Materiales de Construcción (E-Journal)
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Preparación y caracterización de un recubrimiento protector autolimpiante de TiO2/caolín
Get PDFThe application of self-cleaning coatings presents one of the most effective ways to protect the surfaces of the building materials. The effect of TiO2/kaolin based coatings applied to three types of substrates: non-porous, porous and highly porous, was investigated. Mechanical activation was applied for the impregnation of the active TiO2 component (in content of 3 and 10 wt. %) into the kaolin support. Surface properties (roughness, hydrophilicity and micro-hardness) and functional properties (photocatalytic activity and self-cleaning efficiency) were studied in order to define the optimal formulation of the applied coatings. The effect of the photocatalytic behavior of the coated substrates in terms of self-cleaning ability was assessed by the photodegradation of Rhodamine B, performed before and after durability tests. The results obtained in this paper showed that photocatalytic activity of the TiO2/kaolin composite coating generally depends on the procedure of TiO2 impregnation into the kaolin clay and the loaded TiO2 content.La aplicación de recubrimientos autolimpiantes presenta una de las maneras más efectivas de proteger las superficies de los materiales de construcción. Se ha investigado el efecto de recubrimientos basados en TiO2/caolín, aplicados sobre tres tipos de sustratos: no poroso, poroso y altamente poroso. Se utilizó activación mecánica para la impregnación del componente de TiO2 activo (en contenido del 3 y 10% en peso) sobre el soporte de caolín. Se han estudiado las propiedades superficiales (rugosidad, hidrofilicidad y microdureza) y las propiedades funcionales (actividad fotocatalítica y eficacia autolimpiante) para definir la formulación óptima de las capas aplicadas. El efecto del comportamiento fotocatalítico de los sustratos revestidos en términos de capacidad de autolimpieza se evaluó mediante la fotodegradación de Rodamina B, realizada antes y después de las pruebas de durabilidad. Los resultados obtenidos en este trabajo mostraron que la actividad fotocatalítica del revestimiento de TiO2/ caolín, dependen en general del procedimiento de impregnación de TiO2 en la capa de caolín y el contenido utilizado de TiO2
Influencia de la composición de la mezcla sobre la energía de fractura de hormigones autocompactantes de resistencias media y alta
Get PDFSelf-compacting concrete has a characteristic microstructure inherent to its specific composition. The higher content of fine particles in self-compacting concrete relative to the equivalent vibrated concrete produces a different fracture behavior that affects the main fracture parameters. In this work, a comprehensive experimental investigation of the fracture behavior of self-compacting concrete has been carried out. Twelve different self-compacting concrete mixes with compressive strength ranging from 39 to 124 MPa (wider range than in other studies) have been subjected to three-point bending tests in order to determine the specific fracture energy. The influence of the mix design and its composition (coarse aggregate fraction, the water to binder ratio and the paste to solids ratio) on its fracture behavior has been analyzed. Moreover, further evidence of the objectivity of the size-independent fracture energy results, obtained by the two most commonly used methods, has been provided on the self-compacting concrete mixes.Los hormigones autocompactantes tienen una microestructura interna inherente a su composición específica. Su mayor contenido de partículas finas, en comparación con hormigones vibrados equivalentes, provoca un comportamiento diferente en fractura que afecta a los principales parámetros de fractura. En este trabajo, se ha realizado una amplia investigación experimental del comportamiento en fractura de hormigones autocompactantes. Así, se han realizado ensayos de flexión en tres puntos para determinar sus propiedades de fractura sobre 12 hormigones autocompactantes de diferente composición, con resistencias a compresión que van desde 39 hasta 124 MPa (mayor que en otros estudios). De esta forma, se ha analizado la influencia de la dosificación del hormigón y su composición (contenido en árido grueso, relación agua-cemento y pasta-sólidos) sobre su comportamiento en fractura. Además, se ha validado, para hormigones autocompactantes, la objetividad de los resultados obtenidos mediante los dos métodos habitualmente empleados para la determinación de la energía de fractura
Efecto de la Sporosarcina Pasteurii en las propiedades resistentes de especímenes de tierra comprimida
Get PDFMicrobial biodeposition of calcite induction for improving the performance of rammed earth is a research area that must be analysed in a representative environment. This analysis must consider the compaction force, particle size distribution and curing process as production variables. This paper investigates the effects of adding specific bacteria, Sporosarcina Pasteurii, into compressed earth cubes and the effect of production variables. Uniaxial compressive tests and direct shear tests have been conducted for 80 specimens. The results indicate that calcite precipitation interacts with the drying process of clay/silt resulting in reducing the compressive strength, the apparent cohesion and the friction angle. Finally, bacterial activity, which is more likely in samples cured in a high humidity environment, tends to reduce the dilatancy effect.Inducir la biodeposición microbiana de calcita para mejorar las prestaciones de la tapia es una línea de investigación que necesita ser analizada en condiciones representativas y teniendo en cuenta variables de producción como la fuerza de compactación, la granulometría o el curado a diferentes humedades. Se estudia el efecto de añadir Sporosarcina Pasteurii en cubos de tierra comprimida y la influencia de estas variables de producción. Se han realizado ensayos de compresión simple y corte directo sobre 80 especímenes producidos con dos niveles de compactación y dos granulometrías. Los resultados indican que la precipitación de calcita interactúa con el proceso de secado de los limos/arcillas dando como resultado una reducción de la resistencia a compresión, de la cohesión aparente y del ángulo de fricción. Finalmente, la actividad bacteriana, más probable en las muestras curadas en un entorno de alta humedad, tiende a reducir el efecto de la dilatancia
Comportamiento del hormigón con árido reciclado bajo esfuerzos combinados de compresión y cizallamiento
Get PDFTo investigate the behaviour of recycled aggregate concrete (RAC) under combined compression and shear stresses, 75 hollow cylinder specimens prepared with various replacement ratios of recycled coarse aggregate (RCA) were tested with a self-designed loading device. The results showed that the failure pattern was similar for RAC with different replacement ratios of RCA. The ultimate shear stress improved with an increasing axial compression ratio of less than 0.6 and declined after exceeding 0.6. A modified failure criterion for RAC with normal strength under combined compression and shear stresses was proposed. A new procedure to predict the shear strength for RAC beams without stirrups was developed based on the proposed failure criterion, showing a better correlation with the experimental results than the predictions calculated by GB50010, Eurocode 2, fib Model Code 2010 and ACI 318-11.En este estudio, se ensayaron 75 probetas cilíndricas huecas preparadas con distintos porcentajes de sustitución de árido grueso reciclado (RCA) con una máquina de ensayos auto-diseñada con el fin de investigar la resistencia del hormigón con árido reciclado (RAC) a la acción conjunta de los esfuerzos de compresión y de corte. Según los resultados obtenidos, el patrón de fractura del RAC era similar independientemente del porcentaje de sustitución. La resistencia a cortante aumentó hasta una relación de compresión axial de 0.6 y disminuyó a partir de ese valor. En el artículo se propone modificar el criterio de rotura del RAC de resistencia normal ante la acción conjunta de los esfuerzos antedichos. Se ha desarrollado un nuevo procedimiento para predecir la resistencia al corte de las vigas RAC sin estribos basándose en el criterio de rotura propuesto, consiguiéndose una mejor correlación con los resultados experimentales que en el caso de las predicciones calculadas mediante los métodos GB50010, Eurocode 2, fib Model Code 2010 y ACI 318-11
Cemento compuesto de alta resistencia al sulfato de magnesio
Get PDFThis study investigates the magnesium sulphate resistance of chemically activated phosphorus slag-based composite cement (CAPSCC). Enough mortar specimens were prepared from phosphorus slag (80 wt.%), type II Portland cement (14 wt.%), and compound chemical activator (6 wt.%) and were exposed to 5% magnesium sulphate solution after being cured. Mortar specimens of both type II and V Portland cements (PC2 and PC5) were also prepared and used for comparison purpose. According to the test results, after 12 months of exposure, PC2, PC5 and CAPSCC exhibited 43.5, 35.2 and 25.2% reduction in compressive strength, 0.136, 0.110, and 0.026% expansion in length, and 0.91, 2.2, and 1.78% change in weight, respectively. Complementary studies by X-ray diffractometry and scanning electron microscopy revealed that CAPSCC has a very low potential for the formation of sulphate attack products, especially ettringite. The results confirm a high magnesium sulphate resistance for CAPSCC compared to PC2 and PC5.Este trabajo aborda el estudio de la resistencia al sulfato de magnesio de un cemento compuesto con base de escoria de fósforo activada químicamente (CAPSCC). Se prepararon muestras de mortero a partir de escoria de fósforo (80% en peso), cemento Portland tipo II (14% en peso) y activador químico (6% en peso) y tras el curado, se expusieron a una solución de sulfato de magnesio al 5%. También se prepararon morteros de cementos Portland de tipo II y V (PC2 y PC5) que se usaron con fines comparativos. De acuerdo a los resultados obtenidos, después de 12 meses de exposición, PC2, PC5 y CAPSCC mostraron un 43.5, 35.2 y 25.2% de reducción en la resistencia a la compresión, 0.136, 0.110, y 0.026% de expansión en longitud, y 0.91, 2.2 y 1.78% de cambio en peso, respectivamente. Estudios complementarios por difracción de rayos X y microscopía electrónica de barrido revelaron que los cementos CAPSCC tienen un potencial muy bajo para la formación de productos de ataque de sulfato, especialmente etringita. Los resultados confirman una alta resistencia al sulfato de magnesio para CAPSCC en comparación con PC2 y PC
Incorporación de óxido de grafeno en una solución de cal. Estudio de la floculación y de la mejora correspondiente
Get PDFThe dispersion behavior of graphene oxide in cement matrix is one important factor in enhancing cement performance. In this work, we investigated the dispersion of graphene oxide in cement by simulating alkaline environment with a solution of calcium hydroxide and studied the corresponding strategy of improving dispersion. The obtained results showed that graphene oxide would flocculate even if calcium hydroxide concentration was very low, which might be the main reason of the unstable properties of the graphene oxide-doped cement. In addition, we discovered that, compared to -OH group, the -COOH group and the long chain of polycarboxylate-based superplasticizer were more effective in delaying the flocculation of graphene oxide. Finally, we proposed a dispersion mechanism of polycarboxylate-based superplasticizer. The study provides inspiration for the design of graphene oxide-doped cement materials.La posible dispersión que el óxido de grafeno pueda inducir en matrices de cemento es un factor importante a considerar para mejorar el rendimiento del cemento. En este trabajo, se ha investigado la dispersión de óxido de grafeno en cemento simulando el ambiente alcalino con una solución del hidróxido de calcio, estudiando las estrategias correspondientes para mejorar el grado de dispersión. Los resultados obtenidos mostraron que el óxido de grafeno flocula incluso cuando la concentración de hidróxido de calcio es muy baja, lo que podría ser la razón principal de las características inestables del cemento dopado con óxido de grafeno. Además, se ha determinado que, en contraste con los grupos OH, los grupos COOH y las largas cadenas de los aditivos superplastificantes basados en policarboxilatos retrasan dicha floculación. Finalmente, se propone un mecanismo de dispersión de dichos aditivos superplastificantes basados en policarboxilatos. Este estudio proporciona una base para el diseño de materiales de cemento dopados con óxido de grafeno
Hormigón de altas resistencia reforzado con fibras de vidrio resistentes a alcalis en ambientes agresivos simulados
Get PDFThe durability of the alkali-resistant (AR) glass fiber reinforced concrete (GFRC) in three simulated aggresive environments, namely tropical climate, cyclic air and seawater and seawater immersion was investigated. Durability examinations include chloride diffusion, gas permeability, X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy examination (SEM). The fiber content is in the range of 0.6 % to 2.4 %. Results reveal that the specimen containing highest AR glass fiber content suffered severe strength loss in seawater environment and relatively milder strength loss under cyclic conditions. The permeability property was found to be more inferior with the increase in the fiber content of the concrete. This suggests that the AR glass fiber is not suitable for use as the fiber reinforcement in concrete is exposed to seawater. However, in both the tropical climate and cyclic wetting and drying, the incorporation of AR glass fiber prevents a drastic increase in permeability.Este trabajo se centra en el estudio de la durabilidad de hormigón reforzado con fibra de vidrio resistente a álcalis (CRFVRA) en tres ambientes agresivos simulados como son, condiciones de clima tropical, ciclos de aire y agua de mar e inmersión marina. Los tests de durabilidad incluyeron la difusión de cloruros, permeabilidad de gas, difracción de rayos X (XRD) y evaluacion por microscopía electrónica de barrido (SEM). Los contenidos de fibra evaluados estuvieron en el rango desde 0.6% hasta 2.4%.
Los resultados revelan que la muestra que contiene el mayor porcentaje de fibra sufre una severa pérdida de resistencia en condiciones de agua de mar, y una menor disminución de resistencia bajo condiciones cíclicas. Su permeabilidad disminuyó al incrementar el contenido de fibras en el hormigón. Lo anterior sugiere que el refuerzo con fibra resistente a alcalinos no es adecuado para su uso en hormigón en ambiente de agua de mar. Sin embargo, bajo condiciones de clima tropical, y en ciclos humedad/secado, la incorporación de dichas fibras previene un incremento drástico de la permeabilidad
Hormigón reciclado con árido grueso reciclado. Una visión general y análisis
Get PDFThe construction field has contributed to environmental degradation, producing a high amount of construction and demolition waste (C&D waste) and consuming large volumes of natural resources. In this context, recycled concrete (RC) has been recognised as a means to preserve natural resources and reduce space for waste storage. During the last decades, many researchers have developed works studying different recycled concrete properties.
This review focuses on structural RC made with coarse recycled aggregate from concrete waste. The main objective is to provide a state of the art report on RC’s properties and an analysis on how to predict them taking into account relevant research works. Moreover, the study tries to collect and update RC findings, proposing equations to define RC’s performance, in terms of mechanical strength, modulus of elasticity, stress-strain, creep and shrinkage.El campo de la construcción ha contribuido a la degradación del medio ambiente, produciendo gran cantidad de residuos de construcción y demolición y consumiendo grandes volúmenes de recursos naturales. En este contexto, el hormigón reciclado se ha presentado como una opción para preservar los recursos naturales y reducir el espacio destinado a vertedero. Así, durante las últimas décadas, muchos investigadores han desarrollado trabajos para estudiar las propiedades del hormigón reciclado.
Este artículo se centra en el hormigón estructural fabricado con árido reciclado grueso procedente de residuos de hormigón. El principal objetivo es desarrollar un estado del arte que recoja las principales propiedades del hormigón reciclado y un análisis de cómo calcularlas teniendo en cuenta un gran número de trabajos relevantes en este ámbito. Adicionalmente, el estudio recopila y actualiza el conocimiento sobre estos hormigones, proponiendo ecuaciones que permitan definir sus resistencias mecánicas, módulo de elasticidad, tensión-deformación, fluencia y retracción
Prestaciones del cemento portland ultrafino
Get PDFBy mixing several binder materials and additions with different degrees of fineness, the packing density of the final product may be improved. In this work, ultrafine cement and silica fume mixes were studied to optimize the properties of cement-based materials. This research was performed in mortars made of two types of cement (ultrafine Portland cement and common Portland cement) and two types of silica fume with different particle-size distributions. Two Portland cement replacement ratios of 4% and 10% of silica fume were selected and added by means of a mechanical blending method. The results revealed that the effect of the finer silica fume mixed with the coarse cement enhances the mechanical properties and pore structure refinement at a later age. This improvement is somewhat lower in the case of ultrafine cement with silica fume.La densidad de empaquetamiento del producto final se puede mejorar cuando se mezclan varios conglomerantes y adiciones de diferente finura. En este trabajo se estudiaron varias mezclas de cemento ultrafino y humo de sílice para optimizar las propiedades de los materiales de base cemento. Esta investigación se realizó con morteros fabricados con dos tipos de cemento (cemento Portland ultrafino y cemento Portland común) y dos tipos de humo de sílice con diferentes tamaños de partícula. Se seleccionaron dos porcentajes de sustitución de cemento Portland por humo de sílice (4% y 10%) que se mezclaron mecánicamente. Los resultados revelaron que la mezcla del humo de sílice más fino con el cemento grueso mejora las propiedades mecánicas y el refinamiento de la distribución del tamaño de poro a edades avanzadas. Esta mejora de resistencias y reducción del tamaño de poro era menor en el caso del cemento ultrafino con el humo de sílice
Materiales activados alcalinamente porosos con liberación lenta de álcalis. Efecto de la composición
Get PDFAlkali activated materials (AAM) based on calcined metakaolin or illite clay together with waste by-products, such as waste glass or aluminium scrap recycling waste, were tested as value-added materials for pH stabilization in biogas technology where decrease of pH should be avoided. Porous materials with ability to slowly leach alkalis in the water media thus providing continuous control of the pH level were obtained. XRD, FTIR, SEM and titration methods were used to characterize AAM and their leaching properties. It is clear that composition of the material has an important effect on the diffusion of alkali from structure. Namely, higher Si/Al and Na/Al molar ratios may increase pore solution transfer to the leachate. The leaching rate of alkalis from the structure of AAM is high for the first few days, decreasing over time. It was possible to calculate the buffer capacity from the mixture design of AAM.En este estudio se han ensayado materiales activados alcalinamente (AAM) basados en metacaolín o arcilla de ilita junto con subproductos tales como residuos de vidrio o aluminio reciclado, como materiales con valor añadido para la estabilización del pH en tecnologías de biogás donde se debe evitar la disminución del pH . Se obtuvieron materiales porosos con capacidad para lixiviar lentamente los álcalis en medios acuosos, proporcionando así un control continuo del nivel de pH. Se utilizaron técnicas de DRX, FTIR, SEM y métodos de tritación para caracterizar los AAMs y sus propiedades de lixiviación. La composición del material tiene un efecto importante en la difusión del álcali de la estructura. Es decir, mayores relaciones molares de Si / Al y Na / Al pueden aumentar la transferencia de la solución del poro al lixiviado. La tasa de lixiviación de los álcalis desde la estructura de los AAMs es alta durante los primeros días, disminuyendo con el tiempo. Se ha calculado la capacidad del efecto tampón a partir del diseño de mezcla de AAM