Empleo de zeolitas fabricadas a partir de residuos industriales en la preparación de materiales de base cemento

Two types of zeolites, coming from the total conversion of hazardous aluminum waste, have been considered in this study: NaP-type zeolite and LTA-type zeolite. Both zeolites are proposed to be used in cementitious mortars by substituting cement content in 5, 10 and 15%. The microstructure of both zeolites was characterized and they have certain interesting characteristics to be used as supplementary cementitious materials. The main fresh state characteristics and the mechanical performance of the fabricated mortars were also evaluated. The lower particle size of LTA-type zeolite promotes a filler effect that increases the fluidity of the mortar mixes and they also acts as nucleation sites for the cement hydrates, thus accelerating the cement hydration reactions. This acceleration of the cement hydration promotes the increase of the initial compressive strength of the mortars fabricated with this zeolite type. The higher silica content of NaP-type zeolite promotes pozzolanic reactions that significantly increase the long-term compressive strength of the fabricated mortars.En este estudio se han considerado dos tipos de zeolitas, procedentes de la conversión total de residuos peligrosos de aluminio: la zeolita tipo NaP y la zeolita tipo LTA. Ambas zeolitas se proponen para ser utilizadas en morteros de cemento sustituyendo el contenido de cemento en un 5, 10 y 15%. Al caracterizar la microestructura de ambas zeolitas se detectaron ciertas características interesantes para ser utilizadas como adiciones en materiales de base cemento. También se evaluaron las principales características en estado fresco y el comportamiento mecánico de los morteros fabricados. El menor tamaño de partícula de las zeolitas tipo LTA promueve un efecto filler que aumenta la fluidez de las mezclas de mortero y también actúan como sitios de nucleación de los hidratos del cemento, acelerando así las reacciones de hidratación del cemento. Esta aceleración de la hidratación del cemento genera un aumento de la resistencia a la compresión inicial de los morteros fabricados con este tipo de zeolita. Por otro lado, el mayor contenido de sílice de la zeolita tipo NaP genera reacciones puzolánicas que aumentan significativamente la resistencia a la compresión a largo plazo de los morteros fabricados con este segundo tipo de zeolita

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

Efecto del árido asfáltico reciclado sobre la durabilidad de un pavimento de hormigón

The use of recycled aggregates instead of natural aggregates used in concrete reduces environmental pollution and concrete costs. Recycled Asphalt Pavement (RAP) aggregate used as recycled aggregate has a lower water absorption than natural aggregate due to its bituminous structure, which reduces the water requirement of fresh concrete. In this study, it was aimed to determine the optimum use of RAP particles as aggregate in concrete for read pavements and to determine their durability properties. For this purpose, RAP was used instead of crushed stone aggregate used in concrete road construction. RAP was used by replaced aggregate 0%, 25%, 50% and 100% of the crushed stone aggregate used on the concrete road. The dose of the produced concrete was 350 kg/m3 and the water/cement ratio was kept constant as 0.45. The fresh workability and air content of concretes containing RAP were determined. Compressive strength, splitting tensile strength, electrical resistivity value, accelerated corrosion test of hardened concretes were subjected to corrosion resistance, water absorption and porosity percentage, acid resistance, ultrasonic pulse rate and Scanning Electron Microscope (SEM) and X-ray Diffractometer (XRD) analyzes were determined. In the experimental results, it has been observed that the use of RAP ratio of 25% and 50% remains within the limit values for concrete pavement. It is recommended to be used on reinforced concrete roads that will be exposed to adverse environmental conditions with its high corrosion resistance, thanks to its anti-corrosion feature.El uso de áridos reciclados en lugar de áridos naturales en el hormigón reduce la contaminación ambiental y los costes del hormigón. El árido de Pavimento Asfáltico Reciclado (RAP) utilizado como árido reciclado tiene una menor absorción de agua que el árido natural debido a su estructura bituminosa, lo que reduce el requerimiento de agua del hormigón fresco. En este estudio el objetivo fue determinar el uso óptimo de partículas de RAP como árido en hormigón para pavimentos lisos y determinar sus propiedades durables. Para ello se utilizó RAP en lugar de los áridos de piedra triturada utilizados en la construcción de carreteras con hormigón. Se utilizó RAP reemplazando el 0%, 25%, 50% y 100% del árido de piedra triturada. El hormigón producido tenía un contenido en cemento 350 kg/m3 y la relación agua/cemento se mantuvo constante en 0,45. Se determinó la trabajabilidad en fresco y el contenido de aire de los hormigones que contienen RAP. También se determinaron la resistencia a la compresión, la resistencia a la tracción, el valor de resistividad eléctrica y la prueba de corrosión acelerada de hormigones endurecidos. Igualmente, se evaluó la absorción de agua y porcentaje de porosidad, la resistencia al ataque ácido, la frecuencia de pulso ultrasónico y la microestrucutra mediante microscopio electrónico de barrido (MEB) y difractómetro de rayos X (DRX). En los resultados experimentales se ha observado que el uso de una relación RAP del 25% y 50% se mantiene dentro de los valores límite para pavimentos de hormigón. Se recomienda su uso en carreteras de hormigón armado que estarán expuestas a condiciones ambientales adversas por su alta resistencia a la corrosión, gracias a su característica anticorrosión

Hormigón ecológico de bajo contenido en cemento y el papel de los áridos de hormigón reciclado (RCA), materiales suplementarios del cemento (SCMs) y otros aditivos en la mejora de la sostenibilidad y durabilidad

This study focuses on the development of low-cement eco-concretes incorporating recycled concrete aggregates (RCA) and waste materials such as wood ashes, aiming to achieve a balance between sustainability and mechanical performance. Different concrete mixes were designed with varying cement content (240–290 kg/m3) and RCA replacement levels (25%–50% by weight). The materials used included II/A-LL 42.5 R cement, natural calcareous-silica aggregates, RCA from C30/37 concrete, wood waste ashes, and limestone filler. Experimental tests were conducted on fresh and hardened concrete, including workability, compressive strength, elastic modulus, carbonation resistance, freeze-thaw durability, and chloride penetration resistance. Results show that the mixtures with RCA demonstrated similar or better performance compared to conventional concrete, with C6 (using wood ashes from the burner) showing promising compressive strength and durability characteristics. The study demonstrates that these low-cement mixtures, using recycled aggregates and supplementary materials, can meet the durability requirements for sustainable infrastructure applications.Este estudio se centra en el desarrollo de hormigones ecológicos de bajo contenido en cemento que incorporan áridos reciclados de concreto (RCA) y materiales residuales como las cenizas de madera, con el objetivo de lograr un equilibrio entre la sostenibilidad y el rendimiento mecánico. Se diseñaron diferentes mezclas de hormigón con contenido de cemento variable (240-290 kg/m3) y niveles de reemplazo de RCA (25%-50% en peso). Los materiales utilizados incluyeron cemento CEM II/A-LL 42.5 R, áridos naturales calcareo-sílice, RCA de concreto C30/37, cenizas de madera y filler de piedra caliza. Se realizaron pruebas experimentales tanto en el estado fresco como endurecido del concreto, incluyendo trabajabilidad, resistencia a la compresión, módulo elástico, resistencia a la carbonatación, durabilidad frente a ciclos de congelación-descongelación y resistencia a la penetración de cloruros. Los resultados muestran que las mezclas con RCA presentaron un rendimiento similar o superior al del concreto convencional, siendo la mezcla C6 (que utilizó cenizas de madera del quemador) la que mostró los mejores resultados en cuanto a resistencia a la compresión y durabilidad. El estudio demuestra que estas mezclas de bajo contenido en cemento, utilizando áridos reciclados y materiales suplementarios, pueden cumplir con los requisitos de durabilidad para aplicaciones sostenibles en infraestructuras

Efectos de microfibras de wollastonita sintética en compuestos de geopolímeros ingenieriles reforzados con fibras de PVA

In this study, first, synthetic wollastonite microfiber (SWM) with a high aspect ratio (44:1) was produced with a special three-stage production method. Then, fly ash and ground granulated blast furnace slag-based engineered geopolymer composites (FA+GGBFS-based EGCs) were developed. SWM was used in different proportions instead of FA. The compressive strength of EGCs, changed in the range of 88.1-111.1 and 95.1-122.6 MPa at 7 and 28 days, respectively. Additionally, EGCs containing 6% SWM performed the best, considering both ‘‘increasing deformation capacity’’ and ‘‘maintaining the bearing strength by fiber bridging after crack’’, since they acted like a fiber owing to the acicular particle structure of SWM. Moreover, it can be said that the presence of the SWM mineral in the pore system, ensured pore discontinuities in the matrix because of its acicular particle structure. Consequently, the mechanical, durability and dimensional stability properties of EGCs improved with SWM.En este estudio, en primer lugar, se produjeron microfibras sintéticas de wollastonita (MSW) con una elevada relación de aspecto (44:1) mediante un método especial de producción en tres etapas. A continuación, se desarrollaron compuestos geopoliméricos de ingeniería basados en cenizas volantes y escoria de alto horno granulada molida (CGI basados en CV+EGMAH). Se utilizó MSW en diferentes proporciones en lugar de CV. La resistencia a la compresión de los CGI, varió en el rango de 88,1-111,1 y 95,1-122,6 MPa a los 7 y 28 días, respectivamente. Además, los CGIs que contenían un 6% de MSW obtuvieron los mejores resultados, considerando tanto el “aumento de la capacidad de deformación’’ como el “mantenimiento de la resistencia a la compresión mediante la formación de puentes de fibras después de la fisuración’’, ya que actuaron como una fibra debido a la estructura de partículas aciculares del MSW. Además, puede decirse que la presencia del mineral MSW en el sistema de poros, aseguró discontinuidades de poros en la matriz debido a su estructura de partícula acicular. En consecuencia, las propiedades mecánicas, de durabilidad y de estabilidad dimensional de los CGI mejoraron con el MSW

Degradación del pigmento azul de ultramar en materiales cementicios: una nueva aproximación al fenómeno

The paper analyses the degradation process of commercial ultramarine blue pigments in cementitious materials. For this purpose, two commercial pigments (with and without a protective coating) in different solutions and cement pastes are studied incrementally. The results show that pigment degradation occurs due to an ion exchange phenomenon; during hydration high ion contents are released, calcium and potassium being the most aggressive for the pigment. Calcium distorts the unit cell; between the sodium of the pigment and the potassium in the medium a cation exchange phenomenon takes place. Both processes lead to the diffusion of sulphate and sulphide ions from the pigment to the medium causing loss of colour and the formation of ettringite.En el presente artículo se analiza el proceso de degradación del pigmento azul de ultramar en materiales cementicios. Para ello se han estudiado dos pigmentos comerciales (con y sin recubrimiento protector) en diferentes soluciones y pastas de cemento, de manera incremental. Los resultados muestran que la degradación de los pigmentos es debida a un fenómeno de intercambio iónico; durante la hidratación del cemento se liberan altos contenidos de iones, siendo el calcio y el potasio los más agresivos para el pigmento. El calcio distorsiona la celda unitaria del pigmento y entre el sodio del pigmento y el potasio del medio se produce un fenómeno de intercambio catiónico. Ambos procesos conducen a la difusión de iones sulfato y sulfuro desde el pigmento al medio, la degradación del cromóforo con la consiguiente pérdida de color y la formación de etringita.Los resultados muestran que la degradación del pigmento ocurre debido a un fenómeno de intercambio iónico; durante la hidratación se liberan altos contenidos de iones, siendo el calcio y el potasio los más agresivos para el pigmento. El calcio distorsiona la celda unitaria; entre el sodio del pigmento y el potasio del medio se produce un fenómeno de intercambio catiónico. Ambos procesos conducen a la difusión de iones de sulfato y sulfuro desde el pigmento al medio provocando la pérdida de color y la formación de etringita

Efecto de las fibras en el autosanado de un Hormigón de Ultra Altas Prestaciones

Ultra High-Performance Fiber Reinforced Concrete (UHPFRC) is known for its enhanced self-healing abilities, attributed to its low water-to-cement ratio, high content of un-hydrated cement particles, and multi-cracking pattern. This study investigates the effect of different fiber types and contents on UHPFRC self-healing. Two UHPFRC mixes were evaluated: one with 65/35 3D steel fibers in a dosage of 40 kg/m³ and another with short straight-shaped steel fibers (13/0.2) in a dosage of 160 kg/m³. The self-healing performance was evaluated through crack closure and water permeability. In addition, resistance to chloride penetration was evaluated in healed cracks. Pre-cracked disk specimens with cracks between 100-450 μm were subjected to two healing conditions: water immersion at 20°C and exposure to a humidity chamber (20°C, 95% RH). The mix with higher fiber content (U160) obtained superior crack closure and healing efficiency, particularly under water immersion. For cracks smaller than 150 μm, U160 achieved nearly complete healing, while U40 achieved limited healing efficiency. In addition, water permeability and chloride penetration tests revealed that the U160 mix offered higher resistance to water and chloride penetration, emphasizing the role of fiber content and crack pattern in improving the self-healing and durability of UHPFRC.El hormigón de ultra altas prestaciones reforzado con fibras (UHPFRC) es conocido por sus capacidades mejoradas de autosanado, atribuidas a su baja relación a/c, alto contenido en partículas de cemento sin hidratar y un patrón de fisuración múltiple. Este estudio investiga el efecto de diferentes contenidos y tipos de fibras en las capacidades de autosanado del UHPFRC. Se evaluaron dos amasadas de UHPFRC: una con 40 kg/m³ de fibras de acero 3D 65/35 y otra con 160 kg/m³ de microfibras de acero (13/0.2). La capacidad de autosanado se evaluó mediante el cierre de fisuras y permeabilidad al agua. Además, se estudió la resistencia a la penetración de cloruros en los elementos tras el autosanado. Las probetas ensayadas con fisuras entre 100-450 μm fueron sometidos a dos condiciones de sanado diferentes: inmersión en agua a 20°C y cámara de humedad (20°C, 95% RH). La serie con mayor contenido de fibra (U160) obtuvo una capacidad de autosanado superior, tanto en cierre de fisura como en permeabilidad, especialmente para probetas sanadas en inmersión en agua. Para fisuras por debajo de 150 μm, la serie U160 logró un autosanado casi completo, mientras que la mezcla U40 obtuvo una eficiencia limitada. Tras el proceso de autosanado, la serie U160 obtuvo mayor resistencia frente a la penetración de agua y cloruros, resaltando el papel del contenido de fibras en la mejora de la autosanado y durabilidad del UHPFRC

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%

Influencia del pretratamiento químico en la puzolanicidad de micropartículas de vidrio reciclado utilizadas en sustitución del cemento Portland

This research investigated the influence of using chemically treated glass microparticles as a partial replacement for cement in Portland cement pastes and mortars. The microparticles were obtained by grinding glass waste into three different particle size fractions (< 75 µm, < 45 µm, and < 25 µm), treated with calcium hydroxide (CH), and characterized using SEM/EDS and a laser particle size analyzer. Samples prepared with the incorporation of glass were characterized using XRD, TGA/DTG, and SEM/EDS. The pretreatment with calcium hydroxide induced the formation of C-S-H with different morphologies on the surface of the particles, in addition to causing changes in particle size distribution due to the formation of agglomerates. The pastes prepared with treated particles had lower amounts of CH and higher levels of hydrated silicates. However, when indirectly measuring the pozzolanicity of treated particles through the compressive strength of mortars, no significant differences were observed in the strengths of mortars made with treated and untreated particles.Este estudio investigó la influencia del uso de micropartículas de vidrio tratadas químicamente como reemplazo parcial del cemento en pastas y morteros de cemento Portland. Las micropartículas se obtuvieron mediante la molienda de residuos de vidrio en tres fracciones de tamaño de partícula diferentes (< 75 µm, < 45 µm y < 25 µm), tratadas con hidróxido de calcio (CH) y caracterizadas mediante SEM/EDS y un analizador de tamaño de partícula láser. Las muestras preparadas con la incorporación de vidrio se caracterizaron mediante XRD, TGA/DTG y SEM/EDS. El tratamiento previo con hidróxido de calcio indujo la formación de C-S-H con diferentes morfologías en la superficie de las partículas, además de provocar cambios en la distribución del tamaño de partícula debido a la formación de aglomerados. Las pastas preparadas con partículas tratadas tenían menores cantidades de CH y niveles más altos de silicatos hidratados. Sin embargo, al medir indirectamente la puzolanicidad de las partículas tratadas a través de la resistencia a la compresión de los morteros, no se observaron diferencias significativas en las resistencias de los morteros hechos con partículas tratadas y no tratadas