Materiales de Construcción (E-Journal)
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Investigación del comportamiento de congelación y descongelación de compuestos de hormigón cauchutados sostenibles con diferentes proporciones agua/cemento
Full text linkThis research aimed to evaluate the freeze-thaw performance of waste rubber substituted concretes with two different water/cement ratios. Different ratios of waste rubber were used in concrete by substituting fine and coarse aggregates. The weight and compressive strength losses of rubberized concrete and control concretes subjected to freeze-thaw were experimentally examined. The changes in the microstructure of the concrete were analyzed by using a Scanning Electron Microscope (SEM). Furthermore, ANOVA was used to test the significance of the selected parameters statistically. The control concrete with a 0.5 water/cement ratio had eight times higher mass loss compared to the rubberized concrete. The SEM analysis results were consistent with the freeze-thaw test results. ANOVA that the waste rubber substitution ratio had a significant effect on the freeze-thaw performance of rubberized concrete. Water/cement ratio, together with the waste rubber substitution ratio, is an effective parameter on the freeze-thaw resistance of rubberized concrete.Esta investigación tuvo como objetivo evaluar el rendimiento de congelación-descongelación de hormigones sustituidos con residuo de caucho con dos proporciones diferentes de agua/cemento. Se utilizaron diferentes proporciones de caucho de desecho en el hormigón sustituyendo áridos finos y gruesos. Se examinaron experimentalmente las pérdidas de peso y resistencia a la compresión del hormigón con caucho y de los hormigones de control sometidos a congelación-descongelación. Se analizaron los cambios en la microestructura del hormigón utilizando un microscopio electrónico de barrido (SEM). Además, se utilizó un análisis ANOVA para probar la significancia de los parámetros seleccionados estadísticamente. El hormigón de control con una proporción de agua/cemento de 0.5 tuvo una pérdida de masa ocho veces mayor en comparación con el hormigón con caucho. Los resultados del análisis SEM fueron consistentes con los resultados de la prueba de congelación-descongelación. El análisis ANOVA demostró que la proporción de sustitución de residuo de caucho tuvo un efecto significativo en el rendimiento de congelación-descongelación del hormigón engomado. La proporción de agua/cemento, junto con la proporción de sustitución de residuo de caucho, es un parámetro eficaz en la resistencia a la congelación-descongelación del hormigón con caucho
Compuesto de yeso aligerado para mejorar la eficiencia energética: Evaluación de las propiedades fisicoquímicas, mecánicas, térmicas y de comportamiento frente al fuego
Full text linkThis study addresses the development of a new composite material made under circular economy criteria using natural and recycled resources. Recycled expanded polystyrene is innovatively integrated into the matrix of gypsum-based materials reinforced with fibers. This approach has progressively reduced the consumption of raw materials up to 18.2%, resulting in a reduction of 31.7% in density. This results in a reduction of 47.2% thermal conductivity compared to conventional gypsum and an improvement in the energy efficiency of the construction systems, increasing their thermal resistance by up to 21.1%. Additionally, the mechanical characterization results comply with the minimum regulated requirements. Physico-chemical characterization and material’s microstructure analysis were also conducted. Finally, an assessment of the material’s behavior under fire conditions is included, analyzing the hazard emissions released. This study contributes to the development of new sustainable construction materials to produce more energy-efficient prefabricated products.En este estudio se desarrolla un nuevo compuesto fabricado bajo criterios de economía circular utilizando recursos naturales y reciclados. El poliestireno expandido reciclado se integra de forma innovadora en compuestos de yeso reforzados con fibras. Este enfoque ha permitido reducir el consumo de materias primas hasta un 18,2%, reduciendo su densidad en un 31,7%. Así mismo, se ha obtenido la disminución del 47,2% en la conductividad térmica en comparación con el yeso convencional y un aumento de la resistencia a térmica de los sistemas de construcción del 21.1%. Además, los resultados de la caracterización mecánica cumplen los requisitos mínimos normativos. También se realizó una caracterización físico-química y el análisis microestructural del material. Por último, se incluye una evaluación del comportamiento del material ante el fuego, analizando las emisiones tóxicas liberadas. Este estudio contribuye al desarrollo de nuevos materiales de construcción sostenibles para la fabricación de productos prefabricados más eficientes energéticamente
Reciclaje de residuos de hormigón fresco mediante enfoque de reutilización “Inactivar y Despertar
Full text linkThis paper proposed a Dormant & Awaking approach for the management and recycling of waste fresh paste (WFP), a significant byproduct of concrete mixing plants. The approach involves inducing dormancy in WFP using citric acid to slow down cement hydration; whereas calcium aluminate cement (CAC) was utilized to awaken the dormant WFP. Experimental results revealed that treating WFP with citric acid effectively impeded cement hydration, allowing for extended collection and storage time. The addition of CAC facilitates rapid hydration by absorbing and utilizing free water in the pore solutions of cement. Consequently, dormant WFP can be awakened through the rapid precipitation and assembly of hydration products. By adding 17.4% or 26.1% CAC, the compressive strength of WFP at 28 days of curing can be mostly recovered to levels comparable to the blank mixture. A flexible and efficient solution for WFP recycling is thus provided.Este artículo propone un enfoque innovador para gestionar y reciclar los residuos de hormigón fresco (WFP) de las plantas mezcladoras de hormigón mediante un método de Inactivar y Despertar. Este método utiliza ácido cítrico para inducir la inactivación en la WFP, ralentizando la hidratación del cemento, y luego emplea cemento de aluminato de calcio (CAC) para reactivar la hidratación. Los experimentos revelan que el ácido cítrico detiene efectivamente la hidratación del cemento, permitiendo un mayor tiempo de recolección y almacenamiento. La adición de CAC facilita la rápida rehidratación al absorber y utilizar el agua libre en los poros del cemento. Con una adición del 17.4% o 26.1% de CAC, la resistencia a la compresión de la WFP se recupera a niveles comparables con la mezcla original después de 28 días de curado. Este método ofrece una solución eficiente y flexible para el manejo de la WFP
Absorción de energía de impacto y propiedades mecánicas de compuestos cementiceos reforzados con fibra que contiene caucho granulado
Full text linkFibre reinforced cementitious composites (FRCC) are known for their superior material properties, including high tensile strength and ductility, which make them attractive for structural applications. However, to further enhance their toughness properties and impact energy absorption (IEA), FRCC containing crumb rubber (CR) was investigated to mitigate cracking and brittleness under impact loads. Two CR sizes, 0.5–2 mm and 2–5 mm, replaced 5%, 10%, and 15% of fine aggregate, while PVA fibre dosage varied at 1%, 1.5%, and 2%. In FRCC mixes, the addition of CR reduced density, compressive strength, and flexural strength. However, incorporating 10% CR (5 mm) increased the toughness index by 30% compared to the control specimen, while 15% CR (5 mm) with 2% PVA fibre enhanced IEA by approximately 12%. The statistical results of the two-way ANOVA test indicated that both PVA fibre and CR content significantly influenced the enhancement of IEA in FRCC.Los compuestos cementíceos reforzados con fibra (FRCC) son conocidos por sus propiedades superiores, incluida su alta resistencia a la tracción y ductilidad, lo que los hace atractivos para aplicaciones estructurales. Para mejorar las propiedades de tenacidad y absorción de energía de impacto (IEA), se investigó el FRCC con caucho granulado (CR) para mitigar la aparición de fisuras y la fragilidad bajo cargas de impacto. Dos tamaños de CR, 0,5–2 mm y 2–5 mm, reemplazaron el 5%, 10% y 15% delárido fino, mientras que la fibra de PVA varió entre 1%, 1,5% y 2%. La adición de CR redujo la densidad, la resistencia a la compresión y a la flexión. Sin embargo, un 10% de CR (5 mm) aumentó el índice de tenacidad en un 30%, y un 15% de CR (5 mm) con 2% de fibra de PVA mejoró la IEA en un 12%. La prueba ANOVA de dos vías indicó que el contenido de fibra de PVA y CR influyeron significativamente en la IEA del FRCC
Estudio comparativo de los efectos de las fibras naturales en las propiedades físicas, térmicas y mecánicas de los bloques de construcción de suelos
Full text linkWith a view to valorizing local resources, juncus fibers have recently been used as reinforcements in building materials. The aim of this study is to compare their thermophysical and mechanical behavior in adobe with that of coconut fibers, which are generally imported and not available locally. Raw materials were subjected to chemical, geotechnical, mineralogical and microstructural characterization. Different volumetric percentages of the two types of fiber (0%, 10%, 20%) were incorporated into the adobes. The thermal conductivity, apparent density and mechanical strength of the adobes were determined for each sample. The microstructure was analyzed by scanning electron microscopy (SEM). The addition of 20% juncus fibers improves thermal performance by 12.34%, compared with 10.6% for coconut fibers, with a decrease in mechanical strength due to poor fiber–matrix adhesion observed by SEM.Con el objetivo de valorizar los recursos locales, las fibras de junco se han usado recientemente como refuerzo en materiales de construcción. Este estudio compara su comportamiento termofísico y mecánico en el adobe con el de las fibras de coco, generalmente importadas y no disponibles localmente. Las materias primas se sometieron a una caracterización química, geotécnica, mineralógica y microestructural. Se incorporaron diferentes porcentajes volumétricos de los dos tipos de fibra (0%, 10%, 20%) a los adobes. Para cada muestra se determinaron la conductividad térmica, la densidad aparente y la resistencia mecánica de los adobes. La microestructura se analizó mediante microscopía electrónica de barrido (SEM). La adición de un 20% de fibras de junco mejora el rendimiento térmico en un 12,34%, en comparación con el 10,6% de las fibras de coco, con una disminución de la resistencia mecánica debida a una mala adhesión fibra-matriz observada por SEM
Evaluación de la permeabilidad y la retracción por secado del hormigón con cáscara de palma aceitera mejorado mediante tratamiento superficial con emulsión acrílica de estireno
Full text linkThis article introduces oil palm shell (OPS), an agricultural waste product, as a promising substitute for traditional aggregates in concrete. OPS exhibits lightweight characteristics, reducing the overall density of structures and aligning with sustainable building practices. Despite its advantages, OPS incorporation faces challenges, particularly in terms of durability and mechanical strength. The porous nature of OPS raises concerns about its long-term performance, susceptibility to environmental factors and impact on concrete workability. To address these challenges, this article proposes a surface treatment method using styrene acrylic emulsion (SAE) to modify the physical properties of OPS. This research aims to assess the influence of different SAE coatings on the durability properties, particularly in the permeability and dry shrinkage of OPS concrete. Results show that SAE treatment enhances particle density, reduces water absorption and improves adhesion between OPS and the cement matrix, which positively impacts concrete strength.Este estudio explora el potencial de la cáscara de palma aceitera (OPS), un residuo agrícola, como una alternativa sostenible a los áridos tradicionales en el hormigón ligero. A pesar de sus ventajas, la OPS presenta desafíos relacionados con la durabilidad, resistencia mecánica y trabajabilidad debido a su naturaleza porosa. Para abordar estos problemas, esta investigación investiga la aplicación de emulsión acrílica de estireno (SAE) como tratamiento superficial para la OPS. El estudio evalúa los efectos de diferentes recubrimientos SAE sobre la durabilidad del hormigón con OPS, centrándose en la permeabilidad y la retracción por seco. Los resultados indican que el tratamiento SAE mejora la densidad de las partículas de OPS, reduce la absorción de agua y mejora la unión entre la OPS y la matriz de cemento, lo que mejora la resistencia y durabilidad del hormigón.
Sinergia de la nanosílice: Desvelando los mecanismos de resistencia y fractura en compuestos de hormigón avanzado
Full text linkThis study explores how nanosilica impacts the mechanical properties and fracture behavior of ultra-high-performance concrete (UHPC). We delved into the role of nanosilica in enhancing pozzolanic reactions and its effects on UHPC’s pore structure. This was investigated using advanced techniques such as scanning electron microscopy and mercury intrusion porosimetry. We prepared UHPC samples with varying nanosilica concentrations, replacing cement by 0 to 7.5%wt, to understand its influence comprehensively. Our findings reveal that higher nanosilica content, while beneficial in some aspects, compromises the self-compacting nature of UHPC. This necessitated conducting slump tests to evaluate workability. Remarkably, the addition of nanosilica led to a reduction in both capillary and macropores, enhancing the density and strength of the concrete. Specifically, a maximum of 5%wt nanosilica addition resulted in a 13% increase in compressive strength. However, this improvement in strength comes with a trade-off. The fracture energy of UHPC decreased by 23.2%, indicating an increase in brittleness due to nanosilica. Interestingly, tensile strength saw a 10.5% increase, primarily attributed to the enhanced formation of the C-S-H gel, a key component for concrete strength. This study illuminates the dual-edged effects of nanosilica in UHPC, presenting a nuanced view of its role in concrete technology and fracture mechanics.Este estudio explora cómo el nanosílice afecta las propiedades mecánicas y el comportamiento de fractura del hormigón de ultra alta prestaciones (UHPC). Profundizamos en el papel que el nanosílice juega en la mejora de las reacciones puzolánicas y sus efectos sobre la estructura porosa del UHPC. Para ello, se utilizaron técnicas avanzadas como la microscopía electrónica de barrido y la porosimetría por intrusión de mercurio. Se prepararon muestras de UHPC con diferentes concentraciones de nanosílice, sustituyendo el cemento entre un 0 y un 7,5% en peso, para comprender a fondo su influencia. Nuestros resultados revelan que, aunque un mayor contenido de nanosílice es beneficioso en algunos aspectos, compromete la capacidad autocompactante del UHPC. Esto hizo necesario realizar ensayos de escurrimiento para evaluar su trabajabilidad. Sorprendentemente, la adición de nanosílice llevó a una reducción tanto de los poros capilares como de los macroporos, mejorando la densidad y resistencia del hormigón. Concretamente, una adición máxima del 5% en peso de nanosílice resultó en un aumento del 13% en la resistencia a compresión. Sin embargo, esta mejora en la resistencia conlleva una contrapartida. La energía de fractura del UHPC disminuyó en un 23,2%, lo que indica un aumento en la fragilidad debido al nanosílice. Curiosamente, la resistencia a tracción aumentó en un 10,5%, principalmente
Transformando el bambú-Guadua: extracción y caracterización de las fibras para materiales biocompuestos
Full text linkGuadua angustifolia, a South American bamboo species, has a long-standing tradition of use as a construction material. Despite numerous studies on its mechanical and structural properties, research on its fibers and extraction processes is scarce. This paper aims to enrich the technical-scientific understanding necessary for enhancing the utilization of Guadua angustifolia bamboo fibers. It outlines an experimental program that developed and assessed an extraction methodology. The fibersproduced were characterized by their length, density, water absorption, mechanical properties, morphological features, and FTIR spectroscopy. The extraction method yielded fibers up to 20cm long, with an average density of 1.4g/cm3 and a tensile strength of approximately 350MPa, among other properties.La Guadua angustifolia, una especie de bambú sudamericana, tiene una larga tradición de uso como material de construcción. A pesar de existir numerosos estudios sobre sus propiedades mecánicas y estructurales, las investigaciones sobre sus fibras y procesos de extracción son escasas. Este artículo tiene como objetivo enriquecer el conocimiento técnico-científico necesario para aumentar la utilización de las fibras de bambú Guadua angustifolia. Propone un programa experimental que desarrolló y evaluó una metodología de extracción. Las fibras obtenidas se caracterizaron por su longitud, densidad, absorción de agua, propiedades mecánicas, características morfológicas y espectroscopia FTIR. El método de extracción arrojó fibras de hasta 20 cm de largo, con una densidad promedio de 1.4 g/cm3 y una resistencia a la tracción alrededor de 350 MPa, entre otras propiedades
Propiedades de transporte del hormigón geopolímero fabricado con escorias y cenizas volantes con hidróxido de sodio 2M con variaciones en el porcentaje de escoria, la relación Al/Bi y la relación SS/SH
Full text linkThe aim of this research is to determine the effect of sodium hydroxide molarity 2M combined with variations in slag percentage, ratio of alkali activator to binder (Al/Bi), and ratio of sodium silicate to sodium hydroxide (SS/SH) on the transport properties of fly ash-slag-based GPC cured at ambient temperature. The result is increase in slag percentage and SS/SH ratio lead to a decrease in porosity, water absorption rate and chloride permeability. The alkali activator to binder (Al/Bi) ratio of 0.45 produces the lowest porosity, water absorption rate, and chloride permeability. The porosity, sorptivity, and chloride penetration depths of all GPC are lower than those of OPC. The recommended mix compositions for GPC that exhibit lower transport properties than OPC are GPC4 (slag 40%, SS/SH ratio 1.5, Al/Bi ratio 0.45); GPC5 (slag 50%, SS/SH ratio 1.5, Al/Bi ratio 0.45); and GPC7 (slag 30%, SS/SH ratio 2.0, Al/Bi ratio 0.45).El objetivo de esta investigación es determinar el efecto de la molaridad de hidróxido de sodio 2M combinado con variaciones en el porcentaje de escoria, la relación de activador alcalino/binder (Al/Bi) y la relación de silicato de sodio/hidróxido de sodio (SS/SH) sobre las propiedades de transporte del GPC a base de escoria y cenizas volantes curado a temperatura ambiente. Los resultados indican que un aumento en el porcentaje de escoria y en la relación SS/SH conducen a una disminución de la porosidad, la tasa de absorción de agua y la permeabilidad al cloruro. La proporción de activador alcalino/binder (Al/Bi) de 0,45 produce disminuciones en la porosidad, la tasa de absorción de agua y la permeabilidad al cloruro. La porosidad, la sortividad y las profundidades de penetración de cloruro de todos los GPC son menores que las del OPC. Las composiciones de mezcla recomendadas para GPC que exhiben propiedades de transporte más bajas que el OPC son GPC4 (escoria 40 %, relación SS/SH 1,5, relación Al/Bi 0,45); GPC5 (escoria 50 %, relación SS/SH 1,5, relación Al/Bi 0,45); y GPC7 (escoria 30%, relación SS/SH 2,0, relación Al/Bi 0,45)
Influencia de un aditivo químico tipo cristalizador en el microhormigón prefabricado: un análisis estadístico y una visión holística de la ingeniería
Full text linkThe aim of this paper is to evaluate the influence of a crystallizing chemical admixture on precast micro concretes with two water contents (7% and 11%, by dried mass) and two different conditions of exposure. Thus, precast micro concretes with a composition of 1:3 (cement: fines) with and without crystalline chemical admixture were evaluated on compressive strength (at the age of 28 and 154 days) and water absorption by immersion (at the age of 154 days). Statistical analysis showed that the only significant factor was the effect of the water content on the compressive strength. Besides that, the most significant factors for the water absorption and voids index properties were the water content, followed by the exposure conditions, and the interaction between the water content and the presence of the chemical admixture. The crystalline admixture was insignificant in the conditions of this research.El objetivo del trabajo es evaluar la influencia de un aditivo químico cristalizador sobre micro hormigones prefabricados con dos contenidos de agua (7% y 11%, en masa seca) y dos condiciones de exposición diferentes. Así, microhormigones prefabricados con una composición 1:3 (cemento: finos) con y sin aditivo químico cristalino fueron evaluados, analizando su resistencia a compresión (a la edad de 28 y 154 días) y la absorción de agua por inmersión (a la edad de 154 días). El análisis estadístico mostró que el único factor significativo fue el efecto del contenido de agua sobre la resistencia a la compresión. Además de eso, los factores más significativos para las propiedades de absorción de agua e índice de vacíos fueron el contenido de agua, seguido de las condiciones de exposición y la interacción entre el contenido de agua y la presencia de la mezcla química. La mezcla cristalina fue insignificante en las condiciones de esta investigación