Materiales de Construcción (E-Journal)
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Efecto del polvo fino reciclado como fuente de calcio sobre las propiedades frescas y endurecidas del mortero geopolimérico
Full text linkThis study explores the efficacy of Recycled Fine Powder (RFP) derived from construction and demolition waste as a sustainable substitute for Ordinary Portland Cement (OPC) as a Calcium (Ca) source in geopolymer mortar. Fresh properties of Geopolymer Mortar (GPM) were evaluated in terms of slump-flow, initial-final setting time, whereas hardened properties were evaluated in terms of Compressive Strength (CS), Water Absorption (WA), porosity, acid attack, and dry shrinkage at both ambient and heat curing. Results indicate that the RFP performs well in all mixes. However, mix C10R10 shows the overall best results, as 17% higher compressive strength was observed as compared to mix C20R0, which further increases to 88% when compared to mix C0R0. Thus, RFP provides sufficient Ca content as an activator in GPM.Este estudio explora la eficacia del polvo fino reciclado (RFP) derivado de residuos de construcción y demolición como sustituto sostenible del cemento Portland ordinario (OPC) como fuente de calcio (Ca) en morteros de geopolímero. Las propiedades frescas del Mortero Geopolímero (GPM) se evaluaron en términos de asentamiento, tiempo de fraguado inicial-final, mientras que las propiedades endurecidas se evaluaron en términos de resistencia a la compresión (CS), absorción de agua (WA), porosidad, ataque ácido y retracción por secado tanto a temperatura ambiente como con curado a elevada temperatura. Los resultados indican que el RFP funciona bien en todas las mezclas. Sin embargo, la mezcla C10R10 muestra los mejores resultados generales, ya que se observó una resistencia a la compresión un 17% mayor en comparación con la mezcla C20R0, que aumenta hasta un 88% en comparación con la mezcla C0R0. Por tanto, RFP proporciona suficiente contenido de Ca como activador en GPM
Influencia del pretratamiento químico en la puzolanicidad de micropartículas de vidrio reciclado utilizadas en sustitución del cemento Portland
Full text linkThis research investigated the influence of using chemically treated glass microparticles as a partial replacement for cement in Portland cement pastes and mortars. The microparticles were obtained by grinding glass waste into three different particle size fractions (< 75 µm, < 45 µm, and < 25 µm), treated with calcium hydroxide (CH), and characterized using SEM/EDS and a laser particle size analyzer. Samples prepared with the incorporation of glass were characterized using XRD, TGA/DTG, and SEM/EDS. The pretreatment with calcium hydroxide induced the formation of C-S-H with different morphologies on the surface of the particles, in addition to causing changes in particle size distribution due to the formation of agglomerates. The pastes prepared with treated particles had lower amounts of CH and higher levels of hydrated silicates. However, when indirectly measuring the pozzolanicity of treated particles through the compressive strength of mortars, no significant differences were observed in the strengths of mortars made with treated and untreated particles.Este estudio investigó la influencia del uso de micropartículas de vidrio tratadas químicamente como reemplazo parcial del cemento en pastas y morteros de cemento Portland. Las micropartículas se obtuvieron mediante la molienda de residuos de vidrio en tres fracciones de tamaño de partícula diferentes (< 75 µm, < 45 µm y < 25 µm), tratadas con hidróxido de calcio (CH) y caracterizadas mediante SEM/EDS y un analizador de tamaño de partícula láser. Las muestras preparadas con la incorporación de vidrio se caracterizaron mediante XRD, TGA/DTG y SEM/EDS. El tratamiento previo con hidróxido de calcio indujo la formación de C-S-H con diferentes morfologías en la superficie de las partículas, además de provocar cambios en la distribución del tamaño de partícula debido a la formación de aglomerados. Las pastas preparadas con partículas tratadas tenían menores cantidades de CH y niveles más altos de silicatos hidratados. Sin embargo, al medir indirectamente la puzolanicidad de las partículas tratadas a través de la resistencia a la compresión de los morteros, no se observaron diferencias significativas en las resistencias de los morteros hechos con partículas tratadas y no tratadas
Estudio de la cinética de hidratación y propiedades mecánico-microestructurales de cementos Portland elaborados con y sin sedimento dragado: aproximaciones experimentales y numéricas
Full text linkThis research focused on two objectives: (i) investigating the impacts of sediment substitution in the raw meal on the hydration and mechanical-microstructural properties of cement; (ii) assessing the reliability of CEMHYD3D code for modeling the properties of hydrated cement. The experimental results indicated that a maximum rate of sediment up to 7.55% had no impact on the formation of mineralogical phases of clinker, the hydration and mechanical-microstructural development of cement. The degree of hydration and strengths of cement made of sediment substitution were slightly higher than those of reference cement, whereas the critical diameter of pores of both hydrated cements was nearly identical. Comparing the modeling results with the experimental measurements showed good predictions for the degree of hydration, hydration heat as well as strength development. However, the formation of hemi-and mono-carboaluminate phases was not predicted in the model, and the porosity prediction was also limited to the capillary porosity.Esta investigación se centró en dos objetivos: (i) investigar los impactos de la incorporación de sedimentos dragados sobre la hidratación y las propiedades mecánico-microestructurales del cemento; (ii) evaluar la confiabilidad del código CEMHYD3D para modelar las propiedades del cemento hidratado. Los resultados experimentales indicaron que un contenido máximo de sedimentos de hasta 7,55% no tuvo impacto en la formación de fases mineralógicas del clínker, la hidratación y el desarrollo mecánico-microestructural del cemento. El grado de hidratación y las resistencias del cemento obtenido a partir de la sustitución de sedimentos fueron ligeramente superiores a las del cemento de referencia, mientras que el diámetro crítico de los poros de ambos cementos hidratados fue casi idéntico. La comparación de los resultados de la modelización con los experimentales mostró buenas predicciones para el grado de hidratación, el calor de hidratación y el desarrollo de las propiedes mecánicas. Sin embargo, la formación de fases de hemi y monocarboaluminato no se predijo en el modelo, y la predicción de la porosidad también se limitó a la porosidad capilar
Mejora de propiedades de cenizas de fondo de biomasa mediante métodos de carbonatación y pulverización para su aplicación en materiales base cemento
Full text linkThis study evaluated the viability of biomass bottom ash (BBA) as a supplementary cementitious material (SCM) and sand substitute in cement-based materials. Physical and chemical characterization of BBA from eucalyptus forestry biomass and BBA from olive industry residues was performed. BBA underwent processing through grinding for SCM application and carbonation for sand substitution. Mortar mixtures were prepared with 25% ground BBA replacement for cement and 25% and 50% BBA replacement for sand, both carbonated and non-carbonated. Mechanical behaviour tested through flexure and compressive strength and water absorption at 28 days were assessed. Pulverised BBA enhance compressive strength of mortar compared to a conventional CEM II type cement and Carbonated BBA mortar mixtures improved 28-day compressive strength by 35-55% compared to non-carbonated BBA. BBA from eucalyptus forestry biomass, with pozzolanic activity, exhibited superior strength. The findings support the technical feasibility of BBA in cementitious materials, contingent on adequate processing.Este estudio evaluó la viabilidad de usar cenizas de fondo de biomasa (BBA) como material cementante suplementario (SCM) y sustituto de arena en materiales base cemento. Se realizó una caracterización física y química de las BBA procedentes de biomasa forestal de eucalipto y de residuos de la industria del olivo. Las BBA se sometieron a un proceso de pulverización para su aplicación como SCM y a un proceso de carbonatación para su uso como sustituto de arena. Se prepararon mezclas de mortero con un 25% de BBA pulverizada como reemplazo de cemento y con un 25% y 50% de BBA como sustituto de arena, tanto carbonatada como no carbonatada. Se evaluó el comportamiento mecánico mediante ensayos de resistencia a la flexión y compresión simple, y se determinó la absorción de agua a los 28 días. La BBA pulverizada mejoró la resistencia a compresión del mortero en comparación con un cemento tipo CEM II convencional y las mezclas de mortero con BBA carbonatada mejoraron la resistencia a compresión a 28 días en un 35-55% en comparación con la BBA no carbonatada. La BBA de biomasa forestal de eucalipto, con actividad puzolánica, exhibió un desempeño mecánico mejor. Los resultados respaldan la viabilidad técnica de la BBA en materiales cementantes, condicionada a un procesamiento adecuado
Fatiga del HRFA en compresión: Efecto de escala & autorreparación autógena
Full text linkThis review synthesizes prior research on size effect and autogenous self-healing in steel fiber-reinforced concrete (SFRC) under compressive fatigue. It explores the fatigue behavior of SFRC, focusing on fiber reinforcement’s role in post-cracking toughness, crack propagation, and fatigue endurance. The review demonstrates that larger SFRC specimens have reduced fatigue lives, attributed to increased elastic energy driving microcrack growth, aligning with classical size effect theory. Additionally, it highlights autogenous self-healing, where fatigue-induced microcracks release occluded water, promoting rehydration and calcium carbonate precipitation, which enhances residual strength. The interaction between size effect, fiber content, and self-healing is examined, offering insights into improving SFRC’s durability under cyclic loading. These findings have practical implications for designing SFRC structures subjected to compressive fatigue, such as wind turbine towers and railway slabs.Este artículo revisa investigaciones sobre el efecto de escala y la autorreparación autógena en el hormigón reforzado con fibras de acero (HRFA) bajo fatiga en compresión. Se centra en el papel de las fibras en la tenacidad postfisuración, la propagación de grietas y la resistencia a la fatiga. La revisión muestra que las probetas de mayor tamaño tienen vidas de fatiga reducidas debido a la mayor energía elástica que impulsa el crecimiento de microgrietas, en consonancia con la teoría clásica del efecto de escala. Además, destaca la autorreparación autógena, donde las microgrietas liberan agua ocluida, promoviendo la rehidratación y la precipitación de carbonato cálcico, lo cual mejora la resistencia residual. Se examina la interacción entre el efecto de escala, el contenido de fibras y la autorreparación, aportando ideas para mejorar la durabilidad del HRFA bajo carga cíclica en estructuras, por ejemplo, en torres de turbinas eólicas y placas ferroviarias
Experimentación y análisis numérico de la influencia de las geomallas con inserción de emulsión en el comportamiento de los pavimentos bituminosos - Caso del aeródromo de Ouargla
Full text linkThis paper presents an experimental study on a set of 30 specimens, tested on three-point bending, divided into two categories. With the insertion of geogrids and cathodic emulsions, the first category consists of 14 prismatic beams and the second of 16 pre-cracked and reinforced slab specimens. In situ tests were carried out using a heavy deflectometer (HWD) on a flexible runway of an airfield located in the city of Ouragla (800 km south-east of Algiers), before and after its reinforcement. This work showed, with a numerical calibration, that the geogrid with emulsion, improves the displacements and the stresses approximately 30% and increases the modulus of elasticity and the modulus of rupture (MOR) by 60% and 20%, respectively. The damping coefficient (k) can reach the value of 2 to 5, which increases the longevity of a reinforced flexible pavement.Este trabajo presenta un estudio experimental sobre un conjunto de 30 probetas, ensayadas a flexión en tres puntos, divididas en dos categorías. Con la inserción de geomallas y emulsiones catódicas, la primera categoría consta de 14 vigas prismáticas y la segunda de 16 probetas de losa prefisurada y reforzada. Se realizaron ensayos in situ con un deflectómetro pesado (HWD) en una pista flexible de un aeródromo situado en la ciudad de Ouragla (800 km al sureste de Argel), antes y después de su refuerzo. Este trabajo demostró, con una calibración numérica, que la geomalla con emulsión, mejora los desplazamientos y las tensiones aproximadamente un 30% y aumenta el módulo de elasticidad y el módulo de rotura (MOR) en un 60% y un 20%, respectivamente. El coeficiente de amortiguamiento (k) puede alcanzar el valor de 2 a 5, lo que aumenta la longevidad de un pavimento flexible reforzado
Resistencia a cortante e investigación microestructural de hormigón autocompactante con elevado contenido de cenizas volantes y con áridos de hormigón reciclado y cenizas de fondo
Full text linkThis article presents the experimental outcomes of the shear strength and microstructural characteristics of high-volume fly ash self-compacting concrete (HVFYA-SCC) containing recycled concrete aggregates and coal bottom ash as partial replacements for natural coarse aggregates and natural fine aggregates. A total of ten numbers of mixes were produced, including HVFYA-SCC made without recycled concrete aggregates and coal bottom ash (as control) along with HVFYA-SCC mixes made with recycled concrete aggregates (from 25% to 50%) and coal bottom ash (from 10% to 30%). The compressive and shear strength of the HVFYA-SCC mixes were improved by 7% and 4%, respectively, with the incorporation of 20% coal bottom ash and 25% recycled concrete aggregates after 120 days of curing. On the other hand, scanning electron microscopic analysis revealed that incorporating coal bottom ash exhibited the pozzolanic reactions with fly ash densified the binder-aggregate matrix of the resulting HVFYA-SCC.Este artículo presenta los resultados experimentales de la resistencia a cortante y las características microestructurales del hormigón autocompactante con alto contenido de cenizas volantes (HVFYA-SCC) que contiene áridos de hormigón reciclado y cenizas de fondo procedentes de calderas de carbón como reemplazos parciales de los áridos naturales, gruesos y finos respectivamente. Se produjeron un total de diez mezclas, incluyendo HVFYA-SCC hecho sin áridos de hormigón reciclado y cenizas de fondo (como control) junto con mezclas HVFYA-SCC hechas con áridos de hormigón reciclado (del 25% al 50%) y cenizas de fondo de carbón (del 10% al 30%). La resistencia a la compresión y a cortante de las mezclas HVFYA-SCC mejoró en un 7 % y un 4 %, respectivamente, con la incorporación de un 20 % de ceniza de fondo y un 25 % de áridos de hormigón reciclado tras 120 días de curado. Por otro lado, el análisis con microscopía electrónica de barrido reveló que la incorporación de cenizas de fondo exhibió reacciones puzolánicas con cenizas volantes que densificaron la matriz de aglutinante-árido del HVFYA-SCC resultante
Efecto de las fibras en el autosanado de un Hormigón de Ultra Altas Prestaciones
Full text linkUltra High-Performance Fiber Reinforced Concrete (UHPFRC) is known for its enhanced self-healing abilities, attributed to its low water-to-cement ratio, high content of un-hydrated cement particles, and multi-cracking pattern. This study investigates the effect of different fiber types and contents on UHPFRC self-healing. Two UHPFRC mixes were evaluated: one with 65/35 3D steel fibers in a dosage of 40 kg/m³ and another with short straight-shaped steel fibers (13/0.2) in a dosage of 160 kg/m³. The self-healing performance was evaluated through crack closure and water permeability. In addition, resistance to chloride penetration was evaluated in healed cracks. Pre-cracked disk specimens with cracks between 100-450 μm were subjected to two healing conditions: water immersion at 20°C and exposure to a humidity chamber (20°C, 95% RH). The mix with higher fiber content (U160) obtained superior crack closure and healing efficiency, particularly under water immersion. For cracks smaller than 150 μm, U160 achieved nearly complete healing, while U40 achieved limited healing efficiency. In addition, water permeability and chloride penetration tests revealed that the U160 mix offered higher resistance to water and chloride penetration, emphasizing the role of fiber content and crack pattern in improving the self-healing and durability of UHPFRC.El hormigón de ultra altas prestaciones reforzado con fibras (UHPFRC) es conocido por sus capacidades mejoradas de autosanado, atribuidas a su baja relación a/c, alto contenido en partículas de cemento sin hidratar y un patrón de fisuración múltiple. Este estudio investiga el efecto de diferentes contenidos y tipos de fibras en las capacidades de autosanado del UHPFRC. Se evaluaron dos amasadas de UHPFRC: una con 40 kg/m³ de fibras de acero 3D 65/35 y otra con 160 kg/m³ de microfibras de acero (13/0.2). La capacidad de autosanado se evaluó mediante el cierre de fisuras y permeabilidad al agua. Además, se estudió la resistencia a la penetración de cloruros en los elementos tras el autosanado. Las probetas ensayadas con fisuras entre 100-450 μm fueron sometidos a dos condiciones de sanado diferentes: inmersión en agua a 20°C y cámara de humedad (20°C, 95% RH). La serie con mayor contenido de fibra (U160) obtuvo una capacidad de autosanado superior, tanto en cierre de fisura como en permeabilidad, especialmente para probetas sanadas en inmersión en agua. Para fisuras por debajo de 150 μm, la serie U160 logró un autosanado casi completo, mientras que la mezcla U40 obtuvo una eficiencia limitada. Tras el proceso de autosanado, la serie U160 obtuvo mayor resistencia frente a la penetración de agua y cloruros, resaltando el papel del contenido de fibras en la mejora de la autosanado y durabilidad del UHPFRC
Hormigón ecológico de bajo contenido en cemento y el papel de los áridos de hormigón reciclado (RCA), materiales suplementarios del cemento (SCMs) y otros aditivos en la mejora de la sostenibilidad y durabilidad
Full text linkThis study focuses on the development of low-cement eco-concretes incorporating recycled concrete aggregates (RCA) and waste materials such as wood ashes, aiming to achieve a balance between sustainability and mechanical performance. Different concrete mixes were designed with varying cement content (240–290 kg/m3) and RCA replacement levels (25%–50% by weight). The materials used included II/A-LL 42.5 R cement, natural calcareous-silica aggregates, RCA from C30/37 concrete, wood waste ashes, and limestone filler. Experimental tests were conducted on fresh and hardened concrete, including workability, compressive strength, elastic modulus, carbonation resistance, freeze-thaw durability, and chloride penetration resistance. Results show that the mixtures with RCA demonstrated similar or better performance compared to conventional concrete, with C6 (using wood ashes from the burner) showing promising compressive strength and durability characteristics. The study demonstrates that these low-cement mixtures, using recycled aggregates and supplementary materials, can meet the durability requirements for sustainable infrastructure applications.Este estudio se centra en el desarrollo de hormigones ecológicos de bajo contenido en cemento que incorporan áridos reciclados de concreto (RCA) y materiales residuales como las cenizas de madera, con el objetivo de lograr un equilibrio entre la sostenibilidad y el rendimiento mecánico. Se diseñaron diferentes mezclas de hormigón con contenido de cemento variable (240-290 kg/m3) y niveles de reemplazo de RCA (25%-50% en peso). Los materiales utilizados incluyeron cemento CEM II/A-LL 42.5 R, áridos naturales calcareo-sílice, RCA de concreto C30/37, cenizas de madera y filler de piedra caliza. Se realizaron pruebas experimentales tanto en el estado fresco como endurecido del concreto, incluyendo trabajabilidad, resistencia a la compresión, módulo elástico, resistencia a la carbonatación, durabilidad frente a ciclos de congelación-descongelación y resistencia a la penetración de cloruros. Los resultados muestran que las mezclas con RCA presentaron un rendimiento similar o superior al del concreto convencional, siendo la mezcla C6 (que utilizó cenizas de madera del quemador) la que mostró los mejores resultados en cuanto a resistencia a la compresión y durabilidad. El estudio demuestra que estas mezclas de bajo contenido en cemento, utilizando áridos reciclados y materiales suplementarios, pueden cumplir con los requisitos de durabilidad para aplicaciones sostenibles en infraestructuras
Análisis de dos montajes experimentales para estudiar la fractura en modo II con probetas entalladas de yeso reforzado con fibras
Full text linkThe main aim of this work is to study two relevant experimental setups designed for studying shear fracture and see if any of them allows studying the evolution of fracture under Mode II conditions, not only inducing a shear stress state at the onset of fracture. Two tests have been selected, a standardised test described by a Japanese standard, here referred to as the JSCE test, and the push-off test. These tests have been carried out on fibre-reinforced gypsum specimens with increasing proportions of polypropylene fibres and monitored by means of digital image correlation (DIC). The results show that fracture under Mode II conditions is relatively easy to induce with both tests, but once fracture begins, it is extremely difficult to induce a fracture process under Mode II. In general, Mode II has an important role at the onset on fracture, but Mode I predominates afterwards.El principal objetivo de este trabajo es estudiar dos relevantes montajes experimentales diseñados para estudiar la rotura a cortante y comprobar si permiten estudiar la evolución de la fractura en Modo II y no sólo inducir una rotura por cortante al comienzo del proceso de fractura. Se han empleado dos ensayos, un ensayo estandarizado descrito en la normativa japonesa, referido aquí como JSCE, y el ensayo de push-off. Los ensayos se han realizado sobre probetas de yeso reforzado con fibras, empleando varias proporciones de fibras de polipropileno y se han monitorizado mediante correlación digital de imágenes (DIC). Los resultados muestran que es relativamente sencillo inducir una rotura en modo II con ambos ensayos pero, una vez se inicia la fractura, es extremadamente difícil lograr una evolución del proceso de fractura en condiciones de Modo II. En general, el Modo II tiene una fuerte influencia en el comienzo de la fractura, pero posteriormente el Modo I predomina