Adición de fibras de bagazo de caña y nanopartículas de sílice tipo MCM-41 sintetizadas a partir de vidrio reciclado y su efecto sinérgico en las propiedades de hormigón reforzado

In this study, waste materials such as recycled glass employed to synthesize mesoporous silica nanoparticles (NPs) and/or sugarcane bagasse fiber (SBF) were used to reinforce concrete samples, and their properties were evaluated. The cement additions used in this study were 0.8% NPs (0.8N), 1% SBF (1F), or a combination of the two (0.8N-1F). The addition of 0.8N-1F slightly improved the mechanical performance of concrete and offered the greatest decrease in carbonation, likely because these materials had the fewest permeable voids. The thermodynamic properties at the concrete‒steel interface tended to be reduced when the components were added, and there were marked differences in the corrosion potential and corrosion kinetics in concrete with the addition of SBF and NPs. Each material enhanced the performance properties of concrete, but the combination of both materials had a positive synergistic effect on all the studied properties.En este estudio se utilizaron materiales de desecho como vidrio reciclado para sintetizar nanopartículas mesoporosas de sílice (NPs), así como fibra de bagazo de caña de azúcar (FBC) para reforzar muestras de hormigón y evaluar sus propiedades. Las adiciones respecto a la masa de cemento fueron de 0.8% NPs (0.8N), 1% SBF (1F), o una combinación (0.8N-1F). El material adicionado con la combinación 0.8N-1F mostró una mejoría en el desempeño mecánico, la mayor disminución del avance de carbonatación y el menor valor de vacíos permeables. La condición termodinámica de la interfase hormigón-acero tiende a valores menos activos con las adiciones, y existen diferencias notables en los valores de resistencia eléctrica y cinética de corrosión en muestras con la adición de FBC y NPs. Por sí solo, cada material mejora las propiedades de rendimiento del hormigón, pero su combinación tiene un efecto sinérgico positivo en todas las propiedades estudiadas

La resistividad eléctrica como ensayo no destructivo en la producción de durmientes de hormigón

In the production of concrete sleepers, it is common to verify that the concrete has the necessary strength for prestress forces release by testing cylinders cured at equivalent conditions. Considering that electrical resistivity measurements may assess the pore structure evolution of concrete, this study proposes the use of this technique to estimate concrete strength evolution at factory conditions. The use of non-destructive testing methods considerably simplifies and modernizes the industrial process, leading to a reduction in labor time and waste. This paper presents a testing protocol aimed at obtaining correlation graphs between concrete compressive strength and electrical conductivity. As the temperature, size and shape of samples may be variable, this paper also presents an innovative procedure to assess correction factors. This procedure is suitable when the liquid water content is high enough not to influence the resistivity measurement. The proposed method was validated at a factory, showing a high correlation.En la prefabricación de durmientes de hormigón se suele verificar la resistencia necesaria para la transferencia de tensiones de pretensado ensayando probetas cilíndricas curadas en condiciones equivalentes. Dado que la medida de resitividad eléctrica refleja cambios en la estructura de poros, este trabajo propone utilizar la resistividad como estimador de la evolución de la resistencia del hormigón. La utilización de este método no destructivo podría conducir a un proceso productivo más simple y moderno, reduciendo los tiempos de trabajo y residuos. Este trabajo presenta un protocolo para obtener curvas de correlación resistividad – resistencia a compresión. Dado que la temperatura y la forma y tamaño de las muestras puede ser variable, este trabajo presenta un procedimiento innovador para obtener factores de corrección. El procedimiento es válido cuando el contenido de agua líquida es suficientemente alto para no afectar la medida de resistividad. El procedimiento fue validado en fábrica, mostrando buena correlación

Compuesto de yeso aligerado para mejorar la eficiencia energética: Evaluación de las propiedades fisicoquímicas, mecánicas, térmicas y de comportamiento frente al fuego

This study addresses the development of a new composite material made under circular economy criteria using natural and recycled resources. Recycled expanded polystyrene is innovatively integrated into the matrix of gypsum-based materials reinforced with fibers. This approach has progressively reduced the consumption of raw materials up to 18.2%, resulting in a reduction of 31.7% in density. This results in a reduction of 47.2% thermal conductivity compared to conventional gypsum and an improvement in the energy efficiency of the construction systems, increasing their thermal resistance by up to 21.1%. Additionally, the mechanical characterization results comply with the minimum regulated requirements. Physico-chemical characterization and material’s microstructure analysis were also conducted. Finally, an assessment of the material’s behavior under fire conditions is included, analyzing the hazard emissions released. This study contributes to the development of new sustainable construction materials to produce more energy-efficient prefabricated products.En este estudio se desarrolla un nuevo compuesto fabricado bajo criterios de economía circular utilizando recursos naturales y reciclados. El poliestireno expandido reciclado se integra de forma innovadora en compuestos de yeso reforzados con fibras. Este enfoque ha permitido reducir el consumo de materias primas hasta un 18,2%, reduciendo su densidad en un 31,7%. Así mismo, se ha obtenido la disminución del 47,2% en la conductividad térmica en comparación con el yeso convencional y un aumento de la resistencia a térmica de los sistemas de construcción del 21.1%. Además, los resultados de la caracterización mecánica cumplen los requisitos mínimos normativos. También se realizó una caracterización físico-química y el análisis microestructural del material. Por último, se incluye una evaluación del comportamiento del material ante el fuego, analizando las emisiones tóxicas liberadas. Este estudio contribuye al desarrollo de nuevos materiales de construcción sostenibles para la fabricación de productos prefabricados más eficientes energéticamente

Mecanismo de influencia del tamaño de las partículas y las características geométricas de la interfaz en el comportamiento mecánico de corte de la interfase arena-hormigón

The effects of sand grain size and interface groove spacing on the shear behavior of the sand-concrete interface were investigated under consistent roughness conditions through a series of interface shear tests. Tests utilized different grain sizes of sand and concrete slabs with varying surface textures, based on the sand pouring method. The results were compared with those of pure sand shear tests to evaluate variation characteristics in parameters such as shear stress and friction angle in the interface shear tests. Additionally, the particle flow model was employed to comprehensively analyze rotation characteristics of sand particles and the development trend of shear band width. The findings indicate that: (1) interface shear strength is closely linked to grain size distribution range and groove spacing; (2) thickness of the shear band is positively correlated with particle size, while its correlation with groove spacing is weaker.Para estudiar el efecto del tamaño de grano de arena y el espaciado de ranuras en el corte de la interfase arena-hormigón, se realizaron ensayos usando el método de irrigación de arena. Se usaron arenas de diversos tamaños y losas de hormigón con diferentes texturas superficiales. Se analizaron cambios en el esfuerzo cortante y el ángulo de fricción. También, se empleó un modelo de flujo de partículas para examinar cómo las características de rotación de las partículas de arena influyen en el ancho de la banda de corte. Los resultados mostraron que: (1) La resistencia al corte de la interfaz está estrechamente relacionada con la distribución del tamaño de las partículas y el espaciado de las ranuras; (2) El grosor de la banda de corte se correlaciona positivamente con el tamaño de las partículas, mientras que su relación con el espaciado de las ranuras es menos notable

Reciclaje de residuos de hormigón fresco mediante enfoque de reutilización “Inactivar y Despertar

This paper proposed a Dormant & Awaking approach for the management and recycling of waste fresh paste (WFP), a significant byproduct of concrete mixing plants. The approach involves inducing dormancy in WFP using citric acid to slow down cement hydration; whereas calcium aluminate cement (CAC) was utilized to awaken the dormant WFP. Experimental results revealed that treating WFP with citric acid effectively impeded cement hydration, allowing for extended collection and storage time. The addition of CAC facilitates rapid hydration by absorbing and utilizing free water in the pore solutions of cement. Consequently, dormant WFP can be awakened through the rapid precipitation and assembly of hydration products. By adding 17.4% or 26.1% CAC, the compressive strength of WFP at 28 days of curing can be mostly recovered to levels comparable to the blank mixture. A flexible and efficient solution for WFP recycling is thus provided.Este artículo propone un enfoque innovador para gestionar y reciclar los residuos de hormigón fresco (WFP) de las plantas mezcladoras de hormigón mediante un método de Inactivar y Despertar. Este método utiliza ácido cítrico para inducir la inactivación en la WFP, ralentizando la hidratación del cemento, y luego emplea cemento de aluminato de calcio (CAC) para reactivar la hidratación. Los experimentos revelan que el ácido cítrico detiene efectivamente la hidratación del cemento, permitiendo un mayor tiempo de recolección y almacenamiento. La adición de CAC facilita la rápida rehidratación al absorber y utilizar el agua libre en los poros del cemento. Con una adición del 17.4% o 26.1% de CAC, la resistencia a la compresión de la WFP se recupera a niveles comparables con la mezcla original después de 28 días de curado. Este método ofrece una solución eficiente y flexible para el manejo de la WFP

El efecto de los residuos industriales no tóxicos sobre el rendimiento de los ladrillos de tierra cocida utilizados en la rehabilitación de edificios antiguos en Skikda, (Argelia)

This study examines the recycling of industrial waste into fired bricks for use in building rehabilitation, inspired by research that reports benefits to masonry quality and the environment. To this end, bricks from the old town of Skikda (Algeria), were analysed from a mineralogical, physical and mechanical point of view and compared with new bricks realized with clay from Mila (Algeria) mixed with different industrial wastes. Namely the clay mixtures were prepared with 10% sand and optimal amounts of sawdust (WS), steel filings (SF), fine marble powder (FMP) and very fine marble powder (VFMP), with substitution rates of 5%, 20%, 20% and 20%, respectively. Except for bricks with WS, which showed reduced resistance (-46.95%), the FMP, SF and VFMP bricks showed satisfactory mechanical performance with compressive strengths of 9.7, 9.8 and 11.1 MPa respectively. Moreover, the leaching analysis indicates that they are environmentally friendly.Este estudio examina el reciclaje de desechos industriales en ladrillos cocidos para su uso en la rehabilitación de edificios, inspirado en investigaciones que reportan beneficios para la calidad de la mampostería y el medio ambiente. Para ello se analizaron desde el punto de vista mineralógico, físico y mecánico ladrillos del casco antiguo de Skikda (Argelia) y se compararon con nuevos ladrillos realizados con arcilla de Mila (Argelia) mezclada con diferentes desechos industriales. En concreto se prepararon mezclas de arcilla con un 10% de arena y cantidades óptimas de aserrín (WS), limaduras de acero (SF), polvo fino de mármol (FMP) y polvo muy fino de mármol (VFMP), con tasas de sustitución del 5%, 20%, 20%. y 20%, respectivamente. Excepto los ladrillos con WS, que presentaron una resistencia reducida (-46,95%), los ladrillos FMP, SF y VFMP mostraron un rendimiento mecánico satisfactorio con resistencias a la compresión de 9,7, 9,8 y 11,1 MPa respectivamente. Además, el análisis de lixiviación ha indicado que no liberan elementos nocivos para el medio ambiente

Evaluación de la resistencia al ataque físico por sulfatos de un hormigón ligero con arcilla expandida

The phenomenon of physical sulfate attack (PSA) is scarcely studied, particularly in lightweight concrete (LWC) comprising thermally expanded clay aggregate (TECA). The mass change and visual appearance as well as other physical properties, such as the compressive strength, equilibrium density, sorptivity, open porosity, and water conductivity, of the concrete samples were evaluated. Additionally, characterization techniques, such as X-ray fluorescence, X-ray diffraction, and scanning electron microscopy, were employed to identify the formed substances after sulfate exposition. Our results revealed a dual attack, by PSA and the chemical reactions that form the sulfates, in LWC and normal weight concrete (NWC). The higher the TECA content, the lower the compressive strength and the relative PSA resistance. However, with the improvement of cement paste, the aforementioned result was reversed. The relatively closed internal alveolar structure present in TECA did not host sodium sulfate crystals or other substances.El fenómeno de ataque físico por sulfatos (AFS) ha sido escasamente estudiado, especialmente para hormigones ligeros con áridos de arcilla térmicamente expandida (AEx). Se evaluaron cambio de masa, apariencia visual, resistencia a compresión, densidad de equilibrio, sorción, porosidad abierta y conductividad hidráulica, de muestras de hormigón. Además, se emplearon técnicas de caracterización, como fluorescencia de rayos X, difracción de rayos X y microscopía electrónica de barrido, para identificar las sustancias formadas después de exposición a sulfatos. Nuestros resultados muestran que durante el AFS ocurre un ataque dual, por AFS y por reacciones químicas en el hormigón ligero (CL) y en el de peso normal (CN). A mayor cantidad de AEx disminuye la resistencia a la compresión y al AFS. Pero, con la mejora de la pasta de cemento, el resultado se revirtió. La estructura alveolar interna relativamente cerrada de TECA no albergaba cristales de sulfato de sodio ni otras sustancias

Detección de fisuras superficiales en vigas de hormigón reforzado mediante procesamiento de imágenes digitales

Fabric Reinforced Cementitious Matrices (FRCMs) are effective for strengthening reinforced concrete structural members. This study investigates beam load-carrying capacity of the strengthened beam pre-pre-loaded to 25%, 50%, and 100% with control beam. Subsequently, the beams were strengthened with single, double, and three layers of glass fabrics using cement binder. Results showed that the beams pre-loaded with 25% and 50% increased in load-carrying capacity of strengthened beam with Glass Fabric Reinforced Cementitious Matrix (GFRCM). Beams pre-loaded with 100% increased the load capacity for the double and three layer of GFRCM. Deflection for all strengthened beams decreased, except the 100% pre-loaded beam with single layers. Finite element analysis (FEA) was used to model the strengthened beam, and results were compared with experimental results. Image processing techniques were adopted to identify the surface cracks that developed on the strengthened beams and ascertain the features of the cracks.Las matrices cementíceas reforzadas con tela (FRCM) son efectivas para fortalecer miembros estructurales de hormigón armado. Este estudio investiga la capacidad de carga de la viga reforzada precargada al 25%, 50% y 100%, con la viga de control. Las vigas se reforzaron con una, dos y tres capas de tela de vidrio utilizando ligante de cemento. Los resultados mostraron que las vigas precargadas al 25% y 50% aumentaron su capacidad de carga con la matriz cementícea reforzada con tela de vidrio (GFRCM). Las vigas precargadas al 100% aumentaron la capacidad de carga con capas dobles y triples de GFRCM. La deflexión disminuyó en todas las vigas reforzadas, excepto en la viga precargada al 100% con una sola capa. Se utilizó el análisis de elementos finitos para modelar las vigas reforzadas y comparar los resultados con los datos experimentales. Se adoptaron técnicas de procesamiento de imágenes para identificar y caracterizar las grietas superficiales en las vigas reforzadas

Caracterización petrográfica y petrofísica de los principales morteros aéreos e hidráulicos usados en los sectores de la construcción y la rehabilitación

Petrographic and petrophysical characterization of aerial and hydraulic mortars allows their differentiation and the establishment of their most suitable applications. Natural, aerial or hydraulic lime mortars as well as artificial cements mortars present different physical properties. It shall be noted that physical characteristics, which depend on petrographic characteristics, impact on its mechanical properties. Therefore, this comparative study with standardised techniques and tests, has analysed these mortars from a petrographic, petrophysical and mechanical point of view. The chemical processes and porosity originated during mortar production and subsequent curing phase explain mortar physical behaviour (hardness, strength, as well as fluid access and retention). This study confirms that air lime mortars are the most porous and least resistant while cement mortars are the most resistant and impermeable. Finally, natural hydraulic lime mortars, with petrographic characteristics similar to cement mortars, have physical-mechanical properties close to aerial ones, although they are more impermeable and resistant.La caracterización petrográfica y petrofísica de los morteros aéreos e hidráulicos permite distinguirlos y establecer sus aplicaciones más adecuadas. Los morteros de cales naturales, aéreas o hidráulicas, y cementos artificiales, presentan diferentes propiedades físicas. Estas, dependen de sus características petrográficas y repercuten en sus propiedades mecánicas. Por ello, este estudio comparativo con técnicas y ensayos normalizados ha analizado estos morteros desde un punto de vista petrográfico, petrofísico y mecánico. Los procesos químicos y porosidad originados durante la elaboración y posterior curado de los morteros explican su comportamiento físico (dureza, resistencia, acceso y retención de fluidos). Este estudio confirma que los morteros de cal aérea son los más porosos y menos resistentes, mientras que los de cemento son los más resistentes e impermeables. Asimismo, los morteros de cales hidráulicas naturales, con características petrográficas semejantes a los de cemento, presentan propiedades físico-mecánicas similares a los aéreos, aunque son más impermeables y resistentes

Investigación del comportamiento de congelación y descongelación de compuestos de hormigón cauchutados sostenibles con diferentes proporciones agua/cemento

This research aimed to evaluate the freeze-thaw performance of waste rubber substituted concretes with two different water/cement ratios. Different ratios of waste rubber were used in concrete by substituting fine and coarse aggregates. The weight and compressive strength losses of rubberized concrete and control concretes subjected to freeze-thaw were experimentally examined. The changes in the microstructure of the concrete were analyzed by using a Scanning Electron Microscope (SEM). Furthermore, ANOVA was used to test the significance of the selected parameters statistically. The control concrete with a 0.5 water/cement ratio had eight times higher mass loss compared to the rubberized concrete. The SEM analysis results were consistent with the freeze-thaw test results. ANOVA that the waste rubber substitution ratio had a significant effect on the freeze-thaw performance of rubberized concrete. Water/cement ratio, together with the waste rubber substitution ratio, is an effective parameter on the freeze-thaw resistance of rubberized concrete.Esta investigación tuvo como objetivo evaluar el rendimiento de congelación-descongelación de hormigones sustituidos con residuo de caucho con dos proporciones diferentes de agua/cemento. Se utilizaron diferentes proporciones de caucho de desecho en el hormigón sustituyendo áridos finos y gruesos. Se examinaron experimentalmente las pérdidas de peso y resistencia a la compresión del hormigón con caucho y de los hormigones de control sometidos a congelación-descongelación. Se analizaron los cambios en la microestructura del hormigón utilizando un microscopio electrónico de barrido (SEM). Además, se utilizó un análisis ANOVA para probar la significancia de los parámetros seleccionados estadísticamente. El hormigón de control con una proporción de agua/cemento de 0.5 tuvo una pérdida de masa ocho veces mayor en comparación con el hormigón con caucho. Los resultados del análisis SEM fueron consistentes con los resultados de la prueba de congelación-descongelación. El análisis ANOVA demostró que la proporción de sustitución de residuo de caucho tuvo un efecto significativo en el rendimiento de congelación-descongelación del hormigón engomado. La proporción de agua/cemento, junto con la proporción de sustitución de residuo de caucho, es un parámetro eficaz en la resistencia a la congelación-descongelación del hormigón con caucho