Materiales de Construcción (E-Journal)
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Mezclas basadas en yeso para su aplicación en conservación: evaluación de sus propiedades microestructurales y mecánicas
Full text linkThis paper presents the study of four gypsum mixtures, focusing on the role of both inorganic and organic additives and on the micro-structural features and mechanical properties. Additives have been chosen among those most reported in historical recipes, for example magnesia, lime putty, rabbit glue. The selected mixes refer to gypsum-based materials used in artworks manufacture, such as plasters, mouldings, stuccoworks, pastiglia. Blank reference materials were prepared on purpose according to the specific recipe, in order to verify the final composition and to highlight the hardening mechanisms and the formation of setting compounds. The chemical composition was related to workability properties and final mechanical resistance and the action of additives as retardants was studied with interesting results. For instance, MgO imparts good properties to the mechanical features, especially with regard to the compressive strength characteristics.En este artículo se han analizado cuatro mezclas basadas en yeso y se ha estudiado la influencia de los aditivos utilizados para su preparación, tanto orgánicos como inorgánicos, sobre las propiedades mecánicas y microestucturales de los materiales resultantes. Los aditivos utilizados se seleccionaron en base a aquellos que han sido principalmente publicados en recetas históricas, tales como magnesia, cal o cola de conejo. Por su parte, las mezclas basadas en yeso se eligieron en base aquellas principalmente utilizadas en obras de arte, incluyendo escayolas, molduras, estucados o pastiglia. También se prepararon materiales de referencia (control), de acuerdo a una mezcla específica, para verificar la composición química de las diferentes mezclas preparadas y comparar sus mecanismos de endurecimiento y formación. La composición química de los materiales preparados se ha correlacionado con su trabajabilidad y resistencia mecánica. Además, se estudió la acción retardante de los aditivos utilizados con interesantes resultados. Por ejemplo, el MgO confiere buenas propiedades mecánicas al material, especialmente en lo que se refiere a la resistencia a la compresión
Actividad puzolánica de una brecha vitrea argentina que contiene mordenita
Full text linkA vitreous breccia with variable amount of mordenite was studied for its use as pozzolan. The raw material was characterized by optical and scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), and the zeolite content was estimated by the methylene blue staining technique. After being ground, physical characteristics, cation exchange capacity (CEC), pozzolanicity, and the compressive strength activity index (SAI) were determined. The staining technique and the CEC measurement were used to evaluate the average content of zeolite. The vitreous breccia has pozzolanic activity after 7 days, the water demand increases slightly, and its addition stimulates the early hydration of portland cement. At later ages, the pozzolanic reaction around the grains, as revealed by SEM studies, improves the compressive strength of blended cements having a SAI > 0.85 at 28 days.Se estudió una brecha vítrea con cantidad variable de mordenita para su uso como puzolana. El material se caracterizó por microscopía óptica y electrónica de barrido (MEB), difracción de rayos X (DRX) y el contenido de zeolita se estimó mediante la técnica de tinción por azul de metileno. Luego de su molienda se determinaron las características físicas, la capacidad de intercambio catiónico (CIC), la puzolanicidad y el índice de actividad puzolánica a compresión (IAP). La técnica de tinción y la determinación de la CIC se utilizaron para evaluar el contenido promedio de zeolita. La brecha vítrea tiene actividad puzolánica después de 7 días, la demanda de agua aumenta ligeramente y su adición estimula la hidratación temprana del cemento portland. A edades tardías, la reacción puzolánica alrededor de los granos, observada mediante MEB, mejora la resistencia a la compresión del cemento mezcla alcanzando un IAP > 0,85 a los 28 días
Análisis microestructural de hormigones fabricados con áridos gruesos reciclados premojados según diferentes métodos
Full text linkRecycled concrete has a microstructure more complex than natural concrete, as it includes new interfacial transition zones, the quality of which is conditioned by the state of humidity of the aggregates used, which in turn will affect the final properties of the concrete. Bearing in mind the greater absorption capacity of recycled aggregates, it is important to improve its properties by means of a treatment method that is capable of reducing the negative effects that this may produce in the new concrete. Therefore, the influence of the pre-soaking method of recycled aggregates on the formation of the microstructure of concretes manufactured with these aggregates is analysed, to determine which treatment is the most effective for the production of concretes for non-structural use. The results show that the microstructure of the evaluated concretes differs according to the treatment method used, the most optimal method being one that uses aggregates without pre-soaking.El hormigón reciclado tiene una microestructura más compleja que el natural, ya que incluye nuevas zonas de transición interfacial, cuya calidad está condicionada por el estado de humedad de los áridos utilizados, lo que a su vez repercutirá en las propiedades finales del hormigón. Teniendo en cuenta la mayor capacidad de absorción de los áridos reciclados, se considera fundamental la mejora de sus propiedades, mediante un método de tratamiento que sea capaz de disminuir los efectos negativos que éstos puedan producir en el hormigón. Por ello, se analiza la influencia del método de premojado de los áridos reciclados en la formación de la microestructura de hormigones fabricados con estos áridos, para así determinar qué tratamiento es el más eficaz. Los resultados muestran que la microestructura de los hormigones evaluados difiere según el método de tratamiento utilizado, siendo el más óptimo el que utiliza los áridos sin premojar
Efectos del contenido de residuos de azufre en las propiedades del hormigón autocompactante
Full text linkSelf-compacting concrete (SCC) contains fine mineral fillers such as limestone powder. The idea of this study was to partially replace limestone with waste sulfur since it is hydrophobic, insoluble in water and therefore chemically inert and to compare the properties of produced concrete samples. Fresh concrete properties included: slump-flow, t500, V-funnel time, L-box ratio, segregation ratio, density, and entrained air content. Hardened concrete was tested for compressive, flexural and bond strengths, ultrasonic velocity, dynamic elasticity modulus, dynamic Poisson’s ratio, and microstructure. Flowability and segregation increased, while bulk density, compressive and flexural strength, dynamic elasticity modulus and ultrasonic velocity slight declined. Times t500 and V-funnel time, L-box ratio and entrained air changed insignificantly. Considering that all properties should remain or improve in case of waste valorization and the criteria should set to satisfy requirements for SCC, this study proved that all mixtures can be used for structural applications.El hormigón autocompactante (SCC, del inglés Self-compacting concrete) contiene cargas (fillers) minerales finas como polvo de piedra caliza. La idea de este estudio fue reemplazar parcialmente la piedra caliza por contenido de residuos de azufre, ya que es hidrófobo, insoluble en agua y, por lo tanto, químicamente inerte, y comparar las propiedades de las muestras de hormigón producidas. Las propiedades analizadas en el hormigón fresco incluyeron: flujo de asentamiento, t500, tiempo del embudo en V (V-funnel time), relación de caja en L (L-box ratio), relación de segregación, densidad y contenido de aire ocluido. En el hormigón endurecido se analizó la resistencia a compresión, flexión y adherencia, velocidad ultrasónica, módulo dinámico de elasticidad, coeficiente dinámico de Poisson y microestructura. La fluidez y la segregación aumentaron, mientras que la densidad aparente (bulk density), la resistencia a la compresión y la flexión, el módulo de elasticidad dinámica y la velocidad ultrasónica disminuyeron ligeramente. Los tiempos t500 y el tiempo del embudo V, la relación de la caja L y el aire ocluido cambiaron de manera insignificante. Considerando que al valorizar residuos, se deben conseguir propiedades similares o mejoradas, y que los criterios deben establecerse para satisfacer los requisitos de SCC, este estudio demostró que todas las mezclas se pueden utilizar para aplicaciones estructurales
Efecto de diferentes sílices de alta área superficial sobre la reología de pastas de cemento
Full text linkThis work studies the effect of nanosilica (NS) on the rheology of cement paste by comparing it with two high specific surface area silicas: silica fume (SF) and pyrogenic silica (PS). Portland cement pastes were produced with different water-to-cementing material ratios and different solid substitutions of cement by silica. Water demand, setting time, and rheology tests were performed. Results showed that NS and SF decreased plastic viscosity, while PS increased it. Only PS was found to have an effect on yield stress. NS showed the most decreasing effect on viscosity, regardless of its higher water demand. It was concluded that the behavior of pastes containing NS and SF is governed by the “ball-bearing” effect from silica particles, by their agglomeration degree, and their impact on the solid volume fraction. The behavior of pastes containing PS is governed by its ability to absorb a portion of the mixing water.Este trabajo estudia el efecto de la nanosílice (NS) sobre la reología de pastas de cemento por comparación con sílices de alta área superficial: humo de sílice (SF) y pirosílice (PS). Las pastas fueron fabricadas con diferentes relaciones agua-material cementante y sustituciones sólidas de sílice. Fueron ejecutados ensayos de demanda de agua, tiempo de fraguado y reología. Se encontró que la NS y SF disminuyen la viscosidad plástica, mientras que la PS la aumenta. Solo la PS tuvo efecto sobre el límite elástico. La NS presentó mayor disminución de la viscosidad, independientemente de su alta demanda de agua. Se concluyó que el comportamiento de las pastas con NS y SF es gobernado por el efecto de “rodamiento” de la sílice, por su grado de aglomeración y por su impacto en la fracción de sólidos. El comportamiento de las pastas con PS es gobernado por su capacidad de absorber agua
Predicción de las propiedades mecánicas de un hormigón utilizando técnicas inteligentes para reducir las emisiones de CO2
Full text linkThe contribution to global CO2 emissions from concrete production is increasing. In this paper, the effect of concrete mix constituents on the properties of concrete and CO2 emissions was investigated. The tested materials used 47 mixtures, consisting of ordinary Portland cement (OPC) type I, coarse aggregate, river sand and chemical admixtures. Response surface methodology (RSM) and particle swarm optimisation (PSO) algorithms were employed to evaluate the mix constituents at different levels simultaneously. Quadratic and line models were produced to fit the experimental results. Based on these models, the concrete mixture necessary to achieve optimum engineering properties was found using RSM and PSO. The resulting mixture required to obtain the desired mechanical properties for concrete was 1.10-2.00 fine aggregate/cement, 1.90-2.90 coarse aggregate/cement, 0.30-0.4 water/cement, and 0.01-0.013 chemical admixtures/cement. Both methods had over 94% accuracy, compared to the experimental results. Finally, by employing RSM and PSO methods, the number of experimental mixtures tested could be reduced, saving time and money, as well as decreasing CO2 emissions.La contribución a las emisiones globales de CO2 debidas a la producción de hormigón está aumentando. En este trabajo, se investigó el efecto de los componentes de la mezcla de hormigón en las propiedades del mismo y las emisiones de CO2. Los materiales estudiados fueron 47 mezclas, que consistieron en cemento Portland ordinario (OPC) tipo I, árido grueso, arena de río y aditivos químicos. Se utilizaron algoritmos de metodología de respuesta de superficie (RSM) y optimización de nube de partículas (PSO) para evaluar los componentes de la mezcla a diferentes niveles simultáneamente. Se elaboraron modelos cuadráticos y lineales para ajustar los resultados experimentales. Basándose en estos modelos, utilizando RSM y PSO, la mezcla de hormigón logró propiedades óptimas de ingeniería. La mezcla resultante requerida para obtener las propiedades mecánicas deseadas para el hormigón fue de 1.10-2.00 árido fino / cemento, 1.90-2.90 árido grueso / cemento, 0.30-0.4 agua / cemento y 0.01-0.013 aditivos químicos / cemento. Ambos métodos tuvieron más del 94% de precisión, en comparación con los resultados experimentales. Finalmente, al emplear los métodos RSM y PSO, el número de mezclas experimentales probadas podría reducirse, ahorrando tiempo y dinero, así como disminuyendo las emisiones de CO2
Estudio de la idoneidad de un nuevo hormigón estructural fabricado con áridos ligeros reforzados con fibra de carbono sinterizados a partir de residuos
Full text linkThe suitability of three new lightweight aggregates containing carbon fiber residues (CAs) as components in structural lightweight concrete has been studied. Prismatic concrete specimens were prepared using these CAs as a coarse fraction. Additional specimens of normal-weight aggregate, commercial lightweight aggregate and mortar were prepared for comparison. The CA-concrete samples (CACs) have yielded compressive strength values between 35 and 55 MPa as well as low density and thermal conductivity results. Furthermore, the CACs have displayed the highest ratios of mechanical strength over density and the thermal conductivity, which means that there is a better balance between their mechanical and physical properties than in the other samples studied. These results indicate that the new CAs could have great potential for use in structural lightweight concrete, also complying with the principles of the Circular Economy.Este estudio pretende comprobar la idoneidad de unos novedosos áridos ligeros sinterizados con residuos de fibra de carbono (CAs) en la fabricación de hormigón ligero estructural. Se prepararon probetas prismáticas de hormigón, utilizando estos CAs como fracción gruesa, comparándose a su vez con probetas fabricadas con un árido convencional, un árido ligero comercial y mortero. Las muestras de hormigón con los áridos CA (en adelante CAC) han dado lugar a valores de resistencia a compresión entre 35 y 55 MPa, así como a resultados bajos de densidad y conductividad térmica, mostrando además las ratios más altas al relacionar estos tres parámetros. Esto indicaría por tanto un mejor equilibrio entre las propiedades mecánicas y físicas que los obtenidos en las otras muestras estudiadas. Estos resultados apuntan a que los nuevos CAs podrían tener un gran potencial para su uso en hormigón ligero estructural, cumpliendo además los principios de la Economía Circular
Evaluación de las propiedades mecánicas de morteros fibrosos y bloques de suelo estabilizado y entrecruzado (ISSB) para viviendas de mampostería de bajo costo
Full text linkWalls of Interlocking Stabilised Soil Blocks (ISSBs) have been considered in low-cost houses around the world especially in developing countries. These were reported to be very weak in resisting the lateral load (e.g. wind or earthquake) without special considerations. In this paper, mechanical properties (compressive strength, elastic modulus, pre/post crack energy absorbed and toughness index) of ISSBs with three configurations and seven combinations of plain and fibrous mortar cubes are experimentally evaluated. Sisal fibre and rice straw (2% and 5%, by cement mass) were considered for fibrous mortar. Empirical equations were developed to predict elastic modulus. It was found that ISSBs had reasonable strength to be considered for masonry. The failure load and toughness index of 2% sisal fibre samples was improved by 10% and 16%, respectively, whereas 2.21 times enhancement was found in elastic modulus. Thus, 2% sisal fibre in plaster (i.e. reinforced coating) would likely improve the lateral resistance of interlocked masonry walling.Los muros de bloques de suelo estabilizados entrelazados (ISSB) se han utilizado en casas de bajo costo en todo el mundo, especialmente en países en desarrollo. Es conocido que estos muros presentaban debilidad frente a cargas laterales (por ejemplo, viento o terremoto) sin consideraciones especiales. En este trabajo se han evaluado las propiedades mecánicas (resistencia a compresión, módulo elástico, absorción de energía pre/post agrietamiento e índice de tenacidad) de ISSB con tres configuraciones y siete combinaciones de cubos de morteros liso y fibrosos. Para los morteros fibrosos se utilizó fibra de sisal y paja de arroz en proporciones del 2% y 5% con respecto a la masa de cemento. Se desarrollaron ecuaciones empíricas para predecir el módulo elástico. Los resultados mostraron que los ISSB poseen una fortaleza suficiente para poder ser utilizados en obras de albañilería. La carga de falla y el índice de tenacidad de las muestras de fibra de sisal al 2% se mejoraron en un 10% y un 16%, respectivamente, mientras que se encontró una mejora de 2.21 veces en el módulo de elasticidad. Por lo tanto, un 2% de fibra de sisal en yeso (es decir, revestimiento reforzado) probablemente mejoraría la resistencia lateral de las paredes
Desarrollo de tableros de fibras de material compuesto con retardo a la llama utilizando residuos de aceite de palma, para aplicaciones de construcción
Full text linkResidential housing is a critical aspect of human living and in developing countries this is a mirage due to high cost of building materials. In order to meet the needs for affordable housing with low cost materials as well as meet required fire safety standards, this research developed flame retarded fibreboards with oil palm residue reinforced in polyester resin, incorporating 0, 12 and 18% flame retardant loading using hand lay-up compression moulding. The fibreboards were tested for impact, thermal and flammability properties. Based on experiments, it was found that 12% aluminum tri-hydroxide fibreboard meets the impact and thermal limitations while the 18% hybrid formulation meets the required fire safety standard for building interior applications which will benefit rural dwellers in Nigeria and in similar climes around the world seeking to substitute conventional materials with the advantage of low cost, easy to process, biodegradable, environmentally benign and flame retarded composite material.La vivienda residencial es un aspecto crítico de la vida humana y en los países en desarrollo esto es un espejismo debido al elevado coste de los materiales de construcción. Con el fin de satisfacer las necesidades de viviendas asequibles con materiales de bajo costo así como cumplir con las normas de seguridad contra incendios, esta investigación desarrolló tableros de fibra ignífugos con residuos de aceite de palma reforzados con resina de poliéster, que incorporan una carga retardante de llama de 0, 12 y 18% utilizando la colocación manual y moldeado por compresión. Los tableros de fibra se ensayaron para determinar sus propiedades de impacto, térmicas e inflamabilidad. Basándonos en los experimentos realizados, se encontró que el tablero de fibra de tri-hidróxido de aluminio al 12% cumple con el impacto y las limitaciones térmicas, mientras que la formulación híbrida al 18% cumple con el estándar de seguridad contra incendios requerido para la construcción de aplicaciones interiores que beneficiará a los habitantes rurales de Nigeria y de climas similares en todo el mundo, buscando sustituir los materiales convencionales con la ventaja de un material compuesto de bajo costo, facilidad de procesamiento, biodegradabilidad, medio ambientalmente adecuado e ignífugo