Materiales de Construcción (E-Journal)
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Síntesis hidrotermal de Zeolita a partir de Ceniza Volante tipo F: Influencia de la Temperatura
Get PDFThe influence of temperature of alkaline hydrothermal treatment on the conversion in zeolite of Spanish coal low calcium-fly ash (ASTM class F) is presented in this work. Zeolite Na-P1 gismondine type (Na6Al6Si10O32.12H2O) was formed at the temperature of 100ºC, which transformed in zeolite; analcime-C type (Na(Si2Al)O6H2O) and sodalite (1.08 Na2O.Al2O3.1.68SiO2.1.8H2O) at 200ºC together with traces of tobermorite-11Å (Ca5(OH)2Si6O16.4H2O). At this temperature the 100% of the fly ash reaction was allowed. An equivalent study was carried out in water as reference. The zeolite conversion of the fly ash was characterized by X ray diffraction (XRD), FT infrared (FTIR) spectroscopy, surface area (BET-N2) and thermal analyses.En este trabajo se presenta el papel que juega la temperatura durante el tratamiento hidrotermal en medio alcalino para convertir una ceniza volante de bajo contenido en cal (clase F, según la norma ASTM) en zeolita. Durante este tratamiento a la temperatura de 100ºC se forma Zeolita Na-P1 tipo gismondina (Na6Al6Si10O32.12H2O); al elevar la temperatura a 200ºC, dicha zeolita se transforma en zeolita Analcima C (Na(Si2Al)O6H2O) y en fase sodalita (1.08 Na2O.Al2O3.1.68SiO2.1.8H2O) junto con trazas de tobermorita-11Å (Ca5(OH)2Si6O16.4H2O). A esta temperatura y en estas condiciones se ha conseguido un 100% de reacción. Un estudio equivalente se ha llevado a cabo empleando agua como medio de referencia. La conversión de ceniza volante en zeolita se ha caracterizado mediante técnicas, como difracción de Rayos X (DRX), espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) y análisis térmico (TG/ATD); así mismo los cambios en el área superficial se han llevado a cabo mediante la técnica BET-N2
Espectros de rayos X y propiedades elásticas teóricas de los silicatos cálcicos hidratados cristalinos: comparación con los geles de cemento
Get PDFFor 22 crystalline Calcium Silicates Hydrates, we have calculated their structure and their elastic properties by atomistic force field methods as well as simulate their Xray diffraction patterns. From the computed Young moduli, it can be suggested that the key parameters to determine the elastic properties of crystalline Calcium Silicate Hydrates are densities and water content. We have compared these trends with those of cementitious C-S-H gel and synthetic C-S-H type I as a function of their C/S ratios and nominal water content. Our comparison show that the experimentally suggested values of density and Young moduli for C-S-H gel lie in the range of the calculated CSH crystals. However, we conclude that a detailed correspondence might require investigating structurally within CSH gels the role of water and especially of Ca and Si sites through their C/S ratio.En este trabajo se han calculado para 22 Silicatos Cálcicos Hidratados cristalinos, su estructura y sus propiedades elásticas mediante métodos atomísticos “force field”, así como simulado sus espectros de difracción de rayos X. De los módulos de Young calculados se puede deducir, que los parámetros clave que determinan las propiedades elásticas de los Silicatos Cálcicos Hidratados cristalinos son la densidad y el contenido en agua. Nuestros resultados muestran que los valores experimentales de la densidad y de los módulos de Young para el gel C-S-H están dentro del rango de los cristales de CSH calculados. Sin embargo, podemos concluir que para establecer una correlación más directa sería necesario investigar el papel que juegan el agua y sobre todo el Ca y Si, mediante la relación C/S, en la estructura del gel CSH
Predicción de las propiedades mecánicas del cemento en la micro-escala
Get PDFPrediction of the mechanical properties of cement paste at microscale has been done in this contribution by making use of 3D lattice fracture model.
The microstructure of cement paste is simulated by HYMOSTRUC3D first, which is represented in terms of sphere particles. Then the microstructure is converted into a voxel-based image, and a lattice system is constructed based on the image of the microstructure through ImgLat (Image to Lattice). A virtual uni-axial tensile test is configured and the fracture process is simulated by GLAK (Generalized Lattice Analysis Kernel). The outputs of fracture process simulation are the load-displacement diagram and micro-cracks propagation. The load-displacement diagram reveals the tensile behavior of cement paste at microscale, from which the elastic modulus and tensile strength can be obtained.
A numerical experiment is carried out to show how the model works, and the final results also demonstrate the feasibility of the above modeling procedure.En el presente trabajo se ha realizado una predicción de las propiedades mecánicas del cemento en la micro-escala, empleando un modelo de fractura reticular 3D.
En primer lugar se simula la micro-estructura del cemento mediante el código HYMOSTRUC3D, representando dicha micro-estructura mediante partículas esféricas. A continuación, la micro-estructura generada se convierte en una imagen basada en “vóxeles”, y se construye un sistema reticular basado en esa imagen mediante el código ImgLat (Image to Lattice). Se define un ensayo de tensión uniaxial virtual, y se simula el proceso de fractura usando el código GLAK (Generalized Lattice Análisis Kernel). Los resultados obtenidos de esta simulación del proceso de fractura son diagramas de carga-desplazamiento y propagación de micro-roturas. El diagrama de carga-desplazamiento caracteriza el comportamiento a fractura de la pasta de cemento en la micro-escala, y a partir de éste se puede obtener la resistencia a fractura y el módulo de elasticidad del material.
Con el objetivo de mostrar el funcionamiento de la simulación, se ha realizado un experimento teórico, cuyos resultados sirven para validar el modelo empleado
Aumento de la tenacidad de hormigones autocompactables reforzados con fibras cortas de polipropileno
Get PDFIncreases in bending tests by the addition of low volume fractions of Polypropylene (PP) Short Fibers PP. These toughness increases are similar to those attained by Fiber Reinforced Concrete (FRC) referred elsewhere as Engineered Cementitious Composites (ECC), having some ductility and strain hardening in direct tensile and flexural tests. Concretes mixtures were manufactured using natural pozzolanic blended Portland cement, volcanic crushed coarse aggregates and fine sand from Sahara desert dunes (0-1 mm) from Canary Islands quarries and sand reservoirs, respectively, besides ordinary siliceous sand (0-4 mm) and fly ash from an anthracite-coal heat generator.Se presentan en este artículo hormigones autocompactables que, mediante la adición de pequeñas fracciones volumétricas de fibras cortas de polipropileno, consiguen incrementos importantes de tenacidad en su comportamiento mecánico a flexión. Estos aumentos de tenacidad son semejantes a los que presentan un grupo de hormigones reforzados con fibras, denominados ECC (Engineered Cementitious Composites), que muestran también alguna ductilidad y endurecimiento por deformación en ensayos de tracción directa y flexión. Los hormigones se dosificaron empleando cemento Pórtland con Puzolana natural, áridos volcánicos de machaqueo y arena fina procedente de dunas del desierto del Sáhara (0-1 mm), de canteras y depósitos de Las Palmas de Gran Canaria (Islas Canarias), respectivamente, además de arena silícea ordinaria (0-4 mm) y cenizas volantes de una central térmica de combustible antracita
Propiedades y durabilidad de los cementos adicionados con metacaolín
Get PDFThis paper evaluates the optimal calcination temperature and replacement ratio to ensure high metakaolin (MK) pozzolanicity in blended cement. The MK used was prepared by firing two types of local at temperatures ranging from 700 to 850 ºC. Dry blends of ordinary Portland cement (OPC) and varying proportions of MK were mixed with the amount of water required to ensure optimal consistency of the resulting pastes. The specimens were cured at 100% RH for 24 h and then immersed in water for 3, 7, 28, 90 or 180 days. At each test time, the degree of hydration and compressive strength of the hardened cement pastes were measured The findings showed that the most suitable calcination temperature to obtain metakaolin is 700 ºC, while the optimal replacement ratio ranges from 25 to 30%. DTA was used to determine the phases comprising the hydration products forming at the ages studied. Pure OPC and OPC-MK specimens were immersed in 3% NaCl and 5% MgSO4 solutions for 30, 90 and 180 days to measure their durability. The OPC-MK pastes immersed in the 3% NaCl solution were observed to be highly resistant to chloride attack.El presente trabajo evalúa el comportamiento puzolánico de metacaolín (MK), producto de la calcinación a distintas temperaturas de dos tipos de caolín local de composiciones químicas diferentes, al incorporarse al cemento en diferentes proporciones. Se preparó un cemento adicionado mediante la mezcla en seco de cemento Portland ordinario (OPC) y metacaolín (MK), a los que se añadió la cantidad óptima de agua para obtener una pasta de la consistencia deseada. Las probetas se curaron a una HR del 100% durante 24 horas, sumergiéndose posteriormente en agua durante 3, 7, 28, 90 o 180 días. A cada tiempo de ensayo se controló el grado de hidratación de las pastas endurecidas y se comprobó la resistencia a la compresión de las probetas cúbicas a las edades de curado establecidas. Los resultados obtenidos indican que la temperatura más adecuada para la calcinación del caolín es de 700 °C y que el porcentaje óptimo de éste en la mezcla se encuentra entre el 25 y el 30%. Las fases que componen los productos resultantes de la hidratación se identificaron mediante ATD a distintas edades de curado. Se estableció la durabilidad del OPC puro y de las mezclas de OPC-MK en disoluciones de NaCl al 3% y MgSO4 al 5% tras 30, 90 y 180 días de inmersión. Se concluyó que las pastas de OPC-MK muestran una elevada resistencia al ataque del ion cloruro
Propiedades y durabilidad del cemento con adición de metacaolín: mortero y hormigón
Get PDFThis article explores the effect of metakaolin, a pozzolan, on concrete performance. Compressive and splitting tensile strength were found for specimens cured for up to 360 and 90 days, respectively. Changes were recorded in the compressive strength of specimens exposed to salt (chloride and sulfatechloride solutions), and chloride penetration and binding capacity were measured. The findings were compared to the results for concrete prepared with ordinary Portland (OPC) and moderate heat of hydration (Type II) cement. MK was found to have a very positive effect on 28-day concrete strength, due to microstructure improvement of the hydrated cement. Replacing cement with metakaolin effectively raised concrete resistance to chloride attack. Concrete containing metakaolin proved to be substantially more durable in sulfate-chloride environment.En este trabajo se estudia el efecto del metacaolín sobre las prestaciones del hormigón. Las probetas curadas a 360 y 90 días se sometieron a ensayos de resistencia a compresión y de tracción indirecta respectivamente. Se hizo un seguimiento de la resistencia a la compresión de los materiales ante el ataque de sales (soluciones de cloruro y de sulfato-cloruro) y, se midió la penetración de cloruros y la capacidad de los hormigones de inmovilizar estos iones. Los resultados se compararon con los obtenidos con hormigones elaborados con cemento pórtland ordinario (OPC) y, con cemento de calor de hidratación moderado (tipo II). El MK resultó influir muy positivamente en la resistencia del hormigón a 28 días debido a la mejora de la microestructura del cemento hidratado. La sustitución de cemento por metacaolín aumentó la resistencia del hormigón al ataque de cloruros. El hormigón con metacaolín demostró ser más duradero en entornos de sulfato-cloruro que los hormigones elaborados con OPC o con cemento de tipo II. Los perfiles de concentración de cloruros a distintas profundidades y la diferencia entre los contenidos de cloruro libre y total, mostraron claramente que el cemento con metacaolín reducía la penetración de cloruros en el hormigón y, aumentaba su capacidad para combinar con iones cloruro. La conclusión general fue que podía fabricarse material puzolánico utilizable, mediante la activación térmica del caolín local
Fe de erratas: Akpinar, P. & Casanova, I. (2010), Materiales de Construcción, Vol 60, No 297: 59-68
No full textEstudio experimental y modelo teórico del hormigón confinado lateralmente con polímeros reforzados con fibras (FRP)
Get PDFThis paper presents the findings of an experimental and analytical study of concrete cylinder behaviour when wrapped in fibreglass or carbon fibre-reinforced polymers (FRP). Compression testing was conducted on normal (30 MPa) and high (70 MPa) strength confined and unconfined concrete cylinders measuring 150 x 300 mm. The stress-strain relationship was evaluated in both cases. The findings showed that strength and ductility rose with FRP confinement.
The experimental findings were used to develop an analytical model for predicting the stress-strain behaviour of FRP-confined concrete. A comparison of the experimental and analytical results revealed that the model can satisfactorily predict the stress-strain behaviour and ultimate compressive strength of the concretes studied.Este trabajo presenta los resultados de un estudio experimental y analítico del comportamiento de elementos de hormigón confinados con polímeros reforzados con fibras (FRP) de vidrio y carbono. El programa experimental consistió en ensayar cilindros de hormigón de 150 x 300 mm (confinados y sin confinar) bajo compresión axial en dos niveles de resistencia: normal (30 MPa) y alta resistencia (70 MPa). En ambos casos, se evaluó el comportamiento tensión-deformación. Los resultados muestran que la resistencia y ductilidad se incrementan con el confinamiento con FRP.
A partir de los resultados experimentales, se desarrolló un modelo analítico para predecir el comportamiento tensión-deformación del hormigón confinado con FRP. La comparación de los resultados experimentales y analíticos muestra que el modelo es aplicable a los hormigones estudiados, proporcionando predicciones satisfactorias del comportamiento tensión-deformación y de la resistencia a compresión última
