mezcla
Full text linkThe energy required for the heating and cooling of buildings is strongly dependant on the thermal properties of the construction material. Cement mortar is a common construction material that is widely used in buildings. The main aim of this study is to assess the thermal properties of cement mortar in terms of its thermal conductivity, heat capacity and thermal diffusivity in a wide range of grades (cement: sand ratio between 1:2 and 1:8). As there is insufficient information to predict the thermal conductivity and diffusivity of a cement mortar from its physical and mechanical properties, the relationships between thermal conductivity and diffusivity and density, compressive strength, water absorption and porosity are also discussed. Our results indicate that, for a cement mortar with a 28-day compressive strength in the range of 6–60 MPa, thermal conductivity, specific heat and thermal diffusivity are in the range of 1.5–2.7 W/(m.K), 0.87–1.04 kJ/kg.K and 0.89–1.26 (x10-6 m2/s), respectively. The scanning electron microscope (SEM) images showed that pore size varied from 18 μm to 946 μm for samples with different cement-to-sand ratios. The porosity of cement mortar has a significant effect on its thermal and physical properties. For this reason, thermal conductivity and thermal diffusivity was greater in cement mortar samples with a higher density and compressive strength.La energía requerida para la calefacción y la refrigeración de los edificios depende en gran medida de las propiedades térmicas del material de construcción. El mortero de cemento es un material de construcción común que se usa ampliamente en edificios. El objetivo principal de este estudio es evaluar las propiedades térmicas del mortero de cemento en términos de su conductividad térmica, capacidad térmica y difusividad térmica en una amplia gama de grados (relación cemento: arena entre 1: 2 y 1: 8). Como no hay información suficiente para predecir la conductividad térmica y la difusividad de un mortero de cemento a partir de sus propiedades físicas y mecánicas, también se discuten las relaciones entre la conductividad térmica y la difusividad y la densidad, la resistencia a la compresión, la absorción de agua y la porosidad. Los resultados indican que, para un mortero de cemento con una resistencia a la compresión de 28 días en el rango de 6–60 MPa, la conductividad térmica, el calor específico y la difusividad térmica están en el rango de 1.5–2.7 W / (mK), 0.87–1.04 kJ / kg·K y 0.89–1.26 (x10-6 m2/s), respectivamente. Las imágenes del microscopio electrónico de barrido (SEM) mostraron que el tamaño de poro variaba de 18 μm a 946 μm para muestras con diferentes proporciones de cemento:arena. La porosidad del mortero de cemento tiene un efecto significativo en sus propiedades térmicas y físicas. Por esta razón, la conductividad térmica y la difusividad térmica fueron mayores en las muestras de mortero de cemento con mayor densidad y resistencia a la compresión
Características y propiedades de los ignimbritos de Bitlis y sus implicaciones ambientales
Full text linkBitlis rock is used as a construction material and comes from the lava emitted by volcanoes and their subsequent transformation into ignimbrites. This type of rocks has been characterized physically, chemically, toxicologically and radioactively using different procedures including determination of the coefficient of thermal conductivity, gamma spectrometry, ultrasonic speed test, ICP masses and metal extraction. The results indicate that Bitlis rocks have an ACI greater than 1, although their content of radon is lower than other rocks of volcanic origin. Leaching of metals from these rocks indicates that Pb and Cd can provide an infiltration level in the field higher than the level permitted by TCLP and they have undesired toxicological risks. The percentages of extraction of other metals also point to this infiltration problem. Despite this, the material offers good qualities for usage as a building material such as its thermal coefficients.La roca Bitlis se utiliza como material de construcción y proviene de la lava emitida por los volcanes y su posterior transformación en ignimbritas. Este tipo de rocas se ha caracterizado física, química, toxicológica y radioactivamente utilizando diferentes procedimientos, incluida la determinación del coeficiente de conductividad térmica, espectrometría gamma, prueba de velocidad ultrasónica, ICP masas y extracción de metales. Los resultados indican que las rocas Bitlis tienen un ACI mayor que 1, aunque su contenido de radón es más bajo que el de otras rocas de origen volcánico. La lixiviación de metales de estas rocas indica que el Pb y el Cd pueden proporcionar un nivel de infiltración en el campo más alto que el nivel permitido por TCLP y tener riesgos toxicológicos no deseados. Los porcentajes de extracción de otros metales también apuntan a este problema de infiltración. A pesar de esto, el material ofrece buenas cualidades para su uso como material de construcción, como pueden ser sus coeficientes térmicos
Ensayos de envejecimiento adaptados a la evaluación del alabastro de la restauración del Palacio Episcopal de Tarazona
Full text linkThe advanced condition of deterioration of the column’s bases of the courtyard of the Bishop’s Palace of Tarazona (Spain) built in the middle of 16th century required its restoration with Aragonese alabaster. Thus, adapted ageing tests were developed to simulate the environmental conditions in which the stones were and will be exposed. These tests were thermal fatigue by temperature variations, acid rain and water stagnation by immersion tests and a combination of both agents of decay. The results indicated that alabaster did not experimented deformation after thermal fatigue but a progressive dehydration to bassanite. This process entailed an increase of porosity and consequently a loss of structural properties. The dissolution was measured as a lineal weight and volume loss while porosity and capillary uptake remained stable. The conclusions of this study establish the importance of restoration protocols to maintain the alabaster integrity when used and exposed to rainwater and insolation.Las basas deterioradas de las columnas del patio del Palacio Episcopal de Tarazona (España), construido a mediados del siglo XVI, fueron restauradas con alabastro aragonés. Por lo tanto, se han desarrollado pruebas de envejecimiento adaptadas para simular las condiciones ambientales en las que las piedras estaban y estarán expuestas, fatiga térmica por variaciones de temperatura, lluvia ácida, inmersión en agua y una combinación de agentes de deterioro. Los resultados indican que el alabastro no experimentó deformación después de la fatiga térmica, sino una progresiva deshidratación a bassanita, lo cual implica un aumento de porosidad y una pérdida de propiedades estructurales. La disolución se midió como una pérdida lineal de peso y volumen, mientras que la porosidad y el ascenso capilar se mantuvieron estables. Se desprende la importancia de adoptar protocolos de restauración para mantener la integridad del alabastro cuando se expone al agua de lluvia e insolación