Materiales de Construcción (E-Journal)
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Comparación de Características de Resistencia y Durabilidad de un Geopolímero obtenido a partir de ceniza Volante, Fibra de Vidrio Esmerilado y Polvo de Vidrio
Get PDFStrength and durability characteristics of geopolymers produced using three precursors, consisting of fly ash, Ground Glass Fiber (GGF), and glass-powder were studied. Combinations of sodium hydroxide and sodium silicate were used as the activator solutions, and the effect of different sodium and silica content of the activators on the workability and compressive strength of geopolymers was investigated. The parameters used in this study were the mass ratio of Na2O-to-binder (for sodium content), and SiO2-to-Na2O of the activator (for silica content). Geopolymer mixtures that achieved the highest compressive strength from each precursor were assessed for their resistance to alkali-silica reaction and compared against the performance of portland cement mixtures. Test results revealed that GGF and fly ash-based geopolymers performed better than glass-powder-based geopolymer mixtures. The resistance of GGF-based and fly ash-based geopolymers to alkali-silica reaction was superior to that of portland cement mixtures, while glass-powder-based geopolymer showed inferior performance.Se estudiaron las características de resistencia y durabilidad de geopolímeros producidos utilizando tres precursores, formados por cenizas volantes, Fibra de Vidrio Esmerilado (FVE) y vidrio en polvo. Se utilizaron combinaciones de soluciones de hidróxido de sodio y silicato de sodio como activadores, y se investigó el efecto del diferente contenido de sodio y sílice de los activadores en la trabajabilidad y resistencia a la compresión de los geopolímeros. Los parámetros utilizados en este estudio fueron la relación de masa de Na2O-a-aglutinante (para el contenido de sodio), y SiO2-a-Na2 O del activador (para el contenido de sílice). Las mezclas de geopolímeros obtenidas a partir de cada precursor que alcanzaron la más alta resistencia a la compresión fueron evaluadas por su resistencia a la reacción álcali-sílice y comparadas con el rendimiento de las mezclas de cemento portland. Los resultados de las pruebas revelaron que la FVE y los geopolímeros a base de ceniza volante se comportaron mejor que las mezclas de geopolímeros a base de vidrio en polvo. La resistencia de los geopolímeros a base de ceniza volante y FVE a la reacción álcali-sílice fue superior que la de las mezclas de cemento portland, mientras que los geopolímeros a base de vidrio en polvo mostraron un rendimiento inferior
Características volumétricas y compactabilidad de mezclas con caucho y aditivos de mezclas semicalientes orgánicos
Get PDFWarm Mix Asphalt (WMA) refers to technologies that reduce manufacturing and compaction temperatures of asphalt mixtures allowing lower energy consumption and reducing greenhouse gas emissions from asphalt plants. These benefits, combined with the effective reuse of a solid waste product, make asphalt rubber (AR) mixtures with WMA additives an excellent environmentally-friendly material for road construction. The effect of WMA additives on rubberized mixtures has not yet been established in detail and the lower mixing/compaction temperatures of these mixtures may result in insufficient compaction. In this sense, the present study uses a series of laboratory tests to evaluate the volumetric characteristics and compactability of AR mixtures with organic additives when production/compaction temperatures are decreased. The results of this study indicate that the additives selected can decrease the mixing/compaction temperatures without compromising the volumetric characteristics and compactability.Las mezclas semicalientes permiten reducir las temperaturas de fabricación y compactación de las mezclas asfálticas y disminuir el consumo de energía y emisión de gases de efecto invernadero en las plantas asfálticas. Estos beneficios, junto con la reutilización efectiva de un producto de desecho, harían de las mezclas con caucho y aditivos de mezclas semicalientes un excelente material para la construcción de carreteras respetuoso con el medio ambiente. En esta investigación se estudia, a través de una serie de ensayos de laboratorio, las características volumétricas y de compactabilidad de las mezclas con caucho y aditivos orgánicos de mezclas semicalientes, ya que se desconoce el efecto de estos aditivos al disminuir las temperaturas de producción/compactación, pudiendo tener lugar una compactación insuficiente. Los resultados han indicado que los aditivos seleccionados pueden disminuir las temperaturas de producción/compactación de las mezclas sin comprometer las características volumétricas y la compactabilidad
Uso de un material volcánico como filler en la producción de hormigones autocompactantes de baja resistencia
Get PDFThis study evaluates the use of large amounts of fine powders (fillers) derived from a Colombian volcanic material into the production of self-compacting concrete (SCC) for lower strength applications. The effects on SCC properties were studied with the incorporation of up to 50% of volcanic material of Tolima (MVT) as a partial substitute of the total weight of Portland cement. The workability was determined through slump flow, V-funnel, and L-box test. The compressive strength results were analyzed statistically by MINITAB. These demonstrated that 30% (by total weight of cementitious material) was the maximum allowable percentage of MVT to be used in the production of SCCs. Based on this, mechanical and permeability properties of SCC MVT 30% were evaluated at 28, 90 y 360 curing days. SCC MVT 30% exhibited compressive strength of 21 and 27 MPa after 28 and 360 days of curing, respectively.Este trabajo presenta los resultados de utilización de cantidades elevadas de material volcánico colombiano como filler en la producción de hormigón autocompactante (CAC) de baja resistencia. Se estudió el efecto sobre las propiedades de los CACs de la incorporación del material volcánico del Tolima (MVT) hasta en 50% como remplazo parcial del peso total del cementante. La trabajabilidad fue determinada por medio del flujo de asentamiento, embudo V y Caja L. El análisis de resistencia a la compresión por medio de MINITAB demostró que el máximo porcentaje de incorporación de MVT en los CACs es del 30% respecto al peso total de cementante. Con base en esta optimización se evaluaron sus propiedades mecánicas y de permeabilidad a 28, 90 y 360 días de curado. Los resultados demostraron que este CAC MVT 30% presentó resistencias a compresión de 21 y 27 MPa después de 28 y 360 días de curado, respectivamente
Evaluación del efecto rejuvenecedor de bio-materiales sobre ligantes para mezclas con alto contenido de asfalto recuperado
Get PDFThe interest in using bio-materials in pavement engineering has grown significantly over the last decades due to environmental concerns about the use of non-recoverable natural resources. In this paper, bio-materials are used together with Reclaimed Asphalt (RA) to restore some of the properties of the aged bitumen present in mixtures with high RA content. For this purpose, two bio-materials are studied and compared to conventional and polymer modified bitumens. Blends of these materials with RA bitumen were produced and studied to simulate a 50% RA mixture. The rejuvenating effect of the two bio-materials on RA has been assessed and compared with the effect of the conventional binders. Apparent Molecular Weight Distribution of the samples (obtained by the ?-method) and different rheological parameters were used for this purpose. Results revealed the power of bio-materials to rejuvenate RA bitumen, showing their capability to be used as fresh binders in high-RA content mixtures.El interés en la utilización de bio-materiales en ingeniería de pavimentos ha crecido significantemente en las últimas décadas debido a la conciencia ambiental sobre el uso de recursos naturales no renovables. En este artículo, se utilizan bio-materiales para recuperar las propiedades iniciales del betún envejecido presente en mezclas con alto contenido de asfalto reciclado (RA). Para ello, se ha estudiado y comparado el comportamiento de dos bio-materiales con betunes convencionales y betunes modificados con polímeros. Con este objetivo, se fabricaron mezclas de bio-materiales y betún reciclado simulando mezclas asfálticas con 50% de contenido de reciclado. El efecto rejuvenecedor de los bio-materiales se ha evaluado y comparado con el efecto rejuvenecedor de ligantes convencionales mediante el cálculo de las distribuciones de peso molecular aparente y diferentes parámetro reológicos. Los resultados muestran el poder rejuvenecedor de los bio-materiales, poniendo de manifiesto su potencial para usarse como ligantes vírgenes en mezclas asfálticas con alto contenido de reciclado
Acción externa acelerada de sulfatos y cloruros en el estudio de la corrosión del acero en tracción en el hormigón armado
Get PDFCorrosion of the reinforcing steel may cause significant loss of strength of reinforced concrete structures. The study focuses on accelerating such corrosion and examining the degradation of (i) the compressive strength of concrete due to sodium sulfate in a wet atmosphere; and (ii) the flexural strength by a solution of sodium sulfate and sodium chloride. Three types of concrete were used and different beam specimens were reinforced by steel rebars of different diameters (6, 8 and 10mm), part of the beams being pre-cracked. The concrete with least strength allowed higher sulfate penetration along the entire process and the compressive strength increased slightly, possibly due to lower porosity of concrete after contamination. The results of the flexural tests showed decrease of strength in all cases. Pre-cracked beams exhibited smaller influence of porosity of concrete. Beams with 6mm rebars showed the largest loss of strength due to the contamination and corrosion processLa corrosión de la armadura de acero de refuerzo puede causar una disminución de la resistencia de las estructuras de hormigón armado. Este estudio se centra en la aceleración artificial de tal corrosión examinando la degradación (i) de la resistencia a compresión del hormigón debida al sulfato de sodio en medio húmedo; y (ii) de la resistencia a flexión causada por una solución de sulfato de sodio y cloruro de sodio. Se han utilizado tres clases de hormigón y vigas con refuerzo de diferentes diámetros (6, 8, 10 mm); algunas de las vigas fueron pre-fisuradas. El hormigón con menor resistencia permitió mayor penetración de los sulfatos y la resistencia a compresión aumentó, posiblemente debido a la menor porosidad después de la contaminación. Los ensayos de flexión mostraron que la resistencia decrecía en todos los casos. Las vigas pre-fisuradas mostraron menor influencia de la porosidad. Las vigas armadas con barras de 6 mm de diámetro tuvieron mayor pérdida de resistencia.
Utilización de técnicas petrográficas para evaluar los efectos inducidos del NaCl, condiciones climáticas extremas y el paso del tráfico en las superficies de las carreteras españolas
Get PDFThe asphalt surface layer is the most exposed to weather and traffic conditions on roads, especially those subjected to winter maintenance. Therefore, a deep knowledge of the mechanisms which can damage this layer is necessary to improve its design, construction and long-term use. With this purpose, two types of asphalt mixtures used on roads from NW Spain were subjected to durability tests (freezing-thaw and thermal-stress) with a saturated NaCl solution. After the durability tests, a wheel tracking test was performed on the samples, and the resultant material was analyzed by optical polarized light and fluorescence microscopy. This analysis showed that the binder-aggregate low adhesion was the main responsible of the asphalt mixture damage. This damage was concentrated in the aggregates because the binder acted as an impermeable wall. Consequently, the NaCl solution penetrated and degraded the aggregates quickly and strongly.Las capas de rodadura son las más expuestas al clima y al efecto del tráfico, especialmente en carreteras sometidas a mantenimiento invernal. Por este motivo, es importante conocer mejor los mecanismos de deterioro de dichas capas a la hora de mejorar su diseño, construcción y uso a largo plazo. Con este fin, dos tipos de mezclas asfálticas utilizadas en el NO de España fueron expuestas a ensayos de durabilidad (heladicidad y choque térmico) con una solución saturada de NaCl. Después, se realizó el ensayo de pista y el material deteriorado y deformado resultante fue analizado mediante microscopia óptica de luz polarizada y de fluorescencia. Dicho análisis mostró que el principal responsable de la degradación de la mezcla fue la baja adhesión árido-betún. Esta degradación se concentró en el árido debido a que el ligante actuó como una pared impermeable. En consecuencia, la solución de NaCl pudo penetrar y degradar rápida e intensamente el árido
Uso de partículas de caucho para mejorar la capacidad de atenuación de capas granulares de subbalasto en ferrocarriles
Get PDFOne of the approaches for solving the problem of induced vibrations in railways is by slightly modifying the materials that form the track. A study is presented of the attenuation capacity of mixes composed of granular soil and rubber shreds when used as sub-ballast (the layer located immediately below the ballast layer). Rubber shreds are obtained from scrap tyres, a troublesome waste material whose reuse and recycling is necessary. A series of mixes of granular soil and rubber shreds with rubber contents of between 1% and 10% are submitted to hammer impact tests to study their response to dynamic excitation. Results reveal that mixing rubber shreds with granular soil increases damping ratios, thus demonstrating the potential of the proposed mixes for attenuating vibration.Una de las posibles formas de resolver el problema de las vibraciones inducidas por el ferrocarril es llevando a cabo una ligera modificación de los materiales que forman la vía. En este artículo, se presenta un estudio de la capacidad de atenuación de mezclas compuestas por zahorras y partículas de caucho para ser usadas como sub-balasto (capa localizada bajo el balasto). Las partículas de caucho se obtienen a partir de neumáticos fuera de uso, un material problemático cuya reutilización y reciclaje es cada vez más necesario. Las mezclas de zahorra-caucho, con un contenido entre el 1% y 10%, se someten a una serie de ensayos dinámicos mediante impacto con martillo, estudiando su respuesta frente a la excitación dinámica. Los resultados revelan que la mezcla de partículas de caucho con zahorras aumenta el coeficiente de amortiguamiento, lo que muestra el potencial que poseen las mezclas propuestas para la atenuación de vibraciones
Utilización de aditivos para mejorar la sensibilidad de las mezclas bituminosas al calentamiento con microondas
Get PDFThis study examines the potential of adding electric arc furnace slag to bituminous mixtures to be heated by microwaves. The susceptibility of bituminous mixtures to microwave energy is limited and so, in order to improve the energy performance of the heating process, it is necessary to incorporate additives or components to the mixture so as to improve the capacity for microwave heating. The article presents the results of adding various components, (steel wool, scrap tire wire, silicon carbide, iron filings) and an alternative aggregate: electric arc furnace slag. According to the results obtained in the laboratory, slag addition of at least 5% by weight of the bituminous mixture represents the best option for both technical and economic reasons. The results may promote the valorization of this steel industry residue in bituminous mixtures by improving microwave heating response.El presente trabajo examina el potencial de añadir escorias siderúrgicas de horno de arco eléctrico en mezclas bituminosas cuando se calientan con energía de microondas. La susceptibilidad de las mezclas bituminosas a las microondas es limitada y con el objetivo de incrementarla es necesario incorporar aditivos o componentes que sí son susceptibles. El artículo presenta los resultados obtenidos con varios aditivos (lana de acero, alambre metálico reciclado de neumáticos fuera de uso, carburo de silíceo y limaduras de hierro) y un árido alternativo: escorias de horno de arco eléctrico. De acuerdo con los resultados obtenidos en el estudio, la incorporación de escorias en al menos un 5% en masa de la mezcla bituminosa representa la mejor opción por motivos técnicos y económicos. Este resultado puede potenciar la valorización de este residuo de la industria del acero en mezclas bituminosas para mejorar su respuesta al calentamiento con energía microondas
Ecozanja: una nueva solución de zanja basada en la reutilización de material excavado y una capa de hormigón expansivo
Get PDFInstalling utility pipelines generates a significant amount of trench arisings, which are usually transported to landfills instead of being reused as backfill material. This practice generates CO2 emissions and wastes raw materials. This paper presents a more sustainable solution, an eco-trench, which is based on re-using trench arisings as backfill and adding a top layer of expansive concrete to improve the eco-trench’s structural performance. The technical feasibility of the eco-trench was evaluated through a finite element model, which identified the degree of expansion in concrete required to avoid failure or subside the stresses caused by traffic. The potential expansion of concrete was measured under confined conditions in the laboratory by means of a novel test developed for this purpose. The results showed that adding calcium oxide generates the required internal stress. The results were then confirmed in a pilot experience.Las zanjas para instalaciones de servicios generan un elevado volumen de materiales de excavación que son transportados a vertederos en lugar de ser reaprovechados como relleno. Esto conlleva un mayor consumo de materias primas y emisiones de CO2 asociadas al transporte. Este estudio presenta una solución más sostenible, denominada ecozanja, basada en la reutilización de los materiales de excavación como relleno de la zanja con una capa superficial de hormigón expansivo. Su aplicabilidad se evalúa mediante un modelo de elementos finitos que permite determinar el grado de expansión necesario en el hormigón para garantizar la resistencia de las tensiones debidas al tráfico de vehículos sobre la zanja. La expansividad del hormigón se evaluó mediante un ensayo desarrollado específicamente para tal objetivo. Los resultados indican que la adición de óxido de calcio genera las tensiones internas necesarias. Asimismo, la propuesta se validó mediante una experiencia piloto en obra
Nuevo material compuesto de matriz geopolimérica activado con ceniza de cascarilla de arroz y KOH: Desempeño a alta temperatura
Get PDFGeopolymers were produced using an environmentally friendly alkali activator (based on Rice Husk Ash and potassium hydroxide). Aluminosilicates particles, carbon and ceramic fibres were used as reinforcement materials. The effects of reinforcement materials on the flexural strength, linear-shrinkage, thermophysical properties and microstructure of the geopolymers at room and high temperature (1200 ÅãC) were studied. The results indicated that the toughness of the composites is increased 110.4% for geopolymer reinforced by ceramic fibres (G-AF) at room temperature. The presence of particles improved the flexural behaviour 265% for geopolymer reinforced by carbon fibres and particles after exposure to 1200 .C. Linear-shrinkage for geopolymer reinforced by ceramic fibres and particles and the geopolymer G-AF compared with reference sample (without fibres and particles) is improved by 27.88% and 7.88% respectively at 900 ÅãC. The geopolymer materials developed in this work are porous materials with low thermal conductivity and good mechanical properties with potential thermal insulation applications for building applications.Compuestos geopoliméricos fueron producidos usando un activador alcalino alternativo (basado en ceniza de cascarilla de arroz e hidróxido de potasio), partículas aluminosilicatos, fibras de carbono y cerámicas. Se estudió el efecto de fibras y partículas en la resistencia a la flexión, contracción lineal, propiedades termofísicas y microestructura de los geopolímeros a temperatura ambiente y 1200 °C. Los resultados indican que la tenacidad se incrementó 110.4% para el geopolímero reforzado con fibras cerámicas (G-AF) a temperatura ambiente. La presencia de partículas mejora el comportamiento a la flexión 265% para el geopolímero reforzado con fibras de carbono y partículas después de la exposición a 1200 °C. La contracción lineal para el geopolímero reforzado con fibras cerámicas y partículas y el geopolímero G-AF es mejorada 27.88% y 7.88% respectivamente a 900 ºC con respecto al material sin refuerzo. Los materiales geopoliméricos desarrollados en este estudio son materiales porosos de baja conductividad térmica y buenas propiedades mecánicas con potencial aplicación en la industria de la construcción como aislantes térmicos