Investigación del empleo de ceniza de la combustión de aceite de palma y filler calizo en la fabricación de hormigones sostenibles de alta resistencia

This study deals with the production of concrete with low CO2 emissions. For this reason, two materials, namely palm oil fuel ash (POFA) and limestone powder (LP), were used as mineral additions to replace conventional cement as much as possible. The results showed that concrete containing 60 wt% POFA could achieve the high strength requirements of ACI 363R from an age of 28 days. At a replacement level of 70 wt% of admixtures, the use of 10 wt% LP + 60 wt% POFA was a good mixture as it had the highest concrete compressive strength, had a minor effect on shrinkage strain and reduced heat generation by approximately 50% compared to cement concrete. Additionally, the use of POFA and LP is a good choice to produce environmentally friendly concrete, which can reduce the CO2 emissions of concrete by about 44–62% compared to cement concrete at similar strength.En este estudio se aborda la producción de hormigón con bajas emisiones de CO2. Por este motivo, se utilizaron dos materiales, a saber, ceniza de aceite de palma (POFA) y filler de piedra caliza (LP). Estos materiales se añadieron para llevar a cabo el reemplazo del cemento convencional tanto como fuera posible. Los resultados muestran que el hormigón que contiene un 60% en peso de POFA podría lograr los altos requisitos de resistencia de ACI 363R, a partir de los 28 días de edad. Al ampliar el nivel de sustitución al 70% en peso de aditivos, con la mezcla de 10% de LP + 60% de POFA se obtendrá una mayor resistencia a la compresión del hormigón, ya que este tenía un efecto menor en la deformación por contracción y de igual manera reducía la generación de calor en aproximadamente un 50% en comparación con el hormigón convencional. Además, el uso de POFA y LP es una buena opción para producir hormigón ecológico y lograr una aportación con el medio ambiente ya que reduce las emisiones de CO2 del hormigón en aproximadamente un 44–62% en comparación con el hormigón convencional de resistencia similar

Incorporación de tierras de blanqueo gastadas y sedimento de vidrio como materia prima alternativa para la fabricación de ecoproductos a base de arcilla cocida

This study explores the use of two industrial residues: spent bleaching earth (SBE) and glass sediment (GS), as alternative raw materials in the production of ceramic materials from fired clay. The mixtures incorporating 0%, 10%, 30%, and 50% by weight of these residues, were examined. The impact of quantity and type of waste on product properties (density, water absorption, compressive strength, and thermal conductivity) was assessed against NTC 4205 standards. Incorporating 50% SBE reduced thermal conductivity by 35%, but increased porosity affected compressive strength. Glass sediment incorporation increased thermal conductivity but surpassed pure clay in mechanical behavior. The triphasic mix (20% GS, 10% SBE with lime) demonstrated optimal mechanical performance, meeting fired clay masonry unit standards. An eco-product prototype based on this mix was successfully manufactured, affirming that industrial waste is a viable alternative raw material, yielding ceramic materials with properties meeting or surpassing Colombian construction industry standards.Este estudio reporta el uso de dos residuos industriales: tierra de blanqueo agotada y sedimento de vidrio, como materias primas alternativas en la producción de materiales cerámicos a partir de arcilla cocida. Se analizaron mezclas que incorporaban 0%, 10%, 30% y 50% en peso de estos residuos. Se evaluó el impacto de la cantidad y tipo de residuos en las propiedades del producto (densidad, absorción de agua, resistencia a la compresión y conductividad térmica) en comparación con la norma NTC 4205. La incorporación del 50% de tierra de blanqueo redujo la conductividad térmica en un 35%, pero el aumento de la porosidad afectó la resistencia a la compresión. La incorporación del sedimento de vidrio aumentó la conductividad térmica, pero el comportamiento mecánico fue superior que en la arcilla pura. La mezcla trifásica (20% de sedimento de vidrio, 10% de tierra de blanqueo con cal) demostró un rendimiento mecánico óptimo, cumpliendo con las normas de unidades de albañilería de arcilla cocida. El eco-producto cerámico cumple las propiedades exigidas en las normas en Colombia, lo cual demostró que estos residuos industriales son una materia prima alternativa viable

Contribución energética de los residuos de carbón reciclados con piedra caliza para producir un clínker de Portland

Analysis has revealed that Moroccan coal gangue consists of silica, clays, and coal, making it a viable substitute for clay in clinker production. Our previous study demonstrated that the clinkering of a cement raw mix with 18.5% (wt) coal gangue and limestone produced a good Portland clinker. This clinker was close to that given by a cement raw mix of a cement plant, and which was taken as a reference-raw RR. The coal gangue contains around 8.8-11.8% coal, exhibits a calorific value of 3.77 MJ/kg and displays an exothermic effect of 67.3 J/g as determined by DSC analysis. This exothermic release is also observed in the LG cement mix. The objective of this study is to estimate the energy contribution of coal gangue in clinker production by comparing the thermochemical energy balances during clinkering up to 1450°C for the two clinker raw materials, LG and RR; our calculations indicate an energy gain of approximately 2.13%.El análisis ha revelado que los residuos de carbón marroquí consisten en sílice, arcillas y carbón, lo que los convierte en un sustituto viable de la arcilla en la producción de clínker. Nuestro estudio previo demostró que la clinkerización de una mezcla cruda de cemento con un 18.5% de residuos de carbón y piedra caliza produjo un buen clínker de Portland. Este clínker fue similar al obtenido por una mezcla cruda de un cemento Portland. Los residuos de carbón contienen alrededor del 8.8-11.8% de carbón, tienen un valor calorífico de 3.77 MJ/kg y muestran un efecto exotérmico de 67.3 J/g según el análisis DSC. El objetivo de este estudio es estimar la contribución energética de los residuos de carbón en la producción de clínker mediante la comparación de los balances de energía termoquímica durante la clinkerización hasta 1450°C para los dos materiales crudos de clínker, LG y RR; nuestros cálculos indican una ganancia energética de aproximadamente 2.13%

Efecto del pretratamiento de humectación del residuo de arena procedente de la fundición de vidrio en las propiedades de la escoria activada alcalinamente

Waste waterglass foundry sand (WwFS) is a solid waste generated by the foundry industries that is commonly discarded in landfills and has urgent needs for disposal and recycling. Accordingly, this study suggests using WwFS as aggregates source for the preparation of alkali-activated slag mortars (AASM). Two different pre-wetting methods (24 h pre-wetting at 20°C and 1~6 h pre-wetting at 70°C) were used to treat WwFS and compared their performances with adding quartz sand and dried WwFS mortars. Compared to WwFS mortars without pre-wetting treatment, the compressive strengths of WwFS mortars containing WwFS pre-wetting in water at 70°C at 28d were increased by 1.3~10.0%, and the C-(A)-S-H average elastic modulus was increased by 16%. This study confirmed the feasibility of using hot water pre-wetted WwFS as the single aggregate source for AASM, which is important for the large-scale utilization of WwFS.La arena de fundición de vidrio lixiviado (WwFS, por sus siglas en inglés) es un residuo sólido generado por las industrias de fundición que comúnmente se desecha en los vertederos y tiene necesidades urgentes de eliminación y reciclaje. En consecuencia, este estudio sugiere utilizar WwFS como árido para la preparación de morteros de escoria activada alcalinamente (AASM). Se utilizaron dos métodos de prehumectación diferentes (24 h de prehumectación a 20 °C y 1 ~ 6 h de prehumectación a 70 °C) para tratar el WwFS y se comparó su comportamiento con el de morteros con arena de cuarzo y con WwFS seco. Las resistencias a la compresión de los morteros WwFS que contienen prehumectación WwFS en agua a 70 °C a 28 días aumentaron entre un 1,3 y un 10,0 % respecto a las obtenidas en los morteros WwFS sin tratamiento de humectación previa, y el módulo elástico promedio C-(A)-S-H aumentó un 16%. Este estudio confirmó la viabilidad de utilizar WwFS prehumedecidos con agua caliente como único árido para AASM, lo cual es importante para la utilización a gran escala de WwFS

Hormigón celular tratado en autoclave reforzado por pasadores poliméricos

Autoclaved Aerated Concrete (AAC) is a lightweight and sustainable building material known for its thermal insulation and acoustic properties. However, its relatively low mechanical strength limits its use in load-bearing applications. This paper introduces the concept of incorporating unsaturated polyester resin (UPR) pins into AAC blocks to improve compressive and flexural strength of the material. Pin diameters of 4, 6, 8 and 10 mm were studied, oriented at 90° and 45° in relation to the AAC main plane. The effects of the UPR/AAC interface were analyzed through microscopy. The results point to a substantial increase in mechanical strength of the reinforced AAC, wherein smaller pins with orientation of 45° and 90° presented the best behavior under flexural (up to 298%) and compressive loading (up to 183%), respectively.Hormigón celular tratado en autoclave (AAC) es un material de construcción ligero y sostenible conocido por sus propiedades de aislamiento térmico y acústico. Sin embargo, su resistencia mecánica relativamente baja limita su uso en aplicaciones de carga. Este estudio introduce el concepto de incorporar pasadores de resina de poliéster insaturado (UPR) en bloques de AAC para mejorar la resistencia a la compresión y flexión del material. Se estudiaron diámetros de pasadores de 4, 6, 8 y 10 mm, orientados a 90° y 45° en relación al plano principal del AAC. Los efectos de la interfaz UPR/AAC fueron analizados a través de microscopía. Los resultados indican un aumento sustancial en la resistencia mecánica del AAC reforzado, donde los pasadores más pequeños con orientación de 45° (hasta un 298%) y 90° (hasta un 183%) presentaron el mejor comportamiento sobre esfuerzos de flexión y compresión, respectivamente

Efecto de la longitud y la dosificación de las fibras de polivinilo alcohol (PVA) sobre las propiedades mecánicas y la permeabilidad a iones cloruro del hormigón

To inquire about the properties of concrete reinforced with polyvinyl alcohol (PVA) fiber (various fiber lengths and dosages), different experimental tests including mechanical property, cracking resistance, and chloride resistance were investigated. The overall performance of PVA fiber-reinforced concrete (FRC) was innovatively analyzed integrating mechanical indicators and crack resistance parameters. Furthermore, nuclear magnetic resonance (NMR) and scanning electron microscope (SEM) were selected to analyze the causes and mechanisms underlying the alterations in the performance of PVA-FRC. The experimental results demonstrate that the flexural strength, the crack resistance characteristic and chloride ion penetration resistance of PVA-FRC are significantly improved compared to ordinary concrete. Increasing fiber length plays a key role in flexural strength, compared with fiber dosage. Considering both mechanical properties and durability, PVA-FRC containing 0.25% volume fraction of 12 mm PVA fibers (F12-0.25) demonstrated optimal performance.Para investigar las propiedades del concreto reforzado con fibra de alcohol polivinílico (PVA) (distintas longitudes y dosis de fibra), se realizaron diferentes pruebas experimentales incluyendo propiedad mecánica, resistencia a la fisuración y resistencia al cloruro. El rendimiento general del concreto reforzado con fibra de PVA (FRC) fue analizado de manera innovadora integrando indicadores mecánicos y parámetros de resistencia a la fisuración. Además, se seleccionaron la resonancia magnética nuclear (NMR) y el microscopio electrónico de barrido (SEM) para analizar las causas y mecanismos detrás de las alteraciones en el rendimiento del PVA-FRC. Los resultados experimentales demuestran que la resistencia a la flexión, la característica de resistencia a la fisuración y la resistencia a la penetración de iones de cloruro del PVA-FRC mejoran significativamente en comparación con el concreto ordinario. El aumento de la longitud de la fibra juega un papel clave en la resistencia a la flexión, en comparación con la dosis de fibra. Considerando tanto las propiedades mecánicas como la durabilidad, el PVA-FRC que contiene una fracción de volumen del 0.25% de fibras de PVA de 12 mm (F12-0.25) demostró un rendimiento óptimo

Durabilidad y propiedades mecánicas de los hormigones con filer calizo utilizando empaquetamiento de partículas

This study aims to present alternatives to reduce the demand of cement in concrete production based on particle packing concepts. Physical and mechanical characteristics of concretes, as well as the resistance to chlorides action were analyzed. The tests conducted in this study included compressive strength, chloride migration, capillary absorption tests and wetting and drying cycles in 1M sodium chloride solution. Mixtures containing limestone filler presented satisfactory results compared to the reference mixture with particle packing. Excellent results were obtained for concrete with cement consumption of 253.34 kg.m-3 in terms of compressive strength, binder index, capillary absorption and depassivation time of rebars, thus reinforcing the concept that partial cement replacement by limestone filler yields positive results in these properties. Worse results were obtained for concrete with a cement consumption of 161.86 kg.m-3, because it had a higher proportion of filler than cement. The electrochemical monitoring of the steel bars also shows that the packing of the aggregates was essential to delay the initiation of corrosion.Este estudio tiene el objetivo de presentar alternativas para reducir la demanda de cemento en la producción de hormigón teniendo en cuenta conceptos de empaquetamiento de partículas. y la resistencia a la acción de los cloruros fueron evaluados. Las pruebas realizadas en ese estudio fueron resistencia a la compresión axial, migración de cloruros, absorción capilar y ciclos de humectación y secado en solución de cloruro sódico 1M. Las mezclas que contienen filer calizo presentaron resultados satisfactorios en comparación con la mezcla de referencia con empaquetamiento de partículas. La mezcla con un consumo de cemento de 253,34 kg.m-3 demostró excelentes resultados en términos de resistencia a la compresión axial, índice de aglomerante, absorción capilar y tiempo para despasivación del acero, reforzando el concepto de que la sustitución parcial del cemento por filer calizo produce resultados positivos en esas propiedades. Peores resultados fueron obtenidos para el hormigón con consumo de cemento de 161,86 kg·m-3, debido a su composición con mayor proporción de filer en comparación con el cemento. El monitoreo electroquímico de las barras de acero muestra que el empaquetamiento de los agregados fue esencial para el retardo de la iniciación de la corrosión

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

High 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

Efecto de los finos de hormigón reciclado (PHR) de una planta de prefabricados de hormigón sobre las propiedades en estado fresco y mecánicas de pastas cementantes

This study aims to evaluate the effect of RCP from a precast concrete plant on rheological and mechanical properties of cementitious pastes. In the study, Portland cement was replaced by RCP in 10, 20, and 30% (in mass). The hydration kinects of cement with RCP was studied through isothermal calorimetry. The fresh properties were assessed using mini-slump test and rotational rheometry. The mechanical properties were evaluated through compression tests and the microstruture was studied using Scanning Electron Microscopy. RCP reduces fluidity of the pastes, by increasing both yield stress and plastic viscosity. The addition of RCP accelerates the hydration of cement, while reducing the released heat. RCP also reduces the compressive strength and elastic modulus of the pastes. The use of RCP as partial substitute for cement is viable, due to its size distribution and specific surface area.El objetivo del estudio es evaluar el PHR proveniente de una planta de hormigón premezclado como reemplazo al cemento Portland. La metodología consistió en la elaboración de pastas, sustituyendo el cemento Portland por PHR al 10, 20 y 30% en peso. La cinética de hidratación del cemento con PHR se estudió mediante calorimetría isotérmica. Las propiedades en estado fresco se evaluaron mediante la prueba de mini-slump y la reometría rotacional. Se realizaron ensayos de compresión y la microestructura se estudió mediante Microscopía Electrónica de Barrido. El PHR reduce la fluidez de las pastas, aumentando el límite elástico y la viscosidad plástica. La adición de PHR acelera la hidratación del cemento, al tiempo que reduce el calor liberado. El PHR también reduce la resistencia a la compresión y el módulo elástico de las pastas. El uso de PHR como sustituto parcial del cemento es viable, debido a su distribución de tamaño y área superficial específica

Investigación de elementos de hormigón armado con pérdida de adherencia bajo carga de tracción

Bond 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