Resistencia a cortante e investigación microestructural de hormigón autocompactante con elevado contenido de cenizas volantes y con áridos de hormigón reciclado y cenizas de fondo

This article presents the experimental outcomes of the shear strength and microstructural characteristics of high-volume fly ash self-compacting concrete (HVFYA-SCC) containing recycled concrete aggregates and coal bottom ash as partial replacements for natural coarse aggregates and natural fine aggregates. A total of ten numbers of mixes were produced, including HVFYA-SCC made without recycled concrete aggregates and coal bottom ash (as control) along with HVFYA-SCC mixes made with recycled concrete aggregates (from 25% to 50%) and coal bottom ash (from 10% to 30%). The compressive and shear strength of the HVFYA-SCC mixes were improved by 7% and 4%, respectively, with the incorporation of 20% coal bottom ash and 25% recycled concrete aggregates after 120 days of curing. On the other hand, scanning electron microscopic analysis revealed that incorporating coal bottom ash exhibited the pozzolanic reactions with fly ash densified the binder-aggregate matrix of the resulting HVFYA-SCC.Este artículo presenta los resultados experimentales de la resistencia a cortante y las características microestructurales del hormigón autocompactante con alto contenido de cenizas volantes (HVFYA-SCC) que contiene áridos de hormigón reciclado y cenizas de fondo procedentes de calderas de carbón como reemplazos parciales de los áridos naturales, gruesos y finos respectivamente. Se produjeron un total de diez mezclas, incluyendo HVFYA-SCC hecho sin áridos de hormigón reciclado y cenizas de fondo (como control) junto con mezclas HVFYA-SCC hechas con áridos de hormigón reciclado (del 25% al 50%) y cenizas de fondo de carbón (del 10% al 30%). La resistencia a la compresión y a cortante de las mezclas HVFYA-SCC mejoró en un 7 % y un 4 %, respectivamente, con la incorporación de un 20 % de ceniza de fondo y un 25 % de áridos de hormigón reciclado tras 120 días de curado. Por otro lado, el análisis con microscopía electrónica de barrido reveló que la incorporación de cenizas de fondo exhibió reacciones puzolánicas con cenizas volantes que densificaron la matriz de aglutinante-árido del HVFYA-SCC resultante

Valorización de subproductos de minas de fosfato para producir geopolímeros ácidos

The present study evaluates the possibility of using a by-product of phosphate mines, such as red clay, as a precursor for the elaboration of acid geopolymers, using H3PO4 phosphoric acid (5M and 8M) as an activator. Considering the chemical composition of the clay, sodium aluminate (NaAlO2) was added as an aluminum corrector. To increase the reactivity of the precursor, the clay was thermally treated at 900°C for 2 hours. Pastes were prepared and characterized from the mechanical (compressive strengths), microstructural (BSEM/EDX and MIP), mineralogical (XRD and FTIR), and nanostructural (27Al, 29Si and 31P MAS NMR) point of view. The results showed that the type of reaction products is highly dependent on the chemical composition of the precursor and the acidic conditions. In addition, the presence of sodium aluminate improves the mechanical strengths in systems activated with 8M H3PO4.En el presente estudio se evalúa la posibilidad de emplear un subproducto de minas de fosfato, tales como la arcilla roja, como precursor a la hora de elaborar geopolímeros ácidos, empleando como activador, ácido fosfórico H3PO4 (5M y 8M). Considerando la composición quimica del precursor de partida (la arcilla roja), se empleó como corrector de aluminio, aluminato sódico (NaAlO2). Con el fin de aumentar la reactividad de la arcilla, esta se activó térmicamente a 900°C durante 2 horas. Con los materiales anteriormente mencionados (la arcilla deshidroxilada y el H3PO4) se prepararon pastas se caracterizaron desde el punto de vista mecánico (resistencias a compresión), microestructural (BSEM/EDX y Porosimetia de Intrusión de Mercurio), mineralógico (DRX y FTIR) y nanoestructural (27Al, 29Si y 31P NMR-MAS). Los resultados obtenidos manifiestan que el tipo de productos de reacción generados depende en gran medida de la composición química del precursor y de las condiciones de activación ácidas. Además, la incorporación de aluminato sódico mejora las resistencias mecánicas en los sistemas activados con 8M H3PO4

Mejora de propiedades de cenizas de fondo de biomasa mediante métodos de carbonatación y pulverización para su aplicación en materiales base cemento

This study evaluated the viability of biomass bottom ash (BBA) as a supplementary cementitious material (SCM) and sand substitute in cement-based materials. Physical and chemical characterization of BBA from eucalyptus forestry biomass and BBA from olive industry residues was performed. BBA underwent processing through grinding for SCM application and carbonation for sand substitution. Mortar mixtures were prepared with 25% ground BBA replacement for cement and 25% and 50% BBA replacement for sand, both carbonated and non-carbonated. Mechanical behaviour tested through flexure and compressive strength and water absorption at 28 days were assessed. Pulverised BBA enhance compressive strength of mortar compared to a conventional CEM II type cement and Carbonated BBA mortar mixtures improved 28-day compressive strength by 35-55% compared to non-carbonated BBA. BBA from eucalyptus forestry biomass, with pozzolanic activity, exhibited superior strength. The findings support the technical feasibility of BBA in cementitious materials, contingent on adequate processing.Este estudio evaluó la viabilidad de usar cenizas de fondo de biomasa (BBA) como material cementante suplementario (SCM) y sustituto de arena en materiales base cemento. Se realizó una caracterización física y química de las BBA procedentes de biomasa forestal de eucalipto y de residuos de la industria del olivo. Las BBA se sometieron a un proceso de pulverización para su aplicación como SCM y a un proceso de carbonatación para su uso como sustituto de arena. Se prepararon mezclas de mortero con un 25% de BBA pulverizada como reemplazo de cemento y con un 25% y 50% de BBA como sustituto de arena, tanto carbonatada como no carbonatada. Se evaluó el comportamiento mecánico mediante ensayos de resistencia a la flexión y compresión simple, y se determinó la absorción de agua a los 28 días. La BBA pulverizada mejoró la resistencia a compresión del mortero en comparación con un cemento tipo CEM II convencional y las mezclas de mortero con BBA carbonatada mejoraron la resistencia a compresión a 28 días en un 35-55% en comparación con la BBA no carbonatada. La BBA de biomasa forestal de eucalipto, con actividad puzolánica, exhibió un desempeño mecánico mejor. Los resultados respaldan la viabilidad técnica de la BBA en materiales cementantes, condicionada a un procesamiento adecuado

Análisis del ciclo de vida y evaluación económica de cemento y mezclas de hormigón con ceniza de cascarilla de arroz: aplicación al contexto colombiano

Rice husk residues are generated within the rice industry. In this research, the environmental impact of the use of rice husk ash is evaluated as a replacement for cement in the production of concrete in the city of Ibagué (Colombia). The environmental criteria of cement and concrete production alternatives were evaluated through life cycle analysis methodology, using SimaPro 9.3.3 software and the Recipe 2016 Midpoint (H) evaluation method. The economic cost of each of these production alternatives was included. To carry out the study, surveys and interviews had to be undertaken with rice-producing plants, aggregates, cement and concrete plants in Tolima. It was corroborated that rice husk ash (RHA) generated during the rice husk (RH) gasification process for electricity and heat production was beneficial from an environmental and economic perspective when it was used in cement and concrete in the city of Ibague (Colombia).Dentro de la industria arrocera se generan los residuos de cascarilla de arroz (CA). En esta investigación, se evalúa el impacto ambiental del uso de la ceniza de la cascarilla de arroz (CCA) como reemplazo del cemento en la producción de hormigón en la ciudad de Ibagué (Colombia). Se evaluó el criterio medioambiental de alternativas de producción de cemento y hormigón, mediante la metodología de Análisis de Ciclo de Vida, el uso de software SimaPro 9.3.3 y el método de evaluación Recipe 2016 Midpoint (H). Se incluyó, el coste económico de cada una de estas alternativas de producción. Fue necesario realizar encuestas y entrevistas a plantas productoras de arroz, plantas de agregados, de cemento y de concreto en el Tolima. Se corrobora que el uso de la CCA generada durante el proceso de gasificación de la CA para la producción de electricidad y calor, resulta ser beneficiosa desde el punto de vista medioambiental y económico, cuando se usa en el cemento y hormigón en la ciudad de Ibagué (Colombia)

Experimentación y análisis numérico de la influencia de las geomallas con inserción de emulsión en el comportamiento de los pavimentos bituminosos - Caso del aeródromo de Ouargla

This paper presents an experimental study on a set of 30 specimens, tested on three-point bending, divided into two categories. With the insertion of geogrids and cathodic emulsions, the first category consists of 14 prismatic beams and the second of 16 pre-cracked and reinforced slab specimens. In situ tests were carried out using a heavy deflectometer (HWD) on a flexible runway of an airfield located in the city of Ouragla (800 km south-east of Algiers), before and after its reinforcement. This work showed, with a numerical calibration, that the geogrid with emulsion, improves the displacements and the stresses approximately 30% and increases the modulus of elasticity and the modulus of rupture (MOR) by 60% and 20%, respectively. The damping coefficient (k) can reach the value of 2 to 5, which increases the longevity of a reinforced flexible pavement.Este trabajo presenta un estudio experimental sobre un conjunto de 30 probetas, ensayadas a flexión en tres puntos, divididas en dos categorías. Con la inserción de geomallas y emulsiones catódicas, la primera categoría consta de 14 vigas prismáticas y la segunda de 16 probetas de losa prefisurada y reforzada. Se realizaron ensayos in situ con un deflectómetro pesado (HWD) en una pista flexible de un aeródromo situado en la ciudad de Ouragla (800 km al sureste de Argel), antes y después de su refuerzo. Este trabajo demostró, con una calibración numérica, que la geomalla con emulsión, mejora los desplazamientos y las tensiones aproximadamente un 30% y aumenta el módulo de elasticidad y el módulo de rotura (MOR) en un 60% y un 20%, respectivamente. El coeficiente de amortiguamiento (k) puede alcanzar el valor de 2 a 5, lo que aumenta la longevidad de un pavimento flexible reforzado

eneficios ambientales de la tecnología de autorreparación de mezclas asfálticas mediante calentamiento por microondas: un estudio comparativo mediante un Análisis de Ciclo de Vida

The maintenance and rehabilitation of roads is becoming a key challenge in the pavement industry to decrease the consumption of natural resources. Microwave-assisted self-healing technology extends the life-service of asphalt pavements for roads reducing the need for fossil fuels over its lifespan and saving the use of natural resources. This technique takes advantage of the thermoplastic and dielectric properties of asphalt mixtures that allows cracks to be closed, hence, heal and restore the asphalt mixtures mechanical behaviour without implementing more invasive traditional maintenance operations like milling and replacing the pavement. A Life-Cycle Assessment was carried out to determine the potential environmental benefits of using this technology quantifying its potential environmental impacts. Different scenarios in which the heating energy and the addition of slag varies has been evaluated and compared with a conventional road. Results shows that this technology could decrease a significant number of environmental impacts over the lifecycle.La rehabilitación de carreteras supone un desafío clave para promover el progreso socioeconómico, mejorar la seguridad vial y preservar el medio ambiente. La tecnología de autorreparación de mezclas asfálticas mediante calentamiento por microondas extiende la vida útil de los pavimentos, reduciendo el consumo de combustibles fósiles y ahorrando el uso de recursos naturales durante su vida útil al aprovechar las propiedades termoplásticas y dieléctricas del asfalto para cerrar grietas en pavimentos dañados sin destruir la estructura original. En este estudio se llevado a cabo un Análisis de Ciclo de Vida para determinar los beneficios ambientales del uso de esta tecnología cuantificando sus impactos potenciales y se han comparado diferentes escenarios en los que varía la energía microondas y la adición de escorias. Los resultados muestran que esta tecnología podría disminuir una cantidad considerable de emisiones durante el ciclo de vida en comparación con una carretera convencional

Efecto del polvo fino reciclado como fuente de calcio sobre las propiedades frescas y endurecidas del mortero geopolimérico

This study explores the efficacy of Recycled Fine Powder (RFP) derived from construction and demolition waste as a sustainable substitute for Ordinary Portland Cement (OPC) as a Calcium (Ca) source in geopolymer mortar. Fresh properties of Geopolymer Mortar (GPM) were evaluated in terms of slump-flow, initial-final setting time, whereas hardened properties were evaluated in terms of Compressive Strength (CS), Water Absorption (WA), porosity, acid attack, and dry shrinkage at both ambient and heat curing. Results indicate that the RFP performs well in all mixes. However, mix C10R10 shows the overall best results, as 17% higher compressive strength was observed as compared to mix C20R0, which further increases to 88% when compared to mix C0R0. Thus, RFP provides sufficient Ca content as an activator in GPM.Este estudio explora la eficacia del polvo fino reciclado (RFP) derivado de residuos de construcción y demolición como sustituto sostenible del cemento Portland ordinario (OPC) como fuente de calcio (Ca) en morteros de geopolímero. Las propiedades frescas del Mortero Geopolímero (GPM) se evaluaron en términos de asentamiento, tiempo de fraguado inicial-final, mientras que las propiedades endurecidas se evaluaron en términos de resistencia a la compresión (CS), absorción de agua (WA), porosidad, ataque ácido y retracción por secado tanto a temperatura ambiente como con curado a elevada temperatura. Los resultados indican que el RFP funciona bien en todas las mezclas. Sin embargo, la mezcla C10R10 muestra los mejores resultados generales, ya que se observó una resistencia a la compresión un 17% mayor en comparación con la mezcla C20R0, que aumenta hasta un 88% en comparación con la mezcla C0R0. Por tanto, RFP proporciona suficiente contenido de Ca como activador en GPM

Compuestos de cemento combinados a base de β-CaSiO3 y n-SiO2 coloidal: sus propiedades, análisis de regresión y estudios de microcaracterización

This paper examines the effect on mechanical properties such as compressive strength, flexural strength, and dynamic modulus of elasticity (DYE) of different proportions of wollastonite (β-CaSiO3) and colloidal nano-silica (n-SiO2) partially replacing cement. Durability indicators (water absorption, sorptivity and sulphate treatment test) were also examined to ascertain the quality of hardened paste mixes with respect to the control mix. The regression models were found for mechanical properties using different parameters from the results obtained, and statistical relations were established and validated. Regression analysis shows the significance of every parameter considered and model for the prediction of mechanical strengths. Finally, the results were substantiated by the microstructural characterization by FESEM. β-CaSiO3 and colloidal n-SiO2 replaced cement by 15%, and 1.5%-6% with an offset of 1.5%, respectively at low (0.25), medium (0.40) and high (0.55) water/binder (w/b) ratio. FESEM micrographs showed dense Calcium-silicate-hydrate (CSH) gel and stratlingite (CASH) was formed by blended cement paste mixes containing β-CaSiO3 and n-SiO2. n-SiO2 at 3% and CaSiO3 at 15% replacements of cement (NS3 mix) was the optimum replacement level for the cement paste mix. Analysed regression model suggests that the models and parameters were found significant and can also be used for prediction (based on R2 values and p-value).Este artículo examina el efecto sobre propiedades mecánicas como la resistencia a la compresión, la resistencia a la flexión y el módulo dinámico de elasticidad (DYE) de diferentes proporciones de wollastonita (β-CaSiO3) y nanosílice coloidal (n-SiO2) que reemplazan parcialmente al cemento. También se examinaron indicadores de durabilidad (absorción de agua, sorción y prueba de tratamiento con sulfato) para determinar la calidad de las mezclas de pasta endurecida con respecto a la mezcla de control. Se encontraron los modelos de regresión para las propiedades mecánicas utilizando diferentes parámetros a partir de los resultados obtenidos, y se establecieron y validaron relaciones estadísticas. El análisis de regresión muestra la importancia de cada parámetro y modelo considerados para la predicción de las resistencias mecánicas. Finalmente, los resultados fueron corroborados mediante la caracterización microestructural realizada por FESEM. El β-CaSiO3 y el n-SiO2 coloidal reemplazaron al cemento en un 15 % y entre un 1.5 % y un 6 % con una compensación del 1.5 %, respectivamente, en relación peso/peso baja (0.25), media (0.40) y alta (0.55). Las micrografías FESEM mostraron un gel denso de calcio-silicato-hidrato (CSH) y la estratlingita (CASH) formada por mezclas de pasta de cemento combinadas que contenían β-CaSiO3 y n-SiO2. Los reemplazos de n-SiO2 al 3% y CaSiO3 al 15% de cemento (mezcla NS3) fueron el nivel de reemplazo óptimo para la mezcla de pasta de cemento. El modelo de regresión analizado sugiere que los modelos y parámetros se encontraron significativos y también se pueden usar para la predicción (basado en los valores R2 y el valor p)

Comparando los efectos de la jouravskita y la etringita en la hidratación del clinker

Manganese enters the clinker from alternative fuel and alternative raw materials. It is present in the iron ores utilized in the cement burning and is found in the slags employed as supplementary cement materials. The jouravskite, as a member of the ettringite family, may form in limestone cement when exposed to sulfate media. To understand its effect on the hydration process, the expansion of small cylindrical clinker pastes doped with synthesized jouravskite and ettringite in magnesium sulfate solutions was measured with a micrometer; and the compressive strength of representative cubes was monitored. The phases formed were characterized by means of X-ray diffraction, infrared spectroscopy and scanning electron microscopy. The jouravskite is found to be a strong retarder for clinker hydration probably due to its adsorption on the cement hydrates.  El manganeso ingresa al clínker a partir de combustibles alternativos y materias primas alternativas. Está presente en los minerales de hierro utilizados en la combustión del cemento y se encuentra en las escorias empleadas como materiales complementarios del cemento. La jouravskita, como miembro de la familia de la etringita, puede formarse en cementos de piedra caliza cuando se expone a medios ricos en sulfatos. Para comprender su efecto en el proceso de hidratación, se midió con un micrómetro la expansión de pequeñas pastas cilíndricas de clínker dopadas con jouravskita y etringita sintetizadas en soluciones de sulfato de magnesio, y se monitoreó la resistencia a la compresión de cubos representativos. Las fases formadas se caracterizaron mediante difracción de rayos X, espectroscopia infrarroja y microscopia electrónica de barrido. Se encuentra que la jouravskita es un fuerte retardador de la hidratación del clínker, probablemente debido a su adsorción en los hidratos de cemento. &nbsp

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