Materiales de Construcción (E-Journal)
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The cement industry’s commitment to reduce CO2 emissions in the context of the COP 21 (Paris 2015)
Get PDFGeopolímeros de metakaolin basados en potasio: papel de la relación K/Al y del curado en agua o con vapor a diferentes temperaturas
Get PDFK-based geopolymer binder was prepared by reacting metakaolin with alkaline solutions having different potassium contents and by water curing at room temperature and 80 °C as well as steam curing at 150 and 180 °C. The phase formation, microstructure and Al and Si nearest neighbor environments were studied using XRD, TEM and 27Al and 29Si MAS NMR spectroscopy, respectively. The results revealed that amorphous alumino-silicates were predominant in geopolymer prepared by curing up to 28 days at room temperature or at 80 °C. The amorphous alumino-silicates persisted after hydrothermal treatment at 150 °C/48 hrs and even at 180 °C/30 hrs. However, the samples cured hydrothermally at 180 °C/48 hrs revealed formation of crystalline potassium aluminum silicate and chabazite phases. The Al nearest neighbor environments was not significantly affected by increasing the K/Al ratio up to 1.55 or by the curing temperatures. On the other hand, the geopolymer reaction appears to have increased when cured at 80 °C or steam cured at 150° and 180 °C and crystalline aluminosilicates resulted when the geopolymer sample was hydrothermally treated at 180 °C/48 hrs.Se prepararon geopolímeros por reacción de metacaolín con disoluciones alcalinas con diferentes contenidos de potasio. Se realizó un curado con agua a temperatura ambiente y a 80 °C, y con vapor de agua a 150 y 180 °C. La formación de las diferentes fases así como la microestructura y entornos del Al y Si se estudiaron mediante DRX, TEM y espectroscopia de RMN MAS de 27Al y 29Si. Los aluminosilicatos amorfos fueron predominantes en aquellos geopolímeros sometidos a curado de hasta 28 días a temperatura ambiente o a 80 °C. Los aluminosilicatos amorfos persistieron tras el tratamiento hidrotermal a 150 °C/48 horas e incluso a 180 °C/30 h. Sin embargo, las muestras curadas hidrotermalmente a 180 °C/48 h revelaron la formación de fases cristalinas de silicatos de aluminio y potasio, así como de chabazita. Los entornos de Al no resultaron afectados significativamente por el aumento de la relación K/Al de hasta 1.55, ni por las temperaturas de curado. Por otro lado, la reacción de geopolimerización aumentó cuando el curado se realizó a 80 °C o con curado a vapor a 150 y 180 °C
Uso de hormigón reforzado con fibras de coco para construcciones sismo resistentes
Get PDFEarthquake-resistant and economical housing is the most desirable need in rural areas of developing countries. These regions often suffer significant loss of life during a seismic event. To enable an efficient and cost-effective solution, a new concept of construction, i.e. a wallette of interlocking blocks with movability at the interface and rope reinforcement, is investigated. The novel interlocking block is made of coconut fibre reinforced concrete (CFRC). The reason for using coconut fibre is their highest toughness amongst natural fibres. This paper describes the in-plane behaviour of the interlocking wallette under earthquake loadings. The wallette response is measured in terms of induced acceleration, block uplift, top maximum relative displacement and rope tension. The applied earthquake loadings cannot produce any damage in the structure, i.e. blocks and/or ropes. The response of the wallette is explained in detail along with correlation of materials aspect with structural behaviour.En las zonas rurales de los países en desarrollo, entre las características principales que deben reunir las viviendas es que sean tanto económicas como sismoresistentes, ya que en estas zonas la pérdida de vidas humanas debido a los terremotos es aun elevada. A fin de hallar una solución que cumple con estos requisitos de manera técnica y económicamente efectiva, se ha investigado un nuevo concepto constructivo: un murete de bloques conjugados con movilidad en el interfaz y reforzado con cuerda. Este novedoso bloque conjugable está realizado en hormigón reforzado con fibra de coco (CFRC), elegida por su alta tenacidad, la mayor de entre las fibras naturales. El artículo describe el comportamiento dentro del plano del murete conjugado frente a las cargas sísmicas. La respuesta de esta estructura se ha medido en función de la aceleración inducida, el levantamiento de los bloques, el desplazamiento relativo máximo y la tensión de las cuerdas, determinándose que ni los bloques ni las cuerdas han resultado dañados por las cargas sísmicas aplicadas. La respuesta del murete se describe en detalle, relacionando las propiedades de los materiales con su comportamiento estructural
Caracterización de las propiedades de pastas geopoliméricas de perlita
Get PDFThis paper deals with the characterization of perlite-based geopolymer pastes, using fine perlite as raw material. The present study examined the effects of the main synthesis parameters such as perlite to activator ratio, NaOH concentration, the addition of soluble silica to the activator, and curing temperatureon the setting time, the stability in an aquatic environment, the viscosity of the paste, and the compressive strength of the solidified geopolymers. The results showed that these inorganic polymer pastes are non-Newtonian shear thinning fluids that achieve low viscosities at high shear stresses. The optimum synthesis conditions for the geopolymer pastes proved to be a) a low initial NaOH concentration in the alkaline phase (2–5 M) and b) a solid to liquid ratio of 1.2–1.4 g/mL. If very fast setting is necessary, the pastes should be prepared with a soluble silica-doped alkaline activating phase and cured at high temperatures around 90 °C.El presente trabajo trata de la caracterización de pastas geopoliméricas basadas en perlita utilizando perlita fina como materia prima. Se han examinado los efectos que tienen los principales parámetros de síntesis —tales como la relación perlita/activador, la concentración de NaOH, la adición de sílice soluble al activador y la temperatura de curado— sobre el tiempo de fraguado, la estabilidad en medio acuoso, la viscosidad de la pasta y la resistencia a la compresión de los geopolímeros solidificados. Los resultados han mostrado que estas pastas poliméricas inorgánicas son fluidos no-Newtonianos de viscosidad estructural que alcanzan bajos niveles de viscosidad a alta tensiones de cizalla. Las condiciones óptimas de síntesis para las pastas geopoliméricas resultaron ser a) baja concentración inicial de NaOH en la fase alcalina (2–5 M) y b) una relación sólido-líquido entre 1,2 y 1,4 g/mL. Si se requiere fraguado muy rápido, se tienen que preparar las pastas con un activador alcalino dopado con sílice soluble y curar a altas temperaturas cercanas a los 90 °C
Características básicas de un cemento híbrido industrial: utilización en hormigón premezclado y aplicaciones como reductor de la retracción
Get PDFUtility properties of novel hybrid cement (H-Cement) are influenced by pozzolanic reaction of fly ash, latent hydraulic reaction of metallurgical slag together with the alkali activation of inorganic geopolymer based on precipitated waste water coming from bauxite residues. Content of Portland cement clinker is at maximum of 20 mass %, the remaining portion consists of inorganic geopolymer. Up to 80% of CO2 emissions are saved by H-Cement manufacture compared to ordinary Portland cement (OPC). No heat treatment or autoclaving is needed at H-Cement production. The field application of H-Cement is performed by the same way than that of common cements listed in EN 197-1, and is also connected with highly efficient recovery and safe disposal of red mud waste. H-Cement is suitable for ready-mixed concretes up to C30/37 strength class and is specified by beneficial shrinkage-reducing property of the concrete kept in long dry-air cure opposite to common cements.Las propiedades de un nuevo cemento híbrido (cemento-H) vienen determinadas por la reaccion puzolánica de cenizas volantes, la hidráulica latente de las escorias metalúrgicas y la activación alcalina mediante las aguas residuales generadas por el tratamiento de la bauxita para dar un geopolímero inorgánico. La proporción máxima de clínker de cemento en este nuevo material es del 20%, y por ello, en su fabricación se emite hasta un 80% menos de CO2 que en la producción del cemento portland (OPC). El cemento-H se prepara sin necesidad de tratamiento térmico ni de estancia en autoclave y su aplicación es la misma que los cementos convencionales definidos en la norma EN 197-1. Por otra parte, su fabricación supone la recuperación y la valorización segura de los lodos rojos de bauxita. El cemento-H es apto para la preparación de hormigones premezclados hasta la categoría C30/37, presentando el nuevo material, además, una menor retracción que los cementos convencionales, por lo que su empleo resulta especialmente ventajoso en los hormigones que se curan al aire
Fenómenos de retracción y comportamiento frente a la corrosión de materiales base cemento de bajo pH basados en OPC o CAC
Get PDFPrior to using low-pH cementitious materials in underground repositories for high level waste, the characteristics determining their long-term durability must be analysed in depth. In this sense, different shrinkage tests have been made on mortar and concrete specimens using low-pH cement formulations based on ordinary portland cement (OPC) or calcium aluminate cement (CAC), with high mineral admixtures contents. They showed similar autogenous shrinkage than samples without mineral admixtures but higher drying shrinkage when materials based on OPC with high silica fume contents were considered. Besides, as the use of reinforced concrete could be required in underground repositories, the susceptibility of reinforcement to corrosion when using low-pH cementitious materials based on OPC was analyzed, considering carbon steel and galvanized steel. In the formers corrosion was detected due to the low pore solution pH but any problem was detected when galvanized reinforcement were used.Previo al empleo de materiales con cementos de bajo pH en almacenamientos geológicos profundos (AGP) de residuos radiactivos de alta actividad, características relacionadas con su durabilidad a largo plazo deben ser verificadas. Así, su estabilidad volumétrica se ha analizado en morteros y hormigones de bajo pH basados en OPC o CAC, con elevados contenidos de adiciones minerales. Estos presentaron retracciones autógenas similares a las medidas en materiales convencionales, pero retracciones por secado mayores en los basados en OPC y altos contenidos de humo de sílice. Dado que en zonas de los AGP podría emplearse hormigón armado, también se evaluó la susceptibilidad a la corrosión de aceros al carbono y aceros galvanizados en materiales de bajo pH basados en OPC. Se detectó un inicio temprano de corrosión en los primeros debido al bajo pH presente en el fluido de los poros de estos materiales, sin detectarse problemas al emplear aceros galvanizados
Impacto del uso de un cemento de bajo carbono en la mejora de la sostenibilidad de la producción de cemento
Get PDFA preliminary assessment of conditions for the industrial manufacture of a new cementitious system based on clinker-calcined clay and limestone, developed by the authors, referred as “low carbon cement” is presented. The new cement enables the substitution of more than 50% of the mass of clinker without compromising performance. The paper presents the follow-up of an industrial trial carried out in Cuba to produce 130 tonnes of the new cement at a cement plant. The new material proved to fulfill national standards in applications such as the manufacture of hollow concrete blocks and precast concrete. No major differences either in the rheological or mechanical properties were found when compared with Portland cement. Environmental assessment of the ternary cement was made, which included comparison with other blended cements produced industrially in Cuba. The new cement has proven to contribute to the reduction of above 30% of carbon emissions on cement manufacture.Se presenta la evaluación preliminar de las condiciones de fabricación industrial de un nuevo sistema cementicio a partir del empleo de clínquer; arcillas calcinadas y piedra caliza; desarrollado por los autores; denominado “cemento de bajo carbono”. El nuevo cemento posibilita la reducción de más de un 50% de la masa de clínquer; sin comprometer el comportamiento del material. El presente trabajo presenta el monitoreo de la producción industrial en una planta en Cuba; de 130 t del nuevo cemento. El cemento obtenido cumple con las regulaciones nacionales de calidad y su empleo tiene similar rendimiento que el cemento Pórtland para la producción de bloques y hormigón de 25 MPa. Se realiza el análisis de impacto ambiental del cemento ternario mediante la comparación con otros cementos producidos industrialmente. El nuevo cemento puede contribuir a la reducción de más del 30% de las emisiones de CO2 asociadas a la manufactura de cemento
Resistencia del hormigón frente a ciclos hielo deshielo medida con técnicas complementarias
Get PDFMost of the standards that evaluate the resistance of concrete against freeze-thaw cycles (FTC) are based on the loss of weight due to scaling. Such procedures are useful but do not provide information about the microstructural deterioration of the concrete. The test procedure needs to be stopped after several FTCs for weighing the loss of material by scaling. This paper proposes the use of mercury-intrusion-porosimetry and thermogravimetric analysis for assessing the microstructural damage of concrete during FTCs. Continuous strain measurement can be performed without stopping the FTCs. The combination of the above techniques with the freeze-thaw resistance standards provides better and more precise information about concrete damage. The proposed procedure is applied to an ordinary concrete, a concrete with silica fume addition and one with an air-entraining agent. The test results showed that the three techniques used are suitable and useful to be employed as complementary to the standards.Las normas para evaluar la resistencia del hormigón a los ciclos hielo-deshielo (CHD) se basan habitualmente en la pérdida de peso por descascarillamiento. Son útiles, pero no proporcionan información sobre el deterioro microestructural del hormigón. Además, exigen detener el ensayo para pesar el material desprendido. Se propone el uso complementario de la porosimetría por intrusión de mercurio y el análisis termogravimétrico para evaluar el daño microestructural del hormigón durante los CHDs. La medida continua de las deformaciones puede hacerse sin detener los CHDs. La combinación de las técnicas enumeradas con las normas de ensayo proporciona información más completa sobre el daño del hormigón. El procedimiento propuesto se aplica a un hormigón convencional, a un hormigón con adición de humo de sílice y a otro con aireante. Los resultados de los ensayos mostraron que las tres técnicas usadas son útiles y adecuadas como complemento a las establecidas en las normas
Validación de una fórmula predictiva del módulo dinámico a partir de mezclas españolas tipo hormigón bituminoso
Get PDFDynamic modulus is defined as the ratio of peak cyclic stress to peak cyclic strain under harmonic loading. It is one of the most important properties of asphalt mixtures, since it determines the strain response characteristics as a function of loading rate and temperature. Different simplified models exist that can predict this variable from mixture composition and binder rheological data, with Witczak and Hirsh models being the most widely accepted. These models have been evaluated in the present study, on the basis of 352 data points from eight asphalt concrete mixtures that were tested between −5 and 60 °C. A new model is also formulated which improves predictions of the previous ones for Spanish mixtures, even though it is a relatively simple equation that requires very limited binder rheological data compared to Witczak and Hirsch models.El módulo dinámico es la relación entre los picos de tensión y deformación bajo carga armónica. Es una de las propiedades más importantes de las mezclas bituminosas, ya que determina la respuesta deformacional en función de la velocidad de carga y la temperatura. Existen diferentes modelos simplificados que permiten predecir esta variable a partir de la composición de la mezcla y de las características reológicas del betún, siendo los de Witczak y el de Hirsch los más ampliamente aceptados. Dichos modelos han sido evaluados en el presente estudio a partir de 352 puntos procedentes de ocho mezclas tipo hormigón bituminoso que fueron ensayadas entre −5 y 60 °C. Así mismo, se ha formulado un nuevo modelo que mejora las predicciones de los anteriores para las mezclas españolas, aun tratándose de una ecuación relativamente simple que requiere una mínima información reológica del betún en comparación con los modelos de Witczak y Hirsch