Materiales de Construcción (E-Journal)
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Tratamientos de consolidación aplicados en materiales cerámicos: ¿Son homogéneos?
Get PDFThe mass consolidation treatment of azulejos is necessary when ceramic biscuits show signs of disaggregation. Such treatment is often used as a complementary conservation technique to the reestablishment of weakened glaze-ceramic bonds.
In this research, two commonly used consolidants (ethyl silicate and acrylic resin) were tested on artisanal ceramic tiles via mass consolidation and the resulting impregnation profiles were evaluated. The results indicated that after consolidation, hard zones frequently formed due to localized consolidant concentration after the polymerization and curing processes. These inhomogeneous hard zones subsequently influenced the results obtained through conventional mechanical strength testing (i.e. flexural and compression), creating a false impression of success. This research demonstrated that by using the Drilling Resistance Measuring System, impregnation characteristics such as penetration depth and distribution of consolidant could be observed that otherwise could not be discerned through the more common testing methods. As such, a more extensive evaluation of consolidation effects was achieved.En la conservación de los azulejos alterados se utilizan productos con acción consolidante a fin de recuperar la cohesión del cuerpo cerámico disgregado. En este trabajo se investiga el efecto de la consolidación de dos productos muy utilizados en la práctica de la conservación de los azulejos (un silicato de etilo comercial y una resina acrílica), aplicados en un material cerámico artesanal. Los resultados obtenidos indican que pueden producirse zonas con resistencias mayores debido a la concentración local del producto y, a la vez de un material consolidado homogéneo, resulta un material heterogéneo. Por otro lado, la existencia de estas zonas puede conducir a falsos resultados en los ensayos destructivos (resistencia mecánica a la flexión y compresión) utilizados frecuentemente en la evaluación de la acción de consolidación.
Se demuestra que mediante el uso de la resistencia a la perforación (DRMS) es posible definir las características, la distribución y el patrón de impregnación, los cuales no pueden ser observadas por los métodos comúnmente utilizados
Análisis por resonancia magnética nuclear del deterioro en hormigón con piedra pómez tras ciclos hielo-deshielo
Get PDFThis paper presents an analysis of the damage propagation features of the pore structure of natural pumice lightweight aggregate concrete (LWC) under freeze-thaw cyclic action. After freeze-thaw cycling, we conducted nuclear magnetic resonance (NMR) tests on the concrete and acquired the porosity, distribution of transverse relaxation time T2, and magnetic resonance imaging (MRI) results. The results showed the following. The T2 distribution of the LWC prior to freeze-thaw cycling presented four peaks representative of a preponderance of small pores. After 50, 100, 150, and 200 freeze-thaw cycles, the total area of the T2 spectrum and the porosity increased significantly. The MRI presented the changing spatial distribution of pores within the LWC during freeze-thaw cycling. Ultrasonic testing technology was applied simultaneously to analyze the NMR results, which verified that the new NMR technology demonstrated high accuracy and practicability for research regarding freeze-thaw concrete damage.En este trabajo se analiza la propagación de los daños que se producen en la estructura porosa de hormigón aligerado a base de piedra pómez natural sometido a la acción cíclica de hielo-deshielo. Después de realizarse los ensayos de hielo-deshielo, el hormigón se analizó mediante resonancia magnética nuclear (RMN), determinándose la porosidad y la distribución del tiempo de relajación transversal, T2, y registrándose las imágenes captadas por resonancia magnética. De acuerdo con los resultados obtenidos, antes de los ciclos de hielo-deshielo la distribución de T2 del hormigón aligerado presentaba cuatro picos, indicativos de un predominio de poros pequeños. Después de que se sometiera a 50, 100, 150, y 200 ciclos, se observó un aumento importante tanto de la porosidad como de la superficie total del espectro de T2. Las imágenes captadas por resonancia magnética evidenciaron la modificación de la distribución espacial de los poros del hormigón aligerado durante el ensayo. Por otra parte, mediante la comprobación por técnicas de prospección ultrasónica se confirmó que la nueva tecnología RMN es de alta precisión y gran practicidad en la investigación de los daños producidos en el hormigón por los ciclos de hielo-deshielo
Relación óptima de los mineralizadores fluorita/yeso en la clinkerización del cemento Portland
Get PDFThis paper presents an analysis of the joint effect of fluorite and gypsum as mineralizers in the manufacture of Portland cement. A laboratory- scale Box-Behnken statistical design was used to quantify the effects of the explanatory variables fluorite content (0.00, 0.25, 0.50, and 0.75%), fluorite/gypsum ratio (2/15, 1/3 and 8/15), and clinkering temperature (1250, 1300, and 1350 °C) on the response variable free CaO content in the clinker produced. The clinker was characterized by the ethylene method, XRD, DSC and optical microscopy. Free CaO decreases of 81% and 56% were found in the mineralized clinker, compared to the same clinker without mineralizers, at 1300 °C and 1250 °C, respectively. Petrographic analysis showed that at lower temperatures, the amount of alite in the mineralized clinker was higher than the amount of alite in the clinker without mineralizers. The best condition was found for the fluorite/gypsum ratio of 2/15.Este artículo presenta el efecto combinado de la fluorita y el yeso como mineralizadores. Se usó el diseño experimental estadístico Box-Behnken, a escala de laboratorio, para cuantificar el efecto de la fluorita en porcentajes de 0.00, 0.25, 0.50 y 0.75%; relaciones fluorita/yeso de 2/15, 1/3 y 8/15; con temperaturas de clinkerización de 1250, 1300 y 1350 °C y la cal libre como variable de respuesta. El clínker producido fue caracterizado midiendo el contenido de cal libre por el método de etileno, DRX, DSC y microscopía óptica. Se encontró un descenso de la cal libre del 81 y 56% en el clinker mineralizado en comparación con el clinker sin mineralizadores a 1300 y 1250 °C respectivamente. El análisis petrográfico mostró que la cantidad de alita en el clinker mineralizado a bajas temperaturas es más alta que en el clinker sin mineralizadores. La mejor condición se encontró para la relación fluorita/yeso de 2/15
Estudio de las ventajas potenciales del premojado en las propiedades del hormigón prefabricado con árido reciclado grueso
Get PDFRecycled aggregate (RA) from construction and demolition waste is traditionally used for the manufacture of concrete for different applications. Due primarily to high water content required by RA, the quality of the concrete is determined by the amount of replacement RA. The aim of this study is to determine if RA pre-soaking enhances the properties of pre-cast concrete for street furniture, with low mechanical and structural requirements, in which 100% of the coarse fraction is replaced. The results of physical and mechanical tests performed on concrete specimens in which the RA was pre-soaked using five different methods applied are compared with a reference concrete sample and a concrete sample made with non-pre-soaked RA. The results show that non-pre-soaked RA offers improved physical-mechanical properties for pre-cast concrete, except for the workability; problems arising from poorer workability could be improved with the use of plasticizers, which can be easily included in the production process.El árido reciclado (AR) procedente de residuos de construcción y demolición se utiliza tradicionalmente en la elaboración de hormigón para diferentes aplicaciones. Debido principalmente al mayor contenido en agua requerido por el AR, la calidad del hormigón está determinada por la cantidad de AR reemplazado. El objetivo de este estudio es determinar si el AR premojado mejora las propiedades del hormigón prefabricado para mobiliario urbano, con bajas exigencias mecánicas y estructurales, en el que se sustituye el 100% de la fracción gruesa. Los resultados de los ensayos físicos y mecánicos realizados sobre muestras de hormigón en las cuales el AR se ha premojado usando cinco métodos diferentes se han comparado con una muestra de hormigón de referencia y una muestra de hormigón fabricada con AR no premojado. Los resultados muestran que el AR no premojado proporciona propiedades físico-mecánicas mejoradas en el hormigón prefabricado, a excepción de la trabajabilidad; los problemas derivados de una deficiente trabajabilidad pueden ser fácilmente corregidos con la incorporación de plastificantes en el proceso de fabricación
Comparación de sensores PZT y FBG para la detección de despegues en vigas de hormigón armado reforzadas externamente con bandas de CFRP y sometidas a cargas de flexión
Get PDFThe development of monitoring technologies particularly suitable to be used with novel CFRP strengthening techniques has gained great attention in recent years. However, in spite of the high performance of these advanced composite materials in the strengthening and repairing of structures in service, they are usually associated with brittle and sudden failure mainly caused by debonding phenomena, originated either at the CFRP-plate end or at the intermediate areas in the vicinity of flexural cracks in the RC beam. Thus, it is highly recommended for these structures to be monitored in order to ensure their integrity while in service. Specifically, the feasibility of smart sensing technologies such as Fiber Bragg Grating (FBG) sensors and piezo-impedance transducers (PZT) has been studied. To the knowledge of the authors, none serious study has been carried out until now concerned to the topic of damage detection due to debonding in rehabilitated structures with CFRP composites.El desarrollo de tecnologías de monitorización aplicables junto con las novedosas técnicas de refuerzo basadas en materiales CFRP ha recibido una atención creciente los últimos años. Sin embargo, a pesar del alto rendimiento de estos avanzados materiales compuestos en la reparación y refuerzo de estructuras en servicio, están habitualmente asociados a fallos frágiles y repentinos causados principalmente por fenómenos de despegue, originados bien en los extremos del refuerzo, bien en áreas intermedias en las proximidades de grietas de flexión existentes en la viga. Por tanto, es altamente recomendable monitorizar estas soluciones estructurales de cara a garantizar su integridad en servicio. Específicamente, se ha estudiado la viabilidad de sensores inteligentes tales como los sensores Fiber Bragg Grating (FBG) o los transductores piezoeléctricos (PZT). Hasta donde los autores saben, no se han realizado estudios serios hasta la fecha abordando la detección de daño debido al despegue en estructuras reforzadas con compuestos CFRP
Prestaciones físico-mecánicas en cementos ternarios dependiendo de la sinergia entre las adiciones minerales y el cemento Portland
Get PDFThe paper deals with the synergistic effect of mineral additions on the physical-mechanical performance of ternary blends prepared with different Portland cements (PC). The effect in setting and heat flow release is also analyzed. The mineral additions used are blast furnace slag (BFS), fly ash (FA) and limestone filler (LF). PCs with different C3A and alkali content have been tested to study the synergy in ternary blends. Ternary binders with PC low in C3A and alkali content achieve similar mechanical strength gain as plain PC and refinement of pore size distribution from early hydration ages due to the acceleration of PC hydration induced by the mineral additions. In contrast, ternary binders with PC higher in C3A and alkali content have a delayed in mechanical strength at early hydration ages, but significantly higher at long hydration times.El artículo aborda la interacción sinérgica de las adiciones minerales en el rendimiento físico-mecánico de mezclas ternarias preparadas con dos tipos de cemento Portland (PC). Se analiza desde las edades tempranas la contribución en los tiempos de fraguado y en el flujo de calor liberado. Las adiciones minerales usadas son escoria de alto horno, ceniza volante y filler calizo. Los PC utilizados se han seleccionado en base al contenido en C3A y álcalis. Mezclas formuladas con PC de bajo contenido en C3A y álcalis mantienen desde el inicio una ganancia similar en las prestaciones mecánicas y un refinamiento en el tamaño de poro atribuido a la aceleración inducida por las adiciones minerales en la hidratación inicial del PC. En cambio, mezclas ternarias con un PC con mayor contenido en C3A y álcalis tienen más lenta generación de resistencias mecánicas iniciales, pero mayores a medida que avanza la hidratación
Geopolímeros de tipo binario basados en una puzolana natural y escoria siderúrgica de alto horno
Get PDFThis study describes the synthesis at ambient temperature (25±3 °C) of binary geopolymer systems based on natural volcanic pozzolan and granulated blast furnace slag. Na2SiO3 and NaOH were used as alkaline activators. The effects of the SiO2/Al2O3, Na2O/Al2O3 ratio and the amount of slag added (from 0 to 30%) on the reaction kinetics, compressive strength and microstructure of the final product were studied. To characterise the geopolymer pastes, techniques such as X-ray diffraction (XRD), infrared spectroscopy (FTIR) and scanning electron microscopy (SEM) were used. The results indicate the possibility of obtaining a geopolymer cement with a compressive strength of up to 48.11 MPa after 28 days of curing at ambient temperature whose characteristics are comparable to those of commercial portland cement.Este trabajo describe la síntesis a temperatura ambiente (25±3 °C) de sistemas geopoliméricos de tipo binario basados en una puzolana natural de origen volcánico y escoria siderúrgica de alto horno usando activadores alcalinos basados en la combinación de Na2SiO3 y NaOH. Se estudió el efecto de la relación SiO2/Al2O3, Na2O/Al2O3 y la cantidad de escoria adicionada en niveles entre el 0 y 30% sobre la cinética de reacción, la resistencia a la compresión y la microestructura del producto final. Para la caracterización de las pastas geopoliméricas se utilizaron técnicas como difracción de rayos X (DRX), espectroscopia infrarroja (FTIR) y microscopia electrónica de barrido (MEB). Los resultados conseguidos revelan la posibilidad de obtener un cementante geopolimérico con una resistencia a la compresión de hasta 48,11 MPa a los 28 días de curado a temperatura ambiente cuyas características son comparables a las de un cemento portland comercial
Análisis de la capacidad de soporte de mezclas de material granular con partículas de caucho procedentes de neumáticos fuera de uso para su uso como subbalasto
Get PDFScrap tyres are a problematic waste material. As a method for recycling large quantities of rubber from scrap tyres, this paper analyses the use of unbound granular mixtures with varying percentages of rubber particles as sub-ballast in railway lines. Bearing capacity for such mixtures is studied in laboratory and field tests using static and dynamic plate load tests, as well as cyclic triaxial tests. It is found that adding rubber increases permanent and resilient strain and that none of the mixtures suffer plastic creep after 2.5 million cycles. Considering the usual bearing capacity requirements, the optimum rubber content is 2.5% (by weight). This percentage increases resistance to degradation while ensuring sufficient bearing capacity.Los neumáticos fuera de uso son un material de desecho problemático. Para poder reutilizarlos en grandes cantidades, el artículo se centra en el análisis de mezclas granulares sin ligante con un porcentaje variables de partículas de caucho, y su uso como capa de subbalasto ferroviario. La capacidad de soporte de dichas mezclas se estudia mediante ensayos de laboratorio y de campo (ensayos de placa de carga estática y dinámica, y ensayos triaxiales cíclicos). Se evalúa la influencia del contenido de caucho en cada caso. Se ha observado que, a mayor contenido en caucho, se incrementa la deformación permanente y resiliente, y que ninguna de las mezclas experimenta fluencia plástica tras 2,5 millones de ciclos de carga. Considerando los requisitos habituales de capacidad de soporte, el contenido óptimo de caucho es 2,5% en términos de peso. Este porcentaje incrementa la resistencia a la degradación al tiempo que asegura una capacidad de soporte suficiente
Estudio experimental del comportamiento a compresión de probetas de hormigón de resistencias bajas y medias confinadas con tejidos de fibras de carbono y con defectos muy importantes de ejecución
Get PDFThis behaviour of low- and medium-strength concrete specimens confined with carbon fibre-reinforced polymer (CFRP) was analysed in three loading cycles. In some cases, stress levels were achieved that produced intemal microcracks, which allowed residual rigidity and the behaviour of completely microcraked concrete specimens to be studied. The specimens were subsequently tested to compression to the fracture point. Specimens reinforced in accordance with no manufacturing defects (100% CFRP reinforcement) and major manufacturing defects (50% CFRP reinforcement) were assessed for effectiveness and behaviour of the confined elements in less than ideal conditions. Results show that confinement was higher in low-resistance concretes, that the behaviour of reinforced specimens was unaffected by defective implementation conditions and that the reinforced specimens were less rigid than the non-reinforced specimens when tested up to 40% of ultimate fracture strength.En este trabajo se estudia el comportamiento de hormigones de resistencias bajas y medias confinados con CFRP. Se han realizado 3 ciclos de carga llegando en algunos casos a niveles de tensión que han microfisurado internamente el hormigón, lo que ha permitido estudiar la rigidez residual y el comportamiento de probetas confinadas con el hormigón totalmente microfisurado. Posteriormente todas las probetas se han ensayado a compresión hasta rotura. Los refuerzos se han realizado con buenas condiciones de ejecución y simulando grandes defectos para poder evaluar la eficacia de los elementos confinados cuando las condiciones de ejecución no son las correctas. Los resultados muestran que el efecto de confinamiento es superior en hormigones poco resistentes, el comportamiento de las probetas reforzadas es poco sensible a grandes defectos de ejecución y su rigidez es inferior al de las probetas originales cuando se ensayan hasta el 40% de la tensión de rotura
Cápsulas que desarrollan gradualmente su fragilidad a fin de resistir la preparación de hormigón auto-reparable
Get PDFCapsules for self-healing concrete have to possess multifunctional properties and it would be an enormous advantage in the valorization process when they could also be mixed in. Therefore, we aimed to develop capsules with evolving brittleness.
Capsules with high initial flexibility were prepared by adding a plasticizer to an ethyl cellulose matrix. During hardening of the concrete, the plasticizing agent should leach out to the moist environment yielding more brittle capsules which break upon crack appearance.
The tested capsules could easily be mixed in during concrete production. However, incompatibility issues between the capsule wall and the inner polymeric healing agent appeared. Moreover, the capsules became insufficiently brittle and the bond strength to the cementitious matrix was too weak.
Consequently, multilayer capsules were tested. These capsules had a high impact resistance to endure concrete mixing and were able to break upon crack formation.Las cápsulas para la auto-reparación del hormigón tienen que poseer propiedades multifuncionales. Una enorme ventaja en el proceso para su valorización se obtendría si aquellas pudieran resistir con éxito el mezclado. Por lo tanto, nos propusimos desarrollar cápsulas cuya fragilidad evoluciona.
Cápsulas con una alta flexibilidad inicial se prepararon mediante la adición de un plastificante a una matriz de etil celulosa. Durante el endurecimiento del hormigón, el agente plastificante debe filtrarse hacia el medio ambiente húmedo produciendo cápsulas más frágiles que se rompen con el surgimiento de fisuras.
Las cápsulas pudieron ser fácilmente mezcladas durante la producción de hormigón. Sin embargo, aparecieron problemas de incompatibilidad entre la pared de la cápsula y el agente de curación polimérico interior. Por otra parte, las cápsulas se comportaron insuficientemente frágiles y con una baja adherencia hacia la matriz cementicia.
En consecuencia, se probaron las cápsulas multicapa. Estas cápsulas tenían una alta resistencia al impacto para sobrevivir el mezclado del hormigón y fueron capaces de romperse luego de la formación de fisuras