Materiales de Construcción (E-Journal)
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Ensayos de alteración artificial aplicados a rocas graníticas
Get PDFThis article summarizes a series of artificial weathering tests run on granite designed to: simulate the action of weathering agents on buildings and identify the underlying mechanisms, determine the salt resistance of different types of rock; evaluate consolidation and water-repellent treatment durability; and confirm hypotheses about the origin of salts such as gypsum that are often found in granite buildings. Salt crystallization tests were also conducted, using sodium chloride, sodium sulphate, calcium sulphate and seawater solutions. One of these tests was conducted in a chamber specifically designed to simulate salt spray weathering and another in an SO2 chamber to ascertain whether granite is subject to sulphation. The test results are analyzed and discussed, along with the shortcomings of each type of trial as a method for simulating the decay observed in monuments. The effect of factors such as wet-dry conditions, type of saline solution and the position of the planes of weakness on the type of decay is also addressed.En este trabajo se hace una síntesis de varios ensayos de alteración artificial realizados con rocas graníticas. Estos ensayos tenían distintos objetivos: reproducir las formas de alteración encontradas en los edificios para llegar a conocer los mecanismos que las generan, determinar la resistencia de las diferentes rocas a la acción de las sales, evaluar la durabilidad de tratamientos de consolidación e hidrofugación y constatar hipótesis acerca del origen de algunas sales, como el yeso, que aparecen frecuentemente en edificios graníticos. En los ensayos de cristalización de sales se utilizaron disoluciones de cloruro de sodio, sulfato de sodio, sulfato de calcio y agua de mar. Uno de estos ensayos se llevó a cabo en una cámara especialmente diseñada para reproducir la alteración por aerosol marino y otro se realizó en una cámara de SO2, con el objeto de comprobar si en rocas graníticas se puede producir sulfatación. Se analizan los resultados obtenidos en cada ensayo y se discuten las limitaciones de los mismos para reproducir las patologías desarrolladas en los monumentos así como la influencia que pueden tener en dichas patologías aspectos como las condiciones de humectación y secado, el tipo de disolución salina (mixta-simple) y la influencia de los planos de debilidad de las rocas en el desarrollo de unas u otras formas de alteración
Estudio del comportamiento a cortante de vigas de hormigón reforzado con fibras
Get PDFThis study presents a series of tests for characterizing the structural behaviour of fibre reinforced concrete beams subjected to shear loading. The experimental program involves three types of fibres; two steel fibres and a polypropylene fibre. As a reference, plain concrete and conventionally reinforced concrete specimens have also been tested. The ultimate shear capacity of the beams is calculated and these values compared with those predicted by existing formulations. The study confirms that the toughness and shear crack resistance of the material is greatly enhanced by the fibres. However, the incorporation of 1% of fibres yielded lower shear strength than conventionally reinforced beams with the same amount of steel in the form of transversal stirrups. Existing design methods seem sufficiently robust to estimate the maximum shear load, even when using material properties (toughness, tensile strength) extrapolated from code formulae.Este trabajo presenta una serie de ensayos para caracterizar el comportamiento estructural de vigas realizadas con hormigón reforzado con fibras sometidas a cortante. El programa de ensayos incluía tres tipos de fibras, dos de acero y una de polipropileno. Asimismo, se realizó una serie de ensayos con una viga confeccionada con hormigón armado convencional. La resistencia a cortante de las vigas es comparada con los valores que la formulación existente predice. El estudio confirma que la tenacidad y la resistencia a cortante son incrementadas tras la adición de fibras al hormigón. Sin embargo, la incorporación de un 1% en volumen de fibras conduce a valores de resistencia última a cortante inferiores a los obtenidos con vigas de hormigón convencional con la misma cantidad de acero dispuesta en forma de cercos de cortante. Los actuales métodos de cálculo parecen lo suficientemente precisos para evaluar la carga de cortante último, incluso cuando los parámetros mecánicos utilizados en las fórmulas (tenacidad, resistencia a tracción) son deducidos a partir de la formulación propuesta en la normativa
Control de los daños por cristalización en la caliza de Malta mediante inhibidores de sales
Get PDFThe main building stone in the Maltese Islands is the Globigerina Limestone, of which the Lower member is commonly used. This occurs in two types, the durable franka and the more easily weathered soll. Two types of fresh franka (bajda -white- and safra -yellow-), as well as fresh soll stone blocks, were obtained, based on the identification by quarry owners. Their designation was confirmed by geochemistry. Physical and mechanical properties of the three were investigated, including uniaxial compressive strength, water absorption by capillarity, permeability and porosimetry. Porosimetry results confirmed outcomes of previous research work. Soll was found to have a lower overall porosity, but a high percentage of small pores with practically no large pores. Some of the tested stones were then treated with a non-toxic phospho-organic compound containing carboxylic moieties as a salt inhibitor and the corresponding non-phosphorylated compound, as aqueous solutions at different concentrations. Both treated and untreated stones were then subject to salt crystallization tests, using sodium sulphate in different concentrations. For the untreated stones, even after only one salt cycle, faster and more pronounced deterioration was observed for the soll samples as opposed to the franka ones. In the case of the treated stones, less deterioration with almost no damage was observed as opposed to non-treated ones. The presence of even very low concentrations of the inhibitor thus helps crystallization to occur on the stone surface and not within the pores. These encouraging results led to the conclusion that salt inhibitors can be used to treat salt-infested stone. Further research in this respect, also using NaCl/NaHCO3, is continuing.El principal tipo de piedra para construcción existente en las islas maltesas es la caliza globigerina, de la cual suele utilizarse la capa inferior, existiendo dos tipos: la duradera franka y la soll, de meteorización más fácil. Se retiraron de una cantera dos tipos de franka (bajda –blanca– y safra –amarilla–), así como bloques de soll. La identificación, realizada por los propietarios de la cantera, fue confirmada posteriormente mediante pruebas geoquímicas. Se estudiaron las propiedades físicas y mecánicas de las tres piedras, incluidas la resistencia a la compresión uniaxial, la absorción de agua por capilaridad, la permeabilidad y la distribución del tamaño de los poros. Los resultados de la porosimetría confirmaron los resultados de diferentes investigaciones anteriores. Soll resultó tener una porosidad total inferior con un alto porcentaje de pequeños poros y prácticamente ningún poro grande. A continuación, algunas de las piedras analizadas se trataron con diferentes concentraciones de disoluciones acuosas de un compuesto de fósforo orgánico no tóxico que contenía grupos funcionales carboxílicos como inhibidor de la sal, y del correspondiente compuesto no fosforilado. Tanto las piedras tratadas como las no tratadas se sometieron posteriormente a ensayos de cristalización de sales, empleando para ello distintas concentraciones de sulfato sódico. En las piedras no tratadas, incluso después de un solo ciclo de sal, se observó un deterioro más rápido y pronunciado en las muestras de soll que en las de franka. En el caso de las piedras tratadas, y al contrario que las no tratadas, se observó un deterioro menor y casi ningún daño. La presencia del inhibidor, incluso en concentraciones muy bajas, ayuda por tanto a que la cristalización se produzca en la superficie de la piedra y no en los poros. Con estos alentadores resultados se llegó a la conclusión de que los inhibidores de la sal pueden utilizarse para tratar la piedra infestada de sal. Se continúan las investigaciones en este sentido, empleando también NaCl/NaHCO3
Absorción acústica de espumas de aluminio
Get PDFThe article discusses normal incidence sound absorption by aluminium foam manufactured with powder metallurgy technology. Aluminium foams with different surface morphologies were obtained by varying the type of precursor and adding filler materials during the foaming process. The sound absorption coefficients found for these aluminium foams were compared to the coefficient for commercial foams marketed under the name ALPORAS. The effect of foam thickness on the absorption coefficient was studied for each sample prepared. The combination of good acoustic and mechanical properties makes aluminium foams particularly attractive products. The study included an analysis of the effect of 2-, 5- and 10-cm air gaps on the sound absorption coefficient. The results showed that such gaps, which are routinely used in construction to reduce the reverberation period in indoor premises, raised the low frequency absorption coefficient significantly. This increase was found to depend on aluminium foam density and thickness and the depth of the air gap. In this same line, we have investigated the absorption coefficient of the aluminium foams combined with a mineral fiber panel.Se presenta un estudio del coeficiente de absorción acústica a incidencia normal de espumas de aluminio fabricadas mediante la técnica pulvimetalúrgica. Se fabricaron espumas de aluminio de distinta morfología superficial variando el tipo de precursor y usando materiales de relleno durante el proceso de espumación. Se muestra un estudio comparativo del coeficiente de absorción acústica de las espumas de aluminio fabricadas y las espumas comerciales conocidas como ALPORAS. Para cada muestra fabricada se estudió la influencia del espesor sobre el valor del coeficiente de absorción.El atractivo de las espumas de aluminio radica en que en ellas se combinan interesantes propiedades acústicas y mecánicas. Se analizó el efecto de una cámara de aire de 2, 5 y 10 cm de anchura sobre el coeficiente de absorción acústica, solución constructiva habitual para reducir el tiempo de reverberación en un recinto. Los resultados muestran que se consigue un aumento significativo del valor del coeficiente de absorción a bajas frecuencias. Este aumento depende de la densidad y espesor de la espuma de aluminio y de la anchura de la cámara de aire. En esta misma línea, y dado el uso habitual de lanas minerales como absorbentes acústicos también se investigó el coeficiente de absorción a incidencia normal de la espuma de aluminio con una lana mineral
Protección de piedras naturales con un antigraffiti fluorado
Get PDFThe water- and dirt-repellent properties of fluorinated products have been used primarily in waterproof coatings. The development of new materials or the definition of new functions for existing substances may extend the possible application of these systems to other specific uses, such as new anti-graffiti coatings to guarantee easy clean-up in the event of this kind of vandalism.The present study aimed to assess the anti-graffiti protection afforded by a fluoralkyl siloxane in limestone and granite.The results show that the surface of the substrates darkened and yellowed slightly under the treatment and that the total colour variations (ΔE*) found after the first cleaning were similar in the two substrates. After subsequent graffiti painting-cleaning cycles, ΔE* was greater in the granite, due to its more rugged surface. Water absorption declined, particularly in the low porosity granite, after it was coated. Water repellence was likewise more effective in the granite, whose low initial permeability decreased, but less steeply than in the limestone. The graffiti lowered the water repellence of the treated surfaces. Although the waterproof protection afforded by the coating was not fully recovered after cleaning, the treated specimens were still more water repellent than the uncoated stone. The siloxane polymer penetrated the limestone to a depth of several tenths of a micron, but remained on the surface in the granite.Las propiedades hidrorrepelentes y antisuciedad de los productos fluorados han sido aprovechadas en el desarrollo de formulaciones fundamentalmente hidrofugantes. El desarrollo de nuevos materiales o la funcionalización de los existentes pueden extender las posibles aplicaciones de estos sistemas, a casos de interés específico, como el desarrollo de nuevos tratamientos con propiedades antigraffiti, que puedan garantizar la fácil eliminación de las pintadas.Es objetivo del presente trabajo valorar la efectividad de un fluoroalquilsiloxano como protector frente a graffiti, en una caliza y un granito.Los resultados indican que el tratamiento oscurece y amarillea muy ligeramente la superficie de los substratos y que las variaciones de color total (ΔE*) determinadas tras efectuar la primera limpieza de las pintadas, son parecidas en ambos substratos. Después de la realización de sucesivos ciclos de pintada-limpieza, las ΔE* son mayores en el granito, debido a su mayor rugosidad superficial. En lo que se refiere a la cantidad de agua absorbida, ésta disminuye tras la aplicación del tratamiento protector especialmente en el granito, dada su baja porosidad. Asimismo, la hidrorrepelencia alcanzada es más efectiva en el granito y menor es el descenso de su baja permeabilidad inicial. Las pintadas provocan además la disminución de la hidrofobicidad de las superficies tratadas. Tras efectuar la limpieza no se recupera totalmente la hidrorrepelencia proporcionada por la protección del antigraffiti, aunque sigue siendo mayor que la de las piedras desprotegidas. La profundidad de penetración del polímero es de una decena de micras en el caso de la caliza, mientras que en el granito sólo se detectó su presencia en superficie
Estudio experimental sobre la influencia de la temperatura ambiental en la resistencia del hormigón preparado. Bases teóricas
Get PDFThe present article discusses the effects of temperature on the performance of both fresh and hardened concrete and on the properties of its constituent materials, from an industrial perspective. The primary aim of the study was to optimize concrete in very warm environments. Certain industrial procedures are proposed to minimize the adverse effects of climate on ready-mixed concrete performance. A number of experiments were conducted to determine the effect of extreme temperatures on the thermal behaviour, workability and mechanical properties of concrete, cement mortars, cement pastes, and aggregates. The results showed that aggregates, the predominant component of concrete, are especially temperature-labile. Basic measures for optimizing concrete performance in very warm weather were also developed. This procedure was successfully applied on an industrial scale in readymixed concrete production plants, where it yielded significant savings in summertime cement consumption.En este artículo se presenta un estudio sobre los efectos de la temperatura ambiental sobre las prestaciones del hormigón, en estado fresco y endurecido, y sobre las propiedades de los materiales constituyentes del mismo, desde una perspectiva industrial. El objetivo principal es el de optimizar la dosificación del hormigón en climas cálidos y al mismo tiempo, establecer medidas de actuación a nivel industrial para minimizar los efectos adversos en plantas de producción de hormigón preparado. En la primera parte del artículo, se muestran los resultados de varias campañas experimentales cuyo propósito ha sido determinar la influencia de las temperaturas ambientales extremas sobre las propiedades térmicas, de trabajabilidad y mecánicas del hormigón, así como de morteros, pastas de cemento y áridos. Las conclusiones apuntan al árido como un factor de gran importancia, no sólo por las características específicas de su comportamiento con la temperatura, sino también, porque es el componente presente en mayor contenido en el hormigón. En la segunda parte del artículo, se presentan las bases de una formulación metodológica para llevar a cabo la optimización del hormigón en climas cálidos
Activación alcalina de cenizas volantes. Relación entre el desarrollo mecánico resistente y la composición química de la ceniza
Get PDFAlkali-activated fly ash is the primary component of a new generation of high-strength, durable binders with excellent mechanical properties and durability (on occasion bettering traditional Portland cement performance). Moreover, development of these cements may contribute to mitigating CO2 emissions, since the base material is an industrial by-product. The present study was conducted to determine the effect of the composition of the initial materials (SiO2/Al2O3 and Na2O/Al2O3 ratios) on the mechanical properties, nature and composition of the reaction products. The results obtained indicate that there is no linear relationship between these ratios and mechanical strength, but rather a series of optimal values above and below which strength declines. In the specific case of the ratios studied in the present paper, these values were: SiO2/Al2O3= 4.0 and Na2O/Al2O3= 1.0 (molar ratios).Las cenizas volantes activadas alcalinamente constituyen la base de una nueva generación de cementos con muy interesantes propiedades mecánicas, adherentes y durables (a veces incluso mejores que las de los cementos Portland tradicionales). Adicionalmente el desarrollo de estos cementos podría contribuir a mitigar las emisiones de CO2 a la atmósfera, ya que el material base de los mismos puede estar formado por subproductos industriales. En la presente investigación se realizó un estudio para determinar la influencia de la composición de los materiales iniciales (ratios SiO2/Al2O3 y Na2O/Al2O3) en las propiedades mecánicas y en la naturaleza y composición de los productos de reacción. Los resultados obtenidos indican que no existe una relación lineal de dichas ratios con las resistencias mecánicas, sino que existen unos valores óptimos, por encima y debajo de los cuales las resistencias mecánicas disminuyen. En el caso concreto de las ratios estudiadas en el presente trabajo estos valores serian: SiO2/Al2O3= 4,0 y Na2O/Al2O3= 1,0 (relaciones molares
Influencia de la activación de un residuo arcilloso de la industria papelera en el comportamiento de matrices de cemento
Get PDFThe present study addresses variations in the calcination temperature (600-750 ºC) and kiln time (two to five hours) applied to activate coated paper waste and their effect on the rheological, physical and mechanical behaviour of cement matrices containing these active additions.The results obtained showed that the conditions under which kaolinite was activated had a direct effect on the subsequent behaviour of the calcined products. At activating temperatures of over 700 ºC, pozzolanic activity and mechanical strength were observed to be lower, setting time shorter and the mortar less workable.El presente trabajo de investigación aborda la influencia de las condiciones de activación (600-750 ºC y 2-5 horas de permanencia en el horno) de los lodos de papel procedente de la fabricación de papel estucado en el comportamiento reológico, físico y mecánico de las matrices de cementos elaboradas con este tipo de adiciones activas.Los resultados obtenidos muestran una influencia directa entre las condiciones de activación de la caolinita y el comportamiento posterior de los productos calcinados. Así, en condiciones de activación superiores a 700 ºC se observa una menor actividad puzolánica, tiempo de fraguado más corto, disminución de la trabajabilidad de los morteros mezcla y resistencia mecánica más baja
Sales de sulfato magnésico y materiales de edificios históricos: simulación experimental de laminaciones en calizas mediante ciclos de humedad relativa y cristalización de sales
Get PDFMagnesium sulfate salts often result from the combination of incompatible construction materials, such as stone or mortar with high magnesium content and sulfates from adjacent mortars or polluted air. When combined with a source of moisture, these materials react to form soluble salts, often leading to significant damage by flaking of the stone, as the magnesium sulfate responds to fluctuating environmental conditions. Several laboratory experiments were performed to reproduce surface flaking on different types of limestone from Spain and the UK to evaluate the effects of humidity cycling on the damage of stone by salt crystallization. The two salt solutions used for the experiments were a single salt of magnesium sulfate and a mixture of magnesium sulfate, calcium sulfate and sodium chloride, a typical salt mixture found in damaged stone at the site of Howden Minster (UK). A climate chamber with precise and programmable temperature and humidity control was used to test the hypothesis that salt damage in the stone can be readily caused by humidity fluctuations. Damage was monitored using Linear Variable Differential Transformer (LVDT), which measure transducers displacement by dimensional change on the order of microns. In addition, Ion Chromatography, Environmental Scanning Electron Microscopy with energy dispersive X-ray spectroscopy (ESEM-EDX) and X-ray Diffraction analyses (XRD) were also carried out to analyze salt behavior. Damage by flaking took place in two types of magnesian limestone cubes impregnated with the salt mixture, from Cadeby quarry and York Minster, apparently by deliquescent salts of low equilibrium relative humidity (RHeq), while the rest of the samples developed a salt crust over the surface, but no damage was observed in the stone. It is important to verify hypotheses developed from field observations with laboratory experiments. By combining both field and laboratory data, a clearer understanding the different mechanisms of decay and associated weathering types under different environmental conditions can be obtained.Las sales de sulfato magnésico a menudo se producen a partir de la combinación de materiales de construcción incompatibles, tales como piedra o mortero con un alto contenido en magnesio y sulfatos procedentes de morteros adyacentes o del aire contaminado. Cuando estos materiales se combinan con una fuente de humedad, reaccionan para formar sales solubles que con frecuencia dan lugar a un importante deterioro por laminaciones de la piedra, ya que el sulfato magnésico responde a las fluctuaciones de las condiciones ambientales. Varios experimentos de laboratorio se llevaron a cabo para reproducir laminaciones superficiales en diferentes tipos de calizas procedentes de España y Reino Unido, para evaluar los efectos de ciclos de humedad en el deterioro de la piedra por cristalización de sales. Una única sal de sulfato magnésico y una mezcla de sulfato magnésico, sulfato cálcico y cloruro sódico, típica mezcla de sales encontrada en la piedra deteriorada de Howden Minster (UK), fueron las dos soluciones salinas utilizadas para realizar los experimentos. Se utilizó una cámara climática con control preciso de programación de temperatura y humedad para probar la hipótesis de que el deterioro por sales en la piedra puede ser fácilmente causada por fluctuaciones de humedad. El deterioro se monitorizó utilizando un Transformador Diferencial de Variable Lineal (TDVL), que mide el desplazamiento de transductores por cambios dimensionales en el orden de micras. Además, también se realizaron análisis de Cromatografía de Iones, Microscopía Electrónica de Barrido Ambiental con energía dispersiva de rayos-X (MEBA-EDX) y Difracción de rayos-X (DRX) para analizar el comportamiento de las sales. El deterioro por laminaciones se produjo en dos tipos de calizas magnésicas impregnadas con la mezcla salina, procedentes de las canteras de Cadeby y de York Minster, aparentemente por sales delicuescentes de baja humedad relativa en el equilibrio (HReq), mientras que el resto de las muestras desarrollaron una costra salina sobre la superficie pero sin observarse deterioro de la piedra. Es importante verificar con experimentos de laboratorio hipótesis desarrolladas a partir de observaciones de campo. Mediante la combinación de datos de campo y de laboratorio se puede obtener una mejor comprensión de los diferentes mecanismos de deterioro y tipos de alteración asociados bajo diferentes condiciones ambientales