Materiales de Construcción (E-Journal)
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Hidratación del cemento de aluminato de calcio en condiciones de muy elevada alcalinidad
Get PDFThe present paper forms part of a broader research project that aims primarily to devise new cementitious products via the alkali activation of silico-aluminous materials. This work addresses the possibility of using small percentages of calcium aluminate cement (CAC) as a source of reactive aluminium. For this reason, a preliminary review was needed of the behaviour of CACs in highly alkaline media (2, 8 and 12M NaOH solutions). Two, 28- and 180-day mechanical strength was determined and the reaction products were characterized with XRD and FTIR. The water-hydrated CAC was used as the control.The results obtained showed that CAC hardening took place much more slowly in highly alkaline media than in water. Nonetheless, the 28-day compressive strength obtained, ≥80MPa. As main reaction products, to ambient temperature and from the two days of cured, cubic aluminate C3AH6), and AH3 polymorphs are formed, instead of the usual hexagonal aluminatos (CAH10 and C2AH8) that are formed in the normal hydrate with water.El presente trabajo forma parte de una amplia investigación cuyo objetivo principal es el de elaborar nuevos materiales con propiedades cementantes mediante la activación alcalina de materiales de naturaleza silito-aluminosa. En estos estudios se contempla la posibilidad de utilizar pequeños porcentajes de cemento de aluminato de calcio (CAC) como fuente de aluminio reactivo. Por ello inicialmente se ha estudiado el comportamiento de los CAC en medios fuertemente alcalinos (disoluciones de NaOH 2M, 8M y 12M). Se determinaron las resistencias mecánicas a 2, 28 y 180 días y se realizó una caracterización de los productos de reacción formados por DRX, FTIR. Como sistema de referencia se consideró la hidratación del CAC con agua.Los resultados obtenidos muestran que en medios fuertemente alcalinos se retrasan los procesos de rápido endurecimiento de CAC con agua. No obstante a 28 días se obtienen valores de resistencia a compresión ≥ 80 MPa. Como principales productos de reacción, a temperatura ambiente y desde los dos días de curado, se forman el aluminato cúbico C3AH6 y el AH3 en distintas formas polimórficas, en vez de los aluminatos hexagonales (CAH10 y C2AH8) que se forman en la hidratación normal con agua
Estudio del proceso de descalcificación en morteros degradados en NH4NO3 empleando técnicas ultrasónicas
Get PDFWater takes part in most if not all of the degradation processes experienced by cement-based materials during their service-life. The effect of pure water usually is not of primary concern as it involves very lengthy degradation diffusion controlled processes; aqueous solutions are more aggressive, promoting increased solubility of matrix components and microstructure modification due to leaching. The ability to monitor such changes nondestructively presents a number of challenges as, often, conventional characterisation techniques require sample preparation likely to modify the properties of interest. In this study, ultrasonic pulse velocity profiles have provided a nondestructive means of monitoring microstructural changes during aggressive leaching of blastfurnace slag cement mortars with ammonium nitrate solutions. These data are compared with corresponding analyses by destructive techniques including mercury intrusion porosimetry (MIP), water porosity measurements, X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). By analysing degraded ultrasonic velocity profiles it has been possible to calculate degraded depths in the samples, which correlate well with those results obtained by conventional methods.El agua interviene en la mayor parte de los procesos de deterioro que pueden sufrir los materiales cementicios durante su vida útil. El efecto de las aguas desionizadas no suele tenerse en cuenta dado que producen procesos controlados por la difusión y generan un deterioro poco apreciable a corto plazo. La posibilidad monitorizar esta degradación de un modo no destructivo es un reto importante, dado que las técnicas habituales de caracterización implican una alteración física del material. En este trabajo, mediante la aplicación de técnicas no destructivas de inspección ultrasónica, se ha caracterizado el proceso de degradación sufrido por probetas de mortero sumergidas en una solución de nitrato de amonio. Estos resultados fueron comparados con los obtenidos en la caracterización destructiva, empleando, porosimetría de intrusión de mercurio (PIM), porosidad accesible al agua, difracción de rayos-X (DRX) y análisis de microscopía electrónica de barrido (MEB). El análisis de los perfiles de velocidad ultrasónica de las muestras ha permitido calcular las profundidades degradadas, con una buena correlación entre estos resultados y los obtenidos por técnicas destructivas
La Caliza de Sierra Elvira: comportamiento petrofísico de una piedra significativa del Patrimonio Arquitectónico Andaluz
Get PDF“Sierra Elvira stone” is one of the ornamental building stones most widely used in the historical monuments of eastern Andalusia. A Liassic age limestone, it appears in the central section of the Baetic Mountains and more specifically in the Middle Subbaetic domain. While the most common variety is a crinoid limestone, a micritic limestone of the same age has also been quarried, albeit in much smaller quantities. These stones form very thick beds, up to nearly 5 m deep, that run in consistently parallel lines and have a dip angle that facilitates quarrying.With petrographic, physical and mechanical properties that ensure stone strength and durability, it is a high quality building material suitable for both structural and ornamental purposes. These properties can be attributed to the minimal open porosity and concomitant excellent water resistance that characterize the stone, as well as to its high mechanical strength and low textural anisotropy, both elastic and mechanical. With such attributes, the stone can be successfully used for any number of purposes, including decorative stonework (portals, fountains, plinths), structural members (column shafts and bases) or urban curbing and paving. Intervention on Sierra de Elvira limestone structures should be limited to cleaning or repair, for consolidating or protective materials are scantly effective.La “Piedra de Sierra Elvira” constituye una de las piedras ornamentales más significativas del Patrimonio Arquitectónico de Andalucía Oriental. Es una roca caliza del Lias que aflora en el Subbético Medio del sector central de las Cordilleras Béticas. El litotipo más explotado es una caliza con crinoides, en bastante menor importancia se ha extraído también otra caliza micrítica de la misma edad. Los bancos son muy potentes, en algunos casos de más de 5 m, con un paralelismo constante y un buzamiento que favorece su explotación en los frentes de cantera.Sus características petrográfica y físico-mecánica le confieren una calidad técnica y durabilidad muy notables para su utilización como material de construcción estructural y ornamental. Los principales parámetros que determinan estas cualidades son su mínima porosidad eficaz y asociado a ello sus excelentes propiedades hídricas, así como sus elevadas resistencias mecánicas y el bajo coeficiente de anisotropía textural, tanto elástico como mecánico. Este conjunto de características ha permitido su utilización en muy diversas funciones constructivas: en elementos decorativos (portadas, fuentes, zócalos), estructurales (columnas, basas) o en piezas del mobiliario urbano: bordillos, losas, casi siempre presentando un estado de conservación bastante aceptable. La intervención en elementos constructivos de esta piedra debe limitarse a su limpieza o reintegración, ya que no resulta suficientemente efectiva la aplicación de productos de consolidación o de protección
Geopolímeros basados en residuos de la producción de áridos ligeros
Get PDFGeopolymerization is a viable way to process and re-use alumino-silicate industrial waste while producing highstrength, high chemical inertia materials that can effectively immobilize other industrial by-products, and even hazardous waste. In this study industrial waste from different stages of the manufacture of lightweight expanded clay aggregate was characterized for its possible transformation, via alkali activation, to geopolymers. The ultimate aim was to assess the possibility of using such geopolymers to develop thermal and acoustic insulation panels. The containment of hazardous materials is another important application for these new materials. Geopolymers were prepared for this study with different particles size distributions and activator concentrations. Their mechanical properties, composition and microstructure were characterized and a material with promising insulating properties was produced. A preliminary analysis was conducted of the salt formation observed in these geopolymers, the chief drawback to their use.La geopolimerización es una manera viable para procesar y agregar valor a los residuos industriales de alumino-silicato dando lugar a materiales con elevadas resistencias mecánmicas, alta inercia química y que permiten encapsular otros residuos, incluso peligrosos. Los residuos industriales que proceden de diversos tipos de arcillas para la fabricación de áridos ligeros se han caracterizado para la producción de geopolímeros mediante el proceso de ataque alcalino. Su incorporación en una matriz geopolimérica permite la posibilidad de desarrollo de paneles de aislamiento (térmico y acústico). Además, la inmovilización de materiales peligrosos es un logro adicional importante. Los geopolímeros se han producido con fórmulas diferentes y se han caracterizado sus propiedades mecánicas, composición y microestructura, para dar lugar a una composición interesante con propiedades aislantes. Se ha llevado a cabo además un análisis preliminar sobre la formación de sales que tiene lugar en este tipo de geopolímeros como una desventaja de los mismos
Calentamiento por láser: una técnica mínimamente invasiva para el estudio del calentamiento producido por el fuego en materiales pétreos de construcción
Get PDFDue to the irreparable damage it can cause, fire is one of the major risks to buildings. Recent studies on the effects of fire tend to focus on micro-scale analysis, addressing questions such as micro-cracking or mineralogical or chemical changes that are particularly relevant to listed buildings.The fire simulation techniques employed to date (convection heating laboratory furnaces and real flame tests) are subject to a series of limitations including non-repeatability, the lack of combustion by-products and, most importantly, the need to work with large samples. In this final context, techniques must be found that require only minimal sample sizes.This paper introduces laser irradiation as a technique suitable for simulating the “combustion” of building materials, since it mimics the physics of fire, is repeatable, yields combustion products and, most importantly, can be applied to small specimens. Indeed, as laser irradiation concentrates high amounts of energy in small areas, it can be used for micro-scale testing.El fuego es una de las amenazas más importantes para los edificios debido a la escala de pérdidas irreparables que genera. Los estudios sobre los efectos del fuego se han dirigido recientemente hacia escalas de observación más detalladas, que son más adecuadas para el estudio de muestras de edificios patrimoniales, como microfisuración y cambios mineralógicos y químicos.Las técnicas de simulación de fuegos empleadas hasta ahora (ensayos con hornos y llamas reales) presentan varias limitaciones como, por ejemplo, la falta de repetibilidad, ausencia de sub-productos de combustión o, especialmente, el uso de muestras de gran tamaño. Por esta última razón, es importante encontrar técnicas en las que se pueda usar cantidades mínimas de muestra.Este artículo presenta la irradiación láser como una técnica adecuada para simular el “quemado” de materiales de construcción, ya que ofrece una física de calentamiento similar al fuego, repetibilidad de los experimentos y, sobre todo, utiliza menos cantidad de muestra. La irradiación láser permite concentrar una alta energía en un área pequeña, con lo que se pueden realizar ensayos a micro-escala en muestras pequeñas tomadas de edificios
Durabilidad de granitos ornamentales: valoración de los daños inducidos por el ensayo de cristalización de sales
Get PDFThe salt crystallization test is used to evaluate damage caused by soluble salts that penetrate stone and subsequently crystallize in its voids (pores or cracks).The present article discusses the findings for four ornamental granites (gris alba, grissal, rosa porriño and rosavel) tested to European and Spanish standard UNE-EN 12370.Since the rocks studied had an open porosity of less than 5%, their weight loss was practically nil. Nonetheless, certain physical properties such as wave propagation, surface roughness and colour were found to vary after testing.The authors feel that durability in such stones should be based not on weight loss alone, but on the other properties mentioned as well, particularly in the case of granite that is to be used for cladding in exteriors.El ensayo de cristalización de sales se utiliza para valorar los daños provocados por las sales solubles que penetran en la roca, cuando éstas cristalizan en sus espacios vacíos (poros o fisuras).En este trabajo se ha valorado el comportamiento de cuatro granitos ornamentales de Galicia (Gris Alba, Grissal, Rosa Porriño y Rosavel) sometidos al ensayo normalizado UNE-EN 12370.Las rocas estudiadas tienen una porosidad abierta inferior al 5%; por ello, la pérdida de masa es prácticamente inexistente. Sin embargo, algunas propiedades físicas como la velocidad de propagación de ondas, la rugosidad superficial y el color experimentan variaciones a lo largo de los ciclos.Los autores proponen que para evaluar debidamente la durabilidad de este tipo de rocas no sólo debe tenerse en cuenta la pérdida de masa, sino que también deben medirse las propiedades mencionadas, especialmente si los granitos van a ser utilizados para revestimiento de exteriores
Biorreceptividad de las dolomías a la colonización fúngica
Get PDFIn many historic monuments in which signs of biodeterioration have been frequently reported, dolostones were used as dimension stone for their construction. In an effort to assess the influence of the texture of dolostones on their potential bioreceptivity, we characterized microbial colonization strategies in dolostone samples of predictably different textural features by scanning electron microscopy in back scattered electron mode (SEM-BSE), low temperature scanning electron microscopy (LTSEM), transmission light microscopy (TLM) and mercury intrusion porosimetry (MIP). Fungi were the predominant microorganisms in the dolostones examined and their colonization showed three well defined stages with the final consequence of complete rock disaggregation. The results of this study indicate that porosity differences (mainly the extent and type) were particularly relevant for determining the presence and extent of each colonization stage. As a determinant of bioreceptivity, the porosity of dolostones will also condition the decay processes associated with this colonization. These findings highlight the fact that the intrinsic properties of dolostones, such as texture, need to be considered when selecting this type of stone for future construction projects.La dolomía ha sido empleada como piedra de fábrica en la construcción de muchos monumentos históricos en los que se han detectado fenómenos de biodeterioro en numerosas ocasiones. En este trabajo se evalúa cómo influye la textura de las dolomías en las estrategias adoptadas por los microorganismos para colonizar estos materiales pétreos. Para ello se han caracterizado muestras de dolomías con diferentes texturas mediante microscopía electrónica de barrido en modo de electrones retrodispersados (SEM-BSE), microscopía electrónica de barrido a bajas temperaturas (LTSEM), microscopía de luz transmitida (TLM) y porosimetría por intrusión de mercurio (MIP). De estas observaciones se deduce que los hongos son los microorganismos colonizadores más importantes en las dolomías estudiadas. Además, en esta colonización fúngica se han distinguido tres fases bien definidas que tienen como resultado final la disgregación completa de la roca. La presencia y extensión de cada fase de colonización se han visto determinadas por la magnitud y tipo de porosidad de las distintas dolomías analizadas. Los resultados de este estudio apuntan a que estas características de textura pueden condicionar la biorreceptividad de las dolomías y por tanto también los procesos de alteración asociados a esta colonización. Por ello, propiedades intrínsecas de las dolomías, como puede ser la textura, deben ser consideradas como factores imprescindibles a tener en cuenta a la hora de elegir este material para su utilización en futuras construcciones
Influencia del diámetro y color de plantillas reductoras de la superficie de proyección de los colorímetros en la medida del color de una superficie
Get PDFThe colour coordinate values measured with the colorimeters presently on the market are the mean of the readings obtained for the surface area covered by the light projection tube. When the colour of the surface measured is not uniform, such as in the case of stone, the larger the tube aperture the more representative is the colour measurement, for a larger area is involved. While this is often an advantage, when the area studied is smaller than the aperture of the colorimeter used, the values obtained include unwanted information. One possible way to deal with this drawback is by using templates to reduce the measurement area. Templates adapted to a Minolta CR-210 colorimeter were tested in the present study. The conclusion drawn was that in addition to being convenient to use, they ensured that the readings matched the original colour of the surface, i.e., the value that would have been obtained without the templates.En los colorímetros que existen en el mercado, la luz se recoge mediante un tubo de cierto diámetro y los valores de las coordenadas cromáticas que da el medidor son una media de las obtenidas en dicha superficie. Cuando la superficie a medir no tiene un color uniforme, como ocurre en el caso de los materiales pétreos, la medida de color es más representativa cuanto mayor es la apertura del tubo de medida ya que la superficie medida es mayor. Este hecho, que en ocasiones supone una ventaja, presenta el inconveniente de que cuando la superficie objeto de estudio es inferior a la apertura del tubo de proyección del colorímetro utilizado, los valores obtenidos integran zonas no deseadas. Una posible solución a este inconveniente es la utilización de plantillas que reduzcan el área de medida. En este trabajo se ensayan plantillas adaptadoras del tubo de medida de un colorímetro Minolta CR-210, y se llega a la conclusión de que su uso, además de fácil, permite obtener el color original de la superficie medida, es decir, el valor que tendría si no se hubieran utilizado las plantillas
