Materiales de Construcción (E-Journal)
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Propiedades de geopolímeros preparados a partir de cenizas de estanque
Get PDFAlkali-activated materials were prepared from pond ash from the Darkhan city (Mongolia) thermal power station. This ash contains about 60 wt % X-ray amorphous material in addition to quartz, mullite, hematite and magnesioferrite, and presents significant storage problems since it is accumulating in large amounts and is a hazardous waste, containing 90–100 ppm of the heavy metals As, Pb and Cr, and about 800 ppm Sr. Alkali-activated materials synthesized from the as-received pond ash achieved compressive strengths of only 3.25 MPa. Reduction of the particle size by mechanical milling for up to 30 min progressively increases the compressive strength of the resulting alkali-activated geopolymer up to 15.4 MPa. Leaching tests indicate that the combination of milling and alkali treatment does not cause the release of the hazardous heavy metals from the product, making it suitable for construction applications.Se prepararon materiales activados alcalinamente a partir de cenizas de charca de la central térmica de Darkhan (Mongolia). Esta ceniza contiene alrededor de un 60% en peso de material amorfo además de mullita, hematita, cuarzo y magnesioferrite. Presenta además importantes problemas de almacenamiento ya que se acumula en grandes cantidades y es un desecho peligroso, que contiene entre 90–100 ppm de metales pesados como Pb y Cr, y alrededor de 800 ppm de Sr. Los materiales sintetizados a partir de las cenizas de estanque presentaron resistencias a compresión de tan sólo 3,25 MPa. La reducción del tamaño de partícula por fresado mecánico hasta 30 min aumentó las resistencias mecánicas hasta valores de 15.4 MPa. Las pruebas de lixiviación indican que la combinación de molienda y activación alcalina no causan la liberación de los metales pesados peligrosos del producto, por lo que resulta adecuado para aplicaciones en construcción
Optimización de las propiedades de emulsión de betún para la estabilización de balasto
Get PDFBallasted track, while providing economical and practical advantages, is associated with high costs and material consumption due to frequent maintenance. More sustainable alternatives to conventional ballasted trackbeds should therefore aim at extending its durability, particularly considering ongoing increases in traffic speed and loads. In this regard, the authors have investigated a solution consisting of bitumen stabilised ballast (BSB), designed to be used for new trackbeds as well as in reinforcing existing ones. This study presents the idea behind the technology and then focuses on a specific part of its development: the optimisation of bitumen emulsion properties and dosage in relation to ballast field conditions. Results showed that overall bitumen stabilisation improved ballast resistance to permanent deformation by enhancing stiffness and damping properties. Scenarios with higher dosage of bitumen emulsion, higher viscosity, quicker setting behaviour, and harder base bitumen seem to represent the most desirable conditions to achieve enhanced in-field performance.El balasto proporciona ventajas económicas y prácticas, sin embargo se asocia con altos costos y consumo de materiales. Las alternativas más sostenibles deben tener como objetivo extender la durabilidad del balasto, sobre todo teniendo en cuenta los actuales incrementos en la velocidad y las cargas del tráfico. Los autores presentan una solución que consiste en estabilizar el balasto con betún. Este estudio describe la tecnología y se centra en la optimización de las propiedades de la emulsión bituminosa y su dosis en función de las condiciones del balasto. Los resultados muestran que la estabilización con betún mejora la resistencia a la deformación permanente mediante la modificación de la rigidez y las propiedades de amortiguación. Pruebas con mayor dosis de emulsión bituminosa, mayor viscosidad, fraguado rápido y betún base más duro, representan las condiciones más deseables para lograr un mejor rendimiento en la vía
Efecto del envejecimiento y de la temperatura en el comportamiento a fatiga de las mezclas bituminosas
Get PDFThe ageing of asphalt mixes, together with their exposure to low temperatures, causes a progressive increase of cracking. In this paper, the effect of ageing and temperature on the fatigue of asphalt concretes made with two types of binders, conventional (50/70) and polymer modified bitumen (PMB), is studied. For this purpose, specimens previously subjected to an accelerated laboratory ageing process were tested by a strain sweep test at different temperatures (-5ºC, 5ºC and 20°C). Results were compared with the obtained from the unaged specimens showing the relative importance of ageing, temperature and type of bitumen on the parameters that determine the fatigue life of the mixture. The mixtures behaviour becomes more brittle with ageing and the decrease of temperature. However, ageing hardly has an effect on fatigue at lower temperatures. In general, mixtures made with polymer modified bitumen have a better fatigue performance to ageing and temperature.El envejecimiento de las mezclas, unido a su exposición a bajas temperaturas, provoca un progresivo aumento de su fisuración. En este trabajo, se estudia el efecto del envejecimiento y la temperatura en la fatiga de una mezcla semidensa fabricada con dos tipos de ligantes, 50/70 y PMB 45/80-65. Para ello, probetas previamente sometidas a envejecimiento acelerado en laboratorio fueron ensayadas mediante un ensayo de barrido de deformaciones, a diferentes temperaturas (-5, 5 y 20ºC). Los resultados fueron comparados con los obtenidos en mezclas no envejecidas mostrando la importancia del envejecimiento, temperatura y ligante sobre los parámetros que condicionan la vida a fatiga de la mezcla. El comportamiento de las mezclas es más frágil debido al envejecimiento y la disminución de la temperatura. Sin embargo, el envejecimiento apenas influye en la fatiga a temperaturas bajas. En general, las mezclas con betún modificado muestran mejor respuesta a fatiga frente a envejecimiento y temperatura
Producción de hormigones más durables y sostenibles utilizando escoria volcánica como sustitutivo de cemento
Get PDFThe objective of the study is to investigate strength and durability-related properties of volcanic scoria-based cements. Compressive and tensile strength development of mortars and concretes containing volcanic scoria with replacement levels ranging from 10 to 35% was investigated. Water permeability, chloride penetrability and porosity of concretes cured for 2, 7, 28, 90 and 180 days were also examined. Results revealed that volcanic scoria could be suitable for making blended cements. The strength of mortar/concrete containing volcanic scoria was lower than that of plain cement mortar/concrete at all ages. However, at 90 day curing, the strengths of volcanic scoria-based mortars/concretes were comparable to those of plain cement. In addition, water permeability, chloride penetrability and porosity of scoria-based concretes were much lower than those of plain concrete. Further, the results were statistically analysed and estimation equations have been developed to predict the studied properties. SEM/EDX analysis was employed, as well.El objetivo del estudio fue investigar la resistencia y durabilidad de cementos basados en escoria volcánica. El desarrollo de resistencias a flexión y compresión, se estudió en morteros y hormigones con escoria volcánica en porcentajes de reemplazo desde 10 al 35%. Se realizaron ensayos de permeabilidad al agua, penetración de cloruros y porosidad de los hormigones a las edades de 2, 7, 28, 90 y 180 días. Los resultados revelaron que la escoria volcánica podría ser adecuada para la fabricación de cementos con adiciones. La resistencia de morteros/hormigones que contiene escoria volcánica fue menor que la de los correspondientes morteros u hormigones sin adición a todas las edades. Sin embargo, a los 90 días de curado, las resistencias de los morteros/hormigones con escoria fueron comparables con las del cemento sin adición. La permeabilidad al agua, penetrabilidad de cloruros y porosidad de los hormigones con escoria fueron mucho más bajos que los del correspondiente hormigón sin escoria. Los resultados se analizaron estadísticamente y las ecuaciones de estimación se han desarrollado para predecir las propiedades estudiadas. También se empleó el análisis SEM/EDX
Análisis de la sensibilidad del ensayo de resonancia por impacto como herramienta para determinar las propiedades elásticas de materiales bituminosos
Get PDFThe modulus value of bituminous materials is a key factor in the design of road pavements and the estimation of their life service. This parameter can be measured in laboratory but, unfortunately, this requires the deterioration of the pavement so as the consumption of time and resources. Therefore, this study analyses the feasibility of using impact resonance frequency tests as an alternative to traditional methods for determining the dynamic modulus of bituminous mixtures. The sensitivity of this technique has been studied by analyzing its repeatability and reproducibility, studying the variations in the values measured by modifying the dimensions of the specimens, test temperatures and types of mixture tested. In addition, this non-destructive technique has been compared with other traditional tests used to determine the elastic properties of bituminous materials. The results show that this test could be an interesting tool to characterize the properties and damage state of asphalt layers.El valor de módulo de los materiales bituminosos es un factor clave en el diseño de pavimentos y la estimación de su vida de servicio. Este parámetro puede ser medido en laboratorio pero, desafortunadamente, esto requiere deteriorar el pavimento así como el consumo de tiempo y recursos. Por ello, este estudio analiza la viabilidad de usar el ensayo de frecuencia de resonancia mediante impacto como alternativa a los métodos tradicionales para determinar el módulo dinámico de mezclas bituminosas. La sensibilidad de esta técnica se ha estudiado analizando su repetibilidad y reproducibilidad, estudiando variaciones en los valores medidos al modificar dimensiones de probetas, temperaturas y tipos de mezcla ensayados. Además, esta técnica no destructiva se ha comparado con otros ensayos tradicionales empleados para determinar propiedades elásticas de materiales bituminosos. Los resultados muestran este ensayo como una herramienta interesante para caracterizar las propiedades y estado de daño de las capas de asfalto
Evaluación del comportamiento mecánico de capas bituminosas ultra delgadas como una adecuada estrategia para la rehabilitación de pavimentos urbanos
Get PDFVery Thin Asphalt Overlay (VTAO) has been introduced as an alternative to traditional thick overlays, seal coats, and micro-surfacings. Nonetheless, there are some challenges that still remain regarding the application of VTAOs (such as mixture type, cohesiveness, wear resistance, cracking and durability), particularly in heavy traffic urban areas. Therefore, this paper presents an extensive comparative evaluation of the mechanical performance, durability and safety issues (cohesiveness, adhesiveness, ageing, cracking, plastic deformation, permeability, macrotexture, skid and wear resistance, and fuel resistance) of a VTAO (20 mm thick) and a high performance BBTM 11B (35 mm thick), commonly used as an open-graded mixture for pavement overlays. The results demonstrated that VTAO is an appropriate material for urban pavements as it provides good durability and resistance to the propagation of defects. Nonetheless, further studies are required to improve its behavior under distresses related to plastic deformations and safety properties.Las capas bituminosas ultra delgadas para rehabilitación superficial de carreteras son una alternativa a las tradicionales capas asfálticas, riegos bituminosos y micro-aglomerados. No obstante, aún son numerosos los aspectos a estudiar para la generalización de su uso, particularmente en zonas urbanas con elevado tráfico. Así, este artículo recoge un análisis comparativo del comportamiento mecánico, durabilidad y factores de seguridad (evaluando parámetros como cohesividad, adhevisvidad, envejecimiento, fisuración, deformaciones, permeabilidad, macrotextura, y resistencia al deslizamiento, al desgaste y a los combustibles) entre una capa delgada de 20 mm de espesor, y una mezcla discontinua de altas prestaciones (BBTM-11B con 35 mm), comúnmente utilizada en capas de rodadura. Los resultados indican que puede ser una adecuada solución para pavimentos urbanos dada su durabilidad y resistencia a la propagación de fallos. No obstante, se requieren futuros estudios centrados en la mejora de parámetros de seguridad y de su resistencia a las deformaciones permanentes
Análisis del módulo de rigidez y la resistencia a fatiga de mezclas asfálticas recicladas en frio fabricadas con betún espumado para su uso en el diseño de firmes para aeropuertos
Get PDFCold recycled bound materials (CRBMs) provide an economic and environmental advantage for pavements since they decrease energy and raw material consumption. However, design methods for airfield pavements do not include key CRBM properties. In this paper an empirical-mechanistic method is used to study airfield pavement design with CRBM in order to develop design guidance. The aim of the paper is to obtain the inputs related to material properties needed for use in this method. For this purpose, CRBM containing reclaimed asphalt, with fly ash, cement and foamed bitumen as stabilising agents, was characterised. The methodology included indirect tensile stiffness modulus (ITSM) and indirect tensile fatigue tests (ITFT) in strain control mode. The inputs needed for a pavement design analysis with CRBM were then obtained. The results showed the importance of further study on CRBM fatigue to understand the behaviour of these mixes under cyclic loading.El uso de mezclas asfálticas recicladas en frío (MARF) proporciona ventajas tanto económicas como medioambientales al disminuir el consumo de energía y materias primas. Sin embargo, los métodos de diseño para firmes de aeropuertos no incluyen las propiedades de MARFs. En este artículo un método empírico-mecanístico se emplea para estudiar el diseño de firmes de aeropuertos con MARF. El objetivo es obtener los inputs relacionados con las propiedades de MARF necesarios para llevar a cabo el diseño del pavimento. Con este propósito, MARF con asfalto reciclado, ceniza volante, cemento y betún espumado ha sido caracterizado. La metodología incluye ensayo de tracción indirecta para la obtención del módulo de rigidez y ensayo de fatiga con tracción indirecta en modo de deformación controlada. Los inputs necesarios han sido obtenidos y los resultados muestran la importancia de un estudio adicional del comportamiento a fatiga de MARF para entender su comportamiento bajo cargas cíclicas
Evolución del envejecimiento en mezclas espumadas semicalientes con áridos reciclados
Get PDFThe combination of high rates of reclaimed asphalt pavement (RAP) and warm mix asphalt (WMA) technologies is still ambiguous in terms of durability. With the aim of clarifying this issue, a study comparing a hot mix asphalt with a WMA prepared using the foaming process technology. Both mixes contain 50% of RAP and are submitted to a laboratory ageing procedure. The long term related performance of the mixtures is compared by means of complex modulus and fatigue testing. Penetration and ring and ball tests are undertaken on the recovered bitumens, as well as the ageing evolution, characterised by the Fourier Transform Infrared analysis. Finally, the Apparent Molecular Weight Distribution (AMWD) of the binders is calculated from rheological measurements using the δ-method. Results show a relation between ageing evolution and mechanical performance. After ageing, the overall tendencies are similar for both processes.El comportamiento de mezclas asfálticas semicalientes (WMA) con alto contenido de material reciclado (RAP) es aún incierto a largo plazo. Por este motivo, en este estudio se compara el envejecimiento una mezcla caliente convencional y una mezcla espumada semicaliente con 50% de RAP. Ambas mezclas han sido sometidas a un proceso de envejecimiento en laboratorio. La respuesta a largo plazo se ha comparado a través de los ensayos de módulo de rigidez y de fatiga. En los betunes recuperados se han llevado a cabo los ensayos de penetración y anillo-bola, así como el seguimiento del envejecimiento a través del análisis de infrarrojos. Finalmente, la distribución de peso molecular aparente (AMWD) de los betunes se ha calculado a través de medidas reológicas usando el “δ-method”. En los resultados se observa una relación entre la evolución del envejecimiento y su respuesta mecánica, donde la tendencia general es similar para ambas técnicas
Evaluación del comportamiento mecánico de mezclas asfálticas templadas con 100 % de material reciclado
Get PDFThe use of Half Warm Mixes with high Reclaimed Asphalt content (HWMRA) has the potential to generate significant environmental advantages such as the reduction in consumption of natural resources and the emission of gases into the atmosphere. This paper therefore focuses on demonstrating the viability of using these types of mixes in wearing courses. For this purpose, an HWMRA with 70 % and 100 % Reclaimed Asphalt Pavement (RAP) and emulsion were designed in the laboratory. The performance of the mixes was then assessed and compared with that of conventional Hot Mix Asphalt. In a second stage, the mixes were manufactured in-plant, and laid and compacted in an Accelerated Pavement Test track. The cores were then extracted and tested for stiffness modulus and resistance to fatigue. The results from the tests conducted with both the laboratory specimens and the cores showed that the performance of HWMRA is comparable to that of HMA. These findings encourage greater confidence in promoting the use of these types of sustainable asphalt mixes.La utilización de mezclas asfálticas templadas con alto contenido de asfalto reciclado (HWMRA) conlleva ventajas medioambientales como la reducción del consumo de recursos naturales y la emisión de gases a la atmósfera. Este artículo se centra en mostrar la viabilidad de este tipo de mezclas para capas de rodadura. Para ello, se diseñaron mezclas HWMRA con 70 % y 100 % de asfalto reciclado en el laboratorio y se evaluó y comparó su comportamiento con una mezcla caliente convencional. En una segunda etapa, las mezclas fueron fabricadas en planta, extendidas y compactadas en una pista de ensayo acelerado de pavimentos. A continuación, se extrajeron testigos y se ensayaron para conocer su módulo de rigidez y resistencia a fatiga. Tanto los resultados de laboratorio como tras la fabricación en planta y puesta en obra mostraron que el comportamiento de mezclas HWMRA es comparable al de mezclas calientes convencionales. Dicha conclusión puede aportar confianza a este tipo de mezclas sostenibles promoviendo su mayor utilización
