Materiales de Construcción (E-Journal)
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Influencia de aditivos blanqueadores en las propiedades de cementos y morteros de escorias activadas alcalinamente para fines decorativos
Full text linkThe paper shows a comparative study of the influence of whitening additives (kaolin, TiO2 and СаСО3) on the production of decorative alkali-activated slag cement and mortars with a degree of whiteness of at least 70%; as well as their influence on the structure formation and evolution of physico-mechanical properties. According to results obtained, kaolin provides chemical bonding of Na+ into insoluble zeolite-like compounds; and CaCO3 densifies the structure and reduces shrinkage deformations. At the early stages of hardening (up to 7 days), the additions of kaolin and calcite, due to their significant amount (15 and 24%), reduces the compressive strength of the cement paste; nevertheless, at later ages (until 90 days) the difference in strength almost disappears. The high colourfastness and weather resistance of pigmented cements under the influence of ultraviolet radiation and freeze/thaw cycles has been established. A comparative assessment of the economic efficiency has shown that СаСО3 is the best cost-effective additive.Se presenta un estudio comparativo de la influencia de aditivos blanqueadores (caolín, TiO2 y CaCO3) en la producción de cementos y morteros decorativos de escoria activada alcalinamente con un grado de blancura de al menos el 70%; así como de los procesos de formación de estructuras cohesivas y de la evolución de las propiedades físico-mecánicas en los mismos. Según los resultados obtenidos, el caolín establece enlaces a través del Na+ en compuestos insolubles tipo zeolita; mientras que el CaCO3 densifica y la estructura y reduce las deformaciones por retracción. En las primeras etapas de endurecimiento (hasta 7 días), las adiciones de caolín y calcita, por su importante cantidad (15 y 24%), reducen la resistencia a la compresión de la pasta de cemento; sin embargo, a edades posteriores (hasta los 90 días) esa diferencia casi desaparece. Se ha establecido la elevada solidez del color y la resistencia a la intemperie de los cementos pigmentados bajo la influencia de la radiación ultravioleta y los ciclos hielo/deshielo. Se ha demostrado que el СаСО3 es el aditivo más rentable
Efecto de la forma de la sección de fibra y la fracción volumétrica sobre las propiedades mecánicas de hormigones reforzados con fibras de acero
Full text linkThis study presents the preparation of steel-fiber reinforced concretes (SFRCs) using straight navicular fibers with annular-sector-shaped sections and corrugated fiber with rectangular-shaped sections, respectively. The flexural and splitting tensile strengths of both the respective SFRCs increase with increasing fiber volume fraction, whereas their compressive strengths initially increase, then decrease, and then increase again. For the same fiber volume fraction, the mechanical properties of the navicular fiber-reinforced concrete are superior to those of the corrugated fiber-reinforced concretes. The introduction of steel fiber changes the failure mode of the plain concrete during bending from a typical brittle mode to a bimodal ductile failure mode. As compared to the corrugated fiber, the navicular fiber has stronger interface bonding to concrete and a higher friction resistance to fiber sliding and subsequent pullout. Furthermore, navicular fiber has a higher load-bearing capacity, which makes it more favorable for improving the mechanical properties of plain concrete.Este estudio presenta la preparación de hormigones reforzados con fibras de acero (SFRCs) utilizando fibras lisas rectas con secciones en forma de sector anular y fibra corrugada con secciones en forma de rectángulo, respectivamente. Las resistencias a la tracción por flexión y división de ambos SFRCs aumentan con el aumento de la fracción de volumen de fibra, mientras que sus resistencias a la compresión inicialmente aumentan, luego disminuyen y luego aumentan nuevamente. Para la misma fracción de volumen de fibras, las propiedades mecánicas del hormigón armado con fibras kisas son superiores a las de los hormigones reforzados con fibras corrugadas. La introducción de fibra de acero cambia el modo de fallo del hormigón simple durante la flexión, de un modo frágil típico a un modo de fallo dúctil bimodal. En comparación con la fibra corrugada, la fibra lisa tiene una unión de interfaz más fuerte con el hormigón y una mayor resistencia a la fricción para el deslizamiento de la fibra y la posterior extracción. Además, la fibra lisa tiene una mayor capacidad portante, lo que la hace más favorable para mejorar las propiedades mecánicas del hormigón en masa
Comportamiento de la ceniza de cáscara de arroz en diferentes condiciones de combustión de dos períodos y efecto del tamaño de partícula en la resistencia del mortero
Full text linkThis study aims to investigate the effect of two periods burning conditions on the chemical properties of rice husk ash (RHA). Gray correlation theory analysis combined with a scanning electron microscope was used to precisely analyze the impact of RHA particle sizes on the mechanical properties and microstructure of mortar. The experimental results reveal that prolonging residence time at 600 ºC could significantly reduce the carbon content and boost the silica content in RHA. The potassium content of RHA could be reduced by burning at a low and then high temperature. Additionally, gray correlation analysis indicated that the particle sizes of 5 -10 μm in RHA could positively accelerate the gaining strength of mortar, followed by 10-15 μm and < 5 μm. At the micro-scale, incorporating RHA with a mean particle of 5.9 μm could accelerate the formation of calcium silicate hydrates having a low Ca/Si by secondary hydration reaction, subsequently leading to the increment of mortar strength.El objetivo de este estudio es investigar el efecto de dos periodos de combustión sobre las propiedades químicas de la ceniza de cáscara de arroz (RHA). Se utilizó el análisis de la teoría de correlación de Gray combinado con un microscopio electrónico de barrido para analizar con precisión el impacto del tamaño de las partículas de RHA en las propiedades mecánicas y la microestructura del mortero. Los resultados experimentales revelan que la prolongación del tiempo de residencia a 600 ºC podría reducir significativamente el contenido de carbono y aumentar el contenido de sílice en el RHA. El contenido de potasio del RHA podría reducirse quemándolo a una temperatura baja y luego alta. Además, el análisis de correlación gris indicó que los tamaños de partícula de 5 -10 μm en RHA podrían acelerar la ganancia de resistencias del mortero, seguido por 10-15 μm y < 5 μm. A escala micro, la incorporación de RHA con una partícula tamaño medio de 5,9 μm podría acelerar la formación de hidratos de silicato cálcico con un bajo Ca/Si mediante una reacción de hidratación secundaria, lo que posteriormente conduciría a un aumento de la resistencia del mortero
Efecto de la distribución de absorción de agua del árido grueso reciclado en la distribución de resistencia a la compresión del hormigón de altas prestaciones
Full text linkHigh water absorption is a typical characteristic of recycled coarse aggregate and is often used to explain the loss of performance of concrete when replacing natural coarse aggregate with recycled coarse aggregate. Extensive attention has been paid to the mean value of the water absorption of recycled coarse aggregate, but not to the standard deviation. This paper aims to assess whether recycled coarse aggregates with the same mean water absorption but different standard deviations will perform equally in high-performance concrete (HPC). The resulting HPC mixtures exhibited very similar compressive strength. Even so, it was hypothesised that as the standard deviation of the water absorption of recycled coarse aggregate increases over a wide range, the compressive strength of HPC will first increase due to local variations in the water/cement ratio, then decrease due to the presence of weak particles, and finally remain constant due to the role of the surrounding new mortar.La elevada absorción de agua es una característica típica del árido grueso reciclado. Esta característica se utiliza a menudo para explicar la disminución en el rendimiento del hormigón cuando se sustituye el árido grueso natural por el árido grueso reciclado. Se ha prestado mucha atención al valor medio de absorción de agua en el árido grueso reciclado, pero no a la desviación estándar. Este artículo tiene como objetivo evaluar si áridos gruesos reciclados con la misma absorción media de agua, pero diferente desviación estándar, tienen un rendimiento igual en el hormigón de altas prestaciones (HPC). Las mezclas de HPC resultantes mostraron una resistencia a la compresión muy similar. Aun así, se planteó la hipótesis de que a medida que aumenta la desviación estándar de absorción de agua del árido grueso reciclado en un amplio rango, la resistencia a la compresión del HPC aumentará primero debido a las variaciones locales en la relación agua/cemento, posteriormente disminuirá debido a la presencia de partículas débiles y, finalmente, se mantendrá constante debido al papel del nuevo mortero circundante
Propiedades características de los morteros geopoliméricos autocompactantes a base de cenizas volantes con microfibra de wollastonita sintética producida a partir de sílice y calcite
Full text linkThis study investigated the fresh, physical, and mechanical properties of self-compacting geopolymer mortars (SCGs) with synthetic wollastonite microfiber (SWM). SCGs were designed with Class F fly ash (FA) as a binder by activating it with Na2SiO3 and NaOH solutions. First, SWM was produced in the laboratory. Alkali ratios were determined as 1.5, 2.0, and 2.5, whereas SWM percentages were utilized as 0%, 4%, 8%, and 12% by weight of the binder. After geopolymer mortars were cured at 80 oC and 100 oC for 24 hours, respectively, they were kept at room temperature until testing age. The compressive strength, flexural strength, ultrasonic pulse velocity, dynamic modulus of elasticity, water sorptivity coefficient values, and physical characteristics of SCGs were tested at the end of the 28th day. The highest compressive strength value was obtained as 28.9 MPa for SCG-1.5-8 cured at 100 oC, while 6.5 MPa was measured as the highest flexural strength for SCG-2-12 cured at 80 oC.En este estudio se investigaron las propiedades físicas y mecánicas en estado fresco de los morteros de geopolímero autocompactante (SCG) con microfibra de wollastonita sintética (SWM). Los SCG se diseñaron con cenizas volantes (FA) de clase F como aglutinante y se activaron con soluciones de Na2SiO3 y NaOH. En primer lugar, la SWM se produjo en el laboratorio. Las relaciones de álcalis quedaron determinadas como 1.5, 2.0 y 2.5, mientras que los porcentajes de SWM, como 0 %, 4 %, 8 % y 12 % en peso de aglomerante. Los morteros de geopolímeros se curaron a 80 oC y 100 oC durante 24 horas, respectivamente, y posteriormente se mantuvieron a temperatura ambiente hasta la edad de ensayo. Tras observar el diámetro de flujo de asentamiento de los SCG en estado fresco, a los 28 días se determinaron la resistencia a la compresión, la resistencia a la flexión, la velocidad del pulso ultrasónico y los valores del coeficiente de absorción de agua, así como las características físicas de los SCG. El valor de resistencia a la compresión más alto (28.9 MPa ) se obtuvo para SCG-1.5-8 curado a 100 oC, mientras que 6.5 MPa se midió como la resistencia a la flexión más alta para SCG-2-12 curado a 80 oC
Investigación de elementos de hormigón armado con pérdida de adherencia bajo carga de tracción
Full text linkBond deterioration in reinforced concrete (RC) structures is frequently caused by aging, environmental factors, overloading, or poor design. This deterioration may cause the structure to lose its aesthetic, and eventually collapse. The behavior of structures that exhibit bond deterioration is poorly understood and inadequately maintained. The response of RC structures exhibiting bond loss under tension load is presented in this paper. In order to comprehend the impact of bond loss in RC composite, the RC system was first built for a pullout. It was then expanded to the nib corner of RC dapped end beams. Additionally, the system was analytically examined using 3-dimensional FEmodel. The bond loss created a weak zone with internal cracks parallel to the bar’s axis. The nib section separated from the full depth of the dapped end, while the hanger reinforcement resisted the diagonal tension cracks. The dapped section must therefore be given more consideration during monitoring and maintenance.Frecuentemente, la pérdida de adherencia en las estructuras de hormigón armado (RC) está causada por el envejecimiento, factores ambientales, sobrecarga o diseño deficiente. Este deterioro puede hacer que la estructura pierda su estética y, finalmente, colapse. El comportamiento de las estructuras que exhiben deterioro de la adherencia es poco conocido y mal entendido. En este documento se presenta la respuesta de las estructuras RC que exhiben pérdida de adherencia bajo carga de tensión. Con el fin de comprender el impacto de la pérdida de adherencia en el compuesto RC, se construyó dicho sistema para ensayos “pullout” y, posteriormente, se expandió a la esquina de los extremos de las vigas entalladas de RC. Además, el sistema se examinó analíticamente utilizando FEmodel de 3 dimensiones. La pérdida de adherencia creó una zona débil con fisuras internas paralelas al eje de la barra. La sección de la punta se separó de toda la profundidad del extremo perforado, mientras que el refuerzo del gancho resistió las fisuras de tensión diagonal. Por lo tanto, la sección no entallada se debe tener más en cuenta durante el monitoreo y el mantenimiento
Investigación experimental del comportamiento de vigas de hormigón con materiales reciclados y armadas con varillas corrugadas hechas con material compuesto
Full text linkThe application of various Fiber Reinforced Polymer (FRP) composite materials is very widespread in the world. The use of recycled materials in concrete, can improve some of the mechanical properties of concrete. In this laboratory research, the behavior of reinforced concrete beams with composite rebars with glass fibers made of concrete containing recycled materials such as glass, rubber and micro-silica with different mixing plans has been investigated. These mixing plans are such that recycled glass and rubber aggregates have replaced a percentage of fine and coarse concrete aggregates, and glass powder and micro-silica have also replaced a percentage of concrete cement. The results showed that the replacement of coarse rubber, glass powder, and micro-silica in concrete materials increases the bending strength and ductility of concrete beam. In examining the microstructure of concrete by Scanning Electron Microscope (SEM) the adhesiveness of the rubber Interfacial Transition Zone (ITZ) in concrete was suitable.Los materiales compuestos reforzados con fibras poliméricas (FRP por sus siglas en inglés) son de uso muy extendido en el mundo. El uso de materiales reciclados en el hormigón puede mejorar algunas de sus propiedades mecánicas. En esta investigación experimental se ha estudiado el comportamiento de vigas armadas con varillas corrugadas hechas de materiales compuestos con fibras de vidrio; dichas vigas se fabricaron con hormigón con materiales reciclados teles como vidrio, goma y humo de sílice, empleando distintos diseños de mezcla. En estos diseños de mezcla, los áridos de vidrio reciclado y goma reemplazan a cierto porcentaje de áridos finos y gruesos del hormigón y, el polvo de vidrio y humo de sílice sustituyen a cierto porcentaje del cemento del hormigón. Los resultados indican que la sustitución de áridos de goma gruesos, polvo de vidrio y humo de sílice en los materiales de hormigón, redunda en un incremento en resistencia a la flexión y ductilidad de la viga de hormigón. En el examen microscópico de la microestructura del hormigón mediante microscopía electrónica de barrido (SEM), se observó un nivel adecuado de adhesión en la zona de transición interfacial (ITZ) de goma en el hormigón
Arenisca Dorada de la Demanda (Burgos): efecto de ensayos de consolidación y envejecimiento en sus propiedades petrográficas y petrofísicas
Full text linkSandstones have been widely used in construction for their abundance, aesthetics, and ease of extraction. To determine sandstones’ quality, it is essential to analyse their petrographic and petrophysical properties and sensitivity (durability and conservation) to environmental agents. This paper evaluates the physical-mechanical changes undergone by Sierra de la Demanda (Burgos, Spain) sandstone under combined and induced water and salt aggression and assesses ESTEL 1100’s effectiveness and suitability as a treatment. This sandstone is porous, permeable, dense and quartz-rich with high hardness and strength. The treatment improved its petrophysical properties by modifying its pore geometry and connectivity, reducing absorbency, permeability and anisotropy, and further increasing its hardness and resistance. Salts did not substantially modify its properties as its porosity type absorbed the crystallisation pressure. Ultimately, its pore system and predominantly quartz composition make it a high-quality, weather-resistant material compatible with the treatment applied.Las areniscas han sido uno de los materiales de construcción más utilizados por su abundancia, estética y fácil extracción. Para determinar su calidad es esencial analizar sus propiedades petrográficas y petrofísicas, así como su sensibilidad (durabilidad y conservación) a los agentes medioambientales. Este trabajo evalúa tanto los cambios físico-mecánicos sufridos por una arenisca de la Sierra de la Demanda (Burgos, España), ante la agresión combinada e inducida de agua y sales, como la eficacia e idoneidad del tratamiento ESTEL 1100. Esta arenisca es porosa, permeable, densa, rica en cuarzo, y con alta dureza y resistencia. El tratamiento mejoró sus propiedades petrofísicas, modificando la geometría y conectividad de sus poros, y reduciendo su absorción, permeabilidad y anisotropía. Las sales no modificaron sustancialmente sus propiedades, ya que su porosidad absorbió su presión de cristalización. El sistema poroso y el abundante cuarzo hacen de esta arenisca un material de alta calidad, resistente a la intemperie y compatible con el tratamiento aplicado
Paneles termoacústicos ecoeficientes de totora y yeso para cielo raso en viviendas rurales sostenibles
Full text linkThe energy deficiency in rural housing in the Andes of Peru is recurrent. In this context, local and low environmental impact materials present an opportunity. This research evaluated the properties of five panels composed of totora and gypsum for ceiling applications. Firstly, the physical and durability properties were obtained. Then, impact and fire resistance were evaluated. Finally, thermoacoustic properties were assessed. The results showed a moisture level of 10.25%, water absorption of 354.85% which is considered high, and a dry density of 292.84 kg/m3. Adequate durability to fungus with resin on both sides. The panels’ fire resistance is superior to 60 minutes, with a safe impact criterion for 10 N and a functionality criterion for 5 N. The average values for the panels were 0.061 W/m·K for thermal insulation and 0.54 for NRC. Therefore, it is possible to produce an insulating material for thermoacoustic improvement.La deficiencia energética en la vivienda rural de los andes de Perú es recurrente. En este contexto, los materiales locales y de bajo impacto ambiental constituyen una oportunidad. La presente investigación evaluó las propiedades de cinco paneles compuestos de totora y yeso para cielo raso. Primeramente, se obtuvieron las propiedades físicas y de durabilidad. Seguidamente se evaluó la resistencia al impacto y al fuego. Finalmente se evaluaron propiedades termoacústicas. Los resultados muestran humedad de 10.25%, absorción de agua de 354.85% considerada alta y densidad seca de 292.84 kg/m3, así como una adecuada durabilidad al hongo con resina en ambas caras. La resistencia al fuego de los paneles es superior a 60 minutos, criterio seguro al impacto para 10 N y criterio de funcionalidad para 5 N. Se obtuvieron además valores medios de los paneles de 0.061 W/m·K para el aislamiento térmico y 0.54 de NRC. De esta forma, es posible producir un material aislante para la mejora termoacústica