Materiales de Construcción (E-Journal)
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Efecto del árido asfáltico reciclado sobre la durabilidad de un pavimento de hormigón
Full text linkThe use of recycled aggregates instead of natural aggregates used in concrete reduces environmental pollution and concrete costs. Recycled Asphalt Pavement (RAP) aggregate used as recycled aggregate has a lower water absorption than natural aggregate due to its bituminous structure, which reduces the water requirement of fresh concrete. In this study, it was aimed to determine the optimum use of RAP particles as aggregate in concrete for read pavements and to determine their durability properties. For this purpose, RAP was used instead of crushed stone aggregate used in concrete road construction. RAP was used by replaced aggregate 0%, 25%, 50% and 100% of the crushed stone aggregate used on the concrete road. The dose of the produced concrete was 350 kg/m3 and the water/cement ratio was kept constant as 0.45. The fresh workability and air content of concretes containing RAP were determined. Compressive strength, splitting tensile strength, electrical resistivity value, accelerated corrosion test of hardened concretes were subjected to corrosion resistance, water absorption and porosity percentage, acid resistance, ultrasonic pulse rate and Scanning Electron Microscope (SEM) and X-ray Diffractometer (XRD) analyzes were determined. In the experimental results, it has been observed that the use of RAP ratio of 25% and 50% remains within the limit values for concrete pavement. It is recommended to be used on reinforced concrete roads that will be exposed to adverse environmental conditions with its high corrosion resistance, thanks to its anti-corrosion feature.El uso de áridos reciclados en lugar de áridos naturales en el hormigón reduce la contaminación ambiental y los costes del hormigón. El árido de Pavimento Asfáltico Reciclado (RAP) utilizado como árido reciclado tiene una menor absorción de agua que el árido natural debido a su estructura bituminosa, lo que reduce el requerimiento de agua del hormigón fresco. En este estudio el objetivo fue determinar el uso óptimo de partículas de RAP como árido en hormigón para pavimentos lisos y determinar sus propiedades durables. Para ello se utilizó RAP en lugar de los áridos de piedra triturada utilizados en la construcción de carreteras con hormigón. Se utilizó RAP reemplazando el 0%, 25%, 50% y 100% del árido de piedra triturada. El hormigón producido tenía un contenido en cemento 350 kg/m3 y la relación agua/cemento se mantuvo constante en 0,45. Se determinó la trabajabilidad en fresco y el contenido de aire de los hormigones que contienen RAP. También se determinaron la resistencia a la compresión, la resistencia a la tracción, el valor de resistividad eléctrica y la prueba de corrosión acelerada de hormigones endurecidos. Igualmente, se evaluó la absorción de agua y porcentaje de porosidad, la resistencia al ataque ácido, la frecuencia de pulso ultrasónico y la microestrucutra mediante microscopio electrónico de barrido (MEB) y difractómetro de rayos X (DRX). En los resultados experimentales se ha observado que el uso de una relación RAP del 25% y 50% se mantiene dentro de los valores límite para pavimentos de hormigón. Se recomienda su uso en carreteras de hormigón armado que estarán expuestas a condiciones ambientales adversas por su alta resistencia a la corrosión, gracias a su característica anticorrosión
Investigación de las propiedades de adherencia entre el hormigón reforzado con fibras híbridas y las barras BFRP tras la exposición a altas temperaturas
Full text linkThis research investigated the bond properties at high temperatures and with hybrid fiber addition between basalt fiber reinforced polymer (BFRP) bars and hybrid fiber-reinforced concrete (HFRC). The tensile strength and appearance morphology of BFRP bars were analyzed. Used scanning electron microscopy (SEM) to examine the microscopic morphology and used the bond-slip constitutive model to fit the bond-slip curves. When BFRP bars after exposed to 300 °C, their tensile strength dropped by 42%. With the increasing temperature, the bond strength and stiffness of normal concrete (NC) specimens decreased by 27.3 % and 67.5 %, respectively, while HFRC specimens decreased by 20.8 % and 55 %, respectively. Hybrid fibers increased the bond strength and stiffness of HFRC specimens by 27.1 % and 49.1 %, respectively. The best fitting models were the Malvar model and the Continuous Curve model.Esta investigación evaluó las propiedades de adherencia a altas temperaturas y con adición de fibra híbrida entre barras de polímero reforzado con fibra de basalto (BFRP) y hormigón reforzado con fibra híbrida (HFRC). Se analizaron la resistencia a la tracción y la morfología del aspecto de las barras de BFRP. Se utilizó microscopía electrónica de barrido (SEM) para examinar la morfología microscópica y se utilizó el modelo constitutivo de adherencia-deslizamiento para ajustar las curvas de adherencia-deslizamiento. Cuando las barras de BFRP se expusieron a 300 °C, su resistencia a la tracción disminuyó un 42%. Con el aumento de la temperatura, la resistencia de adherencia y la rigidez de los especímenes de hormigón normal (NC) disminuyeron un 27,3% y un 67,5%, respectivamente, mientras que los especímenes HFRC disminuyeron un 20,8% y un 55%, respectivamente. Las fibras híbridas aumentaron la resistencia de adherencia y la rigidez de las probetas HFRC en un 27,1 % y un 49,1 %, respectivamente. Los modelos que mejor se ajustaron fueron el modelo de Malvar y el modelo de curva continua
Degradación del pigmento azul de ultramar en materiales cementicios: una nueva aproximación al fenómeno
Full text linkThe paper analyses the degradation process of commercial ultramarine blue pigments in cementitious materials. For this purpose, two commercial pigments (with and without a protective coating) in different solutions and cement pastes are studied incrementally. The results show that pigment degradation occurs due to an ion exchange phenomenon; during hydration high ion contents are released, calcium and potassium being the most aggressive for the pigment. Calcium distorts the unit cell; between the sodium of the pigment and the potassium in the medium a cation exchange phenomenon takes place. Both processes lead to the diffusion of sulphate and sulphide ions from the pigment to the medium causing loss of colour and the formation of ettringite.En el presente artículo se analiza el proceso de degradación del pigmento azul de ultramar en materiales cementicios. Para ello se han estudiado dos pigmentos comerciales (con y sin recubrimiento protector) en diferentes soluciones y pastas de cemento, de manera incremental. Los resultados muestran que la degradación de los pigmentos es debida a un fenómeno de intercambio iónico; durante la hidratación del cemento se liberan altos contenidos de iones, siendo el calcio y el potasio los más agresivos para el pigmento. El calcio distorsiona la celda unitaria del pigmento y entre el sodio del pigmento y el potasio del medio se produce un fenómeno de intercambio catiónico. Ambos procesos conducen a la difusión de iones sulfato y sulfuro desde el pigmento al medio, la degradación del cromóforo con la consiguiente pérdida de color y la formación de etringita.Los resultados muestran que la degradación del pigmento ocurre debido a un fenómeno de intercambio iónico; durante la hidratación se liberan altos contenidos de iones, siendo el calcio y el potasio los más agresivos para el pigmento. El calcio distorsiona la celda unitaria; entre el sodio del pigmento y el potasio del medio se produce un fenómeno de intercambio catiónico. Ambos procesos conducen a la difusión de iones de sulfato y sulfuro desde el pigmento al medio provocando la pérdida de color y la formación de etringita
eneficios ambientales de la tecnología de autorreparación de mezclas asfálticas mediante calentamiento por microondas: un estudio comparativo mediante un Análisis de Ciclo de Vida
Full text linkThe maintenance and rehabilitation of roads is becoming a key challenge in the pavement industry to decrease the consumption of natural resources. Microwave-assisted self-healing technology extends the life-service of asphalt pavements for roads reducing the need for fossil fuels over its lifespan and saving the use of natural resources. This technique takes advantage of the thermoplastic and dielectric properties of asphalt mixtures that allows cracks to be closed, hence, heal and restore the asphalt mixtures mechanical behaviour without implementing more invasive traditional maintenance operations like milling and replacing the pavement. A Life-Cycle Assessment was carried out to determine the potential environmental benefits of using this technology quantifying its potential environmental impacts. Different scenarios in which the heating energy and the addition of slag varies has been evaluated and compared with a conventional road. Results shows that this technology could decrease a significant number of environmental impacts over the lifecycle.La rehabilitación de carreteras supone un desafío clave para promover el progreso socioeconómico, mejorar la seguridad vial y preservar el medio ambiente. La tecnología de autorreparación de mezclas asfálticas mediante calentamiento por microondas extiende la vida útil de los pavimentos, reduciendo el consumo de combustibles fósiles y ahorrando el uso de recursos naturales durante su vida útil al aprovechar las propiedades termoplásticas y dieléctricas del asfalto para cerrar grietas en pavimentos dañados sin destruir la estructura original. En este estudio se llevado a cabo un Análisis de Ciclo de Vida para determinar los beneficios ambientales del uso de esta tecnología cuantificando sus impactos potenciales y se han comparado diferentes escenarios en los que varía la energía microondas y la adición de escorias. Los resultados muestran que esta tecnología podría disminuir una cantidad considerable de emisiones durante el ciclo de vida en comparación con una carretera convencional
Comportamiento al corte de la mampostería de ladrillos huecos de arcilla recubiertos con mortero reforzado con fibras cortas de yute
Full text linkThe objective of this study is to present a new method of reinforcing masonry using layers of mortar reinforced with short jute fibers. Mortars were produced with 0%, 2% and 3% jute fibers with cementitious matrices free of calcium hydroxide. The effectiveness of the reinforced mortar was evaluated through diagonal compression tests of hollow ceramic brick masonry prisms. The prisms were coated on both sides. The experimental results demonstrated that the diagonal resistance of the fiber system increased by 28 to 30% and presented greater resistance to elastic deformation during load application, with deformation coefficients 2 and 3 times greater for 2% and 3% of fibers, respectively. Therefore, jute fibers prove to be a sustainable and efficient alternative for masonry reinforcement applications, with maximum applied loads considerably higher than the unreinforced system, in addition to better crack control.El objetivo de este estudio es presentar un nuevo método de refuerzo de mampostería mediante capas de mortero reforzado con fibras cortas de yute. Se produjeron morteros con 0%, 2% y 3% de fibras de yute con matrices cementantes libres de hidróxido de calcio. La efectividad del mortero armado se evaluó mediante ensayos de compresión diagonal de prismas de mampostería de ladrillo cerámico hueco. Los prismas estaban recubiertos por ambas caras. Los resultados experimentales demostraron que la resistencia diagonal del sistema de fibras aumentó entre un 28 y um 30%, y presentó mayor resistencia a la deformación elástica durante la aplicación de carga, con coeficientes de deformación 2 y 3 veces mayores para el 2% y 3% de fibras, respectivamente. Por lo tanto, las fibras de yute demuestran ser una alternativa sostenible y eficiente para aplicaciones de refuerzo de mampostería, con cargas máximas aplicadas considerablemente mayores que el sistema no reforzado, además de un mejor control de fisuras
Análisis del ciclo de vida y evaluación económica de cemento y mezclas de hormigón con ceniza de cascarilla de arroz: aplicación al contexto colombiano
Full text linkRice husk residues are generated within the rice industry. In this research, the environmental impact of the use of rice husk ash is evaluated as a replacement for cement in the production of concrete in the city of Ibagué (Colombia). The environmental criteria of cement and concrete production alternatives were evaluated through life cycle analysis methodology, using SimaPro 9.3.3 software and the Recipe 2016 Midpoint (H) evaluation method. The economic cost of each of these production alternatives was included. To carry out the study, surveys and interviews had to be undertaken with rice-producing plants, aggregates, cement and concrete plants in Tolima. It was corroborated that rice husk ash (RHA) generated during the rice husk (RH) gasification process for electricity and heat production was beneficial from an environmental and economic perspective when it was used in cement and concrete in the city of Ibague (Colombia).Dentro de la industria arrocera se generan los residuos de cascarilla de arroz (CA). En esta investigación, se evalúa el impacto ambiental del uso de la ceniza de la cascarilla de arroz (CCA) como reemplazo del cemento en la producción de hormigón en la ciudad de Ibagué (Colombia). Se evaluó el criterio medioambiental de alternativas de producción de cemento y hormigón, mediante la metodología de Análisis de Ciclo de Vida, el uso de software SimaPro 9.3.3 y el método de evaluación Recipe 2016 Midpoint (H). Se incluyó, el coste económico de cada una de estas alternativas de producción. Fue necesario realizar encuestas y entrevistas a plantas productoras de arroz, plantas de agregados, de cemento y de concreto en el Tolima. Se corrobora que el uso de la CCA generada durante el proceso de gasificación de la CA para la producción de electricidad y calor, resulta ser beneficiosa desde el punto de vista medioambiental y económico, cuando se usa en el cemento y hormigón en la ciudad de Ibagué (Colombia)
Contribución energética de los residuos de carbón reciclados con piedra caliza para producir un clínker de Portland
Full text linkAnalysis has revealed that Moroccan coal gangue consists of silica, clays, and coal, making it a viable substitute for clay in clinker production. Our previous study demonstrated that the clinkering of a cement raw mix with 18.5% (wt) coal gangue and limestone produced a good Portland clinker. This clinker was close to that given by a cement raw mix of a cement plant, and which was taken as a reference-raw RR. The coal gangue contains around 8.8-11.8% coal, exhibits a calorific value of 3.77 MJ/kg and displays an exothermic effect of 67.3 J/g as determined by DSC analysis. This exothermic release is also observed in the LG cement mix. The objective of this study is to estimate the energy contribution of coal gangue in clinker production by comparing the thermochemical energy balances during clinkering up to 1450°C for the two clinker raw materials, LG and RR; our calculations indicate an energy gain of approximately 2.13%.El análisis ha revelado que los residuos de carbón marroquí consisten en sílice, arcillas y carbón, lo que los convierte en un sustituto viable de la arcilla en la producción de clínker. Nuestro estudio previo demostró que la clinkerización de una mezcla cruda de cemento con un 18.5% de residuos de carbón y piedra caliza produjo un buen clínker de Portland. Este clínker fue similar al obtenido por una mezcla cruda de un cemento Portland. Los residuos de carbón contienen alrededor del 8.8-11.8% de carbón, tienen un valor calorífico de 3.77 MJ/kg y muestran un efecto exotérmico de 67.3 J/g según el análisis DSC. El objetivo de este estudio es estimar la contribución energética de los residuos de carbón en la producción de clínker mediante la comparación de los balances de energía termoquímica durante la clinkerización hasta 1450°C para los dos materiales crudos de clínker, LG y RR; nuestros cálculos indican una ganancia energética de aproximadamente 2.13%
Valorización de subproductos de minas de fosfato para producir geopolímeros ácidos
Full text linkThe present study evaluates the possibility of using a by-product of phosphate mines, such as red clay, as a precursor for the elaboration of acid geopolymers, using H3PO4 phosphoric acid (5M and 8M) as an activator. Considering the chemical composition of the clay, sodium aluminate (NaAlO2) was added as an aluminum corrector. To increase the reactivity of the precursor, the clay was thermally treated at 900°C for 2 hours. Pastes were prepared and characterized from the mechanical (compressive strengths), microstructural (BSEM/EDX and MIP), mineralogical (XRD and FTIR), and nanostructural (27Al, 29Si and 31P MAS NMR) point of view. The results showed that the type of reaction products is highly dependent on the chemical composition of the precursor and the acidic conditions. In addition, the presence of sodium aluminate improves the mechanical strengths in systems activated with 8M H3PO4.En el presente estudio se evalúa la posibilidad de emplear un subproducto de minas de fosfato, tales como la arcilla roja, como precursor a la hora de elaborar geopolímeros ácidos, empleando como activador, ácido fosfórico H3PO4 (5M y 8M). Considerando la composición quimica del precursor de partida (la arcilla roja), se empleó como corrector de aluminio, aluminato sódico (NaAlO2). Con el fin de aumentar la reactividad de la arcilla, esta se activó térmicamente a 900°C durante 2 horas. Con los materiales anteriormente mencionados (la arcilla deshidroxilada y el H3PO4) se prepararon pastas se caracterizaron desde el punto de vista mecánico (resistencias a compresión), microestructural (BSEM/EDX y Porosimetia de Intrusión de Mercurio), mineralógico (DRX y FTIR) y nanoestructural (27Al, 29Si y 31P NMR-MAS). Los resultados obtenidos manifiestan que el tipo de productos de reacción generados depende en gran medida de la composición química del precursor y de las condiciones de activación ácidas. Además, la incorporación de aluminato sódico mejora las resistencias mecánicas en los sistemas activados con 8M H3PO4
Durabilidad y propiedades mecánicas de los hormigones con filer calizo utilizando empaquetamiento de partículas
Full text linkThis study aims to present alternatives to reduce the demand of cement in concrete production based on particle packing concepts. Physical and mechanical characteristics of concretes, as well as the resistance to chlorides action were analyzed. The tests conducted in this study included compressive strength, chloride migration, capillary absorption tests and wetting and drying cycles in 1M sodium chloride solution. Mixtures containing limestone filler presented satisfactory results compared to the reference mixture with particle packing. Excellent results were obtained for concrete with cement consumption of 253.34 kg.m-3 in terms of compressive strength, binder index, capillary absorption and depassivation time of rebars, thus reinforcing the concept that partial cement replacement by limestone filler yields positive results in these properties. Worse results were obtained for concrete with a cement consumption of 161.86 kg.m-3, because it had a higher proportion of filler than cement. The electrochemical monitoring of the steel bars also shows that the packing of the aggregates was essential to delay the initiation of corrosion.Este estudio tiene el objetivo de presentar alternativas para reducir la demanda de cemento en la producción de hormigón teniendo en cuenta conceptos de empaquetamiento de partículas. y la resistencia a la acción de los cloruros fueron evaluados. Las pruebas realizadas en ese estudio fueron resistencia a la compresión axial, migración de cloruros, absorción capilar y ciclos de humectación y secado en solución de cloruro sódico 1M. Las mezclas que contienen filer calizo presentaron resultados satisfactorios en comparación con la mezcla de referencia con empaquetamiento de partículas. La mezcla con un consumo de cemento de 253,34 kg.m-3 demostró excelentes resultados en términos de resistencia a la compresión axial, índice de aglomerante, absorción capilar y tiempo para despasivación del acero, reforzando el concepto de que la sustitución parcial del cemento por filer calizo produce resultados positivos en esas propiedades. Peores resultados fueron obtenidos para el hormigón con consumo de cemento de 161,86 kg·m-3, debido a su composición con mayor proporción de filer en comparación con el cemento. El monitoreo electroquímico de las barras de acero muestra que el empaquetamiento de los agregados fue esencial para el retardo de la iniciación de la corrosión