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    Estudio microestructural de pastas de cemento expuestas a medios simulados de agresividad moderada frecuentes en ambientes rurales

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    Los materiales base cemento (pastas, morteros, hormigones y otros tipos de mezclas) son materiales ampliamente utilizados en la sociedad actual y son uno de los pilares de la ingenier铆a civil debido a sus buenas propiedades estructurales, facilidad de fabricaci贸n y bajo coste. Sus propiedades permiten su uso en ambientes industriales y naturales, siendo materiales muy vers谩tiles siempre y cuando, se tenga en cuenta que sus propiedades durables son limitadas en ambientes donde se producen fen贸menos de lixiviaci贸n y ataque por diversos iones agresivos. El presente proyecto de investigaci贸n se desarroll贸 motivado por la necesidad de profundizar en el conocimiento del comportamiento de los materiales base cemento en situaciones concretas de exposici贸n a cierto tipo de degradaciones que se producen frecuentemente en explotaciones agropecuarias ubicadas en ambientes naturales. Se dise帽贸 un procedimiento experimental que nos permitiese evaluar el efecto que tienen los 谩cidos org谩nicos sobre la matriz cementicia, as铆 como la acci贸n que presentan los sulfatos y las aguas naturales en los mismos. Teniendo muy presente siempre las caracter铆sticas de las disoluciones a las cuales se ha expuesto el material. En 煤ltimo t茅rmino, se trata de conocer los mecanismos de los procesos de ataque para poder definir el comportamiento del material en estos medios. Los procedimientos de ensayo, as铆 como las t茅cnicas de caracterizaci贸n son las herramientas fundamentales con las que profundizar en el conocimiento del material, por lo que resulta de vital importancia conocer a fondo las posibilidades que su empleo nos ofrece. En el presente trabajo se ha desarrollado un profundo estudio del uso del termoan谩lisis en la caracterizaci贸n de pastas de cemento. Adem谩s se han optimizado los procedimientos de caracterizaci贸n de las muestras con otro tipo de t茅cnicas. La caracterizaci贸n de las probetas nos ha permitido comprobar el comportamiento del material en situaciones de exposici贸n en ensayos acelerados de laboratorio. Los resultados obtenidos han permitido determinar que el pH del medio agresivo es una variable fundamental cuando se trata de evaluar la agresividad del mismo. La presencia de ciertos iones desarrollar铆a efectos de sinergia con respecto al pH y condicionar铆a los valores de las constantes termodin谩micas que rigen los equilibrios. La posibilidad de formaci贸n de sales de 谩cidos org谩nicos y la diferente solubilidad de las mismas derivar铆a en cambios en los comportamientos mec谩nicos. La proporci贸n de compuestos de aluminio o la presencia de puzolanas capaces de fijar el calcio son tambi茅n factores evidenciados como determinantes en el comportamiento del material. Adem谩s se podr铆a afirmar que la disoluci贸n de la portlandita es un efecto determinante en el proceso de degradaci贸n. Nowadays, cement based materials (pastes, mortars, concrete and other mixtures) are widely used. These kinds of material are one of the pillars of Civil Engineering due to their structural properties, easy manufacturing and low cost. Their properties allow the use in industrial and natural environments. They are very versatile materials for use in this type of environment. But it is necessary to to keep in mind that they have a durability limited when they are exposed to aggressives environments where leaching process occur and various aggressive ions can damage the materials. This research work was developed motivated by the need to go in dept in the knoledge of the behavior of cement based materials. These kinds of materials frecuently are exposed to some types of damage that occur on farms located in natural environments. An experimental procedure that would allow us to evaluate the effect of organic acids on the cement matrix and the action presented by sulfates and natural waters in the same was designed. Always bearing in mind the characteristics of the solutions to which the material is exposed. Ultimately it comes to understanding the mechanisms of the processes leading to define the material behavior in this type of environment. Test procedures and characterization techniques are fundamental tools which to deepen the knowledge of the material, so it is important to know in its potential uses. In this work we have developed a deep study of the use of thermal analysis in the characterization of cement pastes. Furthermore, we have optimized characterization procedures of samples with other techniques. The characterization of the samples has allowed us to check the behavior of the material on exposure to accelerated laboratory tests. The results have established that the pH of the corrosive media is a fundamental variable when it comes to assessing the aggressiveness of it. The presences of certain ions develop synergies with respect to pH and would determine the values of the constants governing thermodynamic equilibria. The possible formation of salts of organic acids and the different solubility of the same would lead to changes in mechanical behavior. The proportion of aluminum compounds or the presence of pozzolans capable of binding calcium is also evidenced as determining factors in the material behavior. Besides we could assert that the dissolution of the portlandite is a determining effect on the degradation process

    Characterization cement pastes degraded in lanoratory solutions and physiochemical parameters employed for modeling the process

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    Previously degradation studies carried out, over a number of different mortars by the research team, have shown that observed degradation does not exclusively depend on the solution equilibrium pH, nor the aggressive anions relative solubility. In our tests no reason was found that could allow us to explain, why same solubility anions with a lower pH are less aggressive than others. The aim of this paper is to study cement pastes behavior in aggressive environments. As observed in previous research, this cement pastes behaviors are not easily explained only taking into account only usual parameters, pH, solubility etc. Consequently the paper is about studying if solution physicochemical characteristics are more important in certain environments than specific pH values. The paper tries to obtain a degradation model, which starting from solution physicochemical parameters allows us to interpret the different behaviors shown by different composition cements. To that end, the rates of degradation of the solid phases were computed for each considered environment. Three cement have been studied: CEM I 42.5R/SR, CEM II/A-V 42.5R and CEM IV/B-(P-V) 32.5 N. The pastes have been exposed to five environments: sodium acetate/acetic acid 0.35 M, sodium sulfate solution 0.17 M, a solution representing natural water, saturated calcium hydroxide solution and laboratory environment. The attack mechanism was meant to be unidirectional, in order to achieve so; all sides of cylinders were sealed except from the attacked surface. The cylinders were taking out of the exposition environments after 2, 4, 7, 14, 30, 58 and 90 days. Both aggressive solution variations in solid phases and in different depths have been characterized. To each age and depth the calcium, magnesium and iron contents have been analyzed. Hydrated phases evolution studied, using thermal analysis, and crystalline compound changes, using X ray diffraction have been also analyzed. Sodium sulphate and water solutions stabilize an outer pH near to 8 in short time, however the stability of the most pH dependent phases is not the same. Although having similar pH and existing the possibility of forming a plaster layer near to the calcium leaching surface, this stability is greater than other sulphate solutions. Stability variations of solids formed by inverse diffusion, determine the rate of degradation

    Empleo de morteros ecoeficientes en las explotaciones agropecuarias

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    En los ambientes agr铆cola-ganaderos, como las explotaciones de ganado porcino, la gran producci贸n de pur铆n, que puede ocasionar importantes deterioros, particularmente en suelos, comederos y estructuras de almacenamiento de este subproducto. El objetivo principal de este trabajo es estudiar, en una balsa experimental de pur铆n, procedente de una explotaci贸n integral, la durabilidad de dos morteros de cemento: un portland resistente a sulfatos y otro en el que se ha sustituido un 16% de portland por ceniza volante, ambos pertenecientes a la clase resistente 42,5. El ensayo se ha realizado durante un tiempo prolongado de 60 meses, en los que los morteros han estado sumergidos permanente en pur铆n de cerdo, con disponibilidad de ox铆geno (ambiente aerobio) y CO2. Se eval煤a el comportamiento resistente y los cambios en la microestructura. Los resultados de este trabajo muestran que el mortero de CEM I tiene una porosidad total significativamente mayor, por lo que es un material m谩s susceptible a la degradaci贸n. Se recomienda, para ambientes agr铆colaganaderos, el uso de cementos con cenizas en baja proporci贸n, ya que ofrecen excelentes prestaciones resistentes y un buen comportamiento durable, adem谩s de obtenerse a menores costes y caracterizarse por su mayor sostenibilidad

    Degradaci贸n acelerada de morteros en medios agresivos artificiales de origen agropecuario

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    El presente trabajo pretende profundizar en el conocimiento de los mecanismos de degradaci贸n que se producen en la microestructura de la fase s贸lida de materiales empleados en la construcci贸n de estructuras para uso agropecuario. El estudio se ha desarrollado con probetas de mortero de cemento CEM IV/B-V 32,5N sometidas a ensayos de degradaci贸n acelerada en medios agresivos artificiales. Las probetas se han sumergido en diferentes disoluciones, que contienen 谩cidos org谩nicos con distinto pH. Las muestras se han caracterizado antes, durante y despu茅s del ensayo desde el punto de vista mec谩nico y microestructural. Los resultados obtenidos nos permiten identificar la agresividad que se desarrollaba en cada uno de los procesos de degradaci贸n en funci贸n del pH del medio y la composici贸n del mismo, todo ello a fin de poder establecer el comportamiento en servicio del material

    Influencia de la adici贸n de nano s铆lice y nano al煤mina en morteros de cemento de uso agro-ganadero.

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    Con objeto de mejorar las prestaciones de los materiales y en particular los materiales de construcci贸n, se est谩 estudiando la incorporaci贸n de nano part铆culas en la fabricaci贸n de morteros y hormigones. En este trabajo se estudia el efecto en la durabilidad de un hormig贸n autocompactante al incorporar nanos铆lice. Para ello se han seleccionado dos dosificaciones de nano s铆lice, 2,5% y 5% y se ha comparado su comportamiento con un hormig贸n autocompactante con la misma relaci贸n de material cementante. Se han evaluado las diferencias de comportamiento tanto en estado fresco como endurecido. En el trabajo se ha analizado el comportamiento mec谩nico (resistencia a compresi贸n), microestructural (porosimetr铆a por intrusi贸n de mercurio, an谩lisis termogravim茅trico y micrograf铆a) y durable, (migraci贸n de cloruros, difusi贸n de cloruros y resistividad el茅ctrica), de las dosificaciones seleccionadas. Los resultados de los ensayos de resistencia a compresi贸n muestran una relaci贸n directa entre 茅ste par谩metro y el porcentaje de nano s铆lice adicionada. Los resultados de la caracterizaci贸n microestructural ponen de manifiesto un refinamiento de la matriz porosa, con aumento de la cantidad de geles hidratados y reducci贸n del tama帽o de poro, m谩s significativo cuanto mayor es el porcentaje de adici贸n. Las im谩genes de SEM revelan cambios en la morfolog铆a de los productos hidratados de la matriz cementicia. Se observa un aumento significativo de la resistencia del material a la penetraci贸n de cloruros cuando se incorpora la nano s铆lice. Los coeficientes tanto de migraci贸n como de difusi贸n de cloruros se reducen a menos de la mitad con la adici贸n del 2,5% de nano s铆lice, no existiendo diferencias significativas en dichos coeficientes en las mezclas con 2,5% y 5% de nano adici贸n. La resistividad el茅ctrica se revela como un par谩metro que si bien sigue la misma tendencia que el coeficiente de migraci贸n , el orden de magnitud de las variaciones entre las distintas dosificaciones existen diferencias significativas

    Durabilidad de morteros de cemento portland sometidos a ambientes agr铆cola-ganaderos: caso real

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    En los ambientes agr铆cola-ganaderos, los morteros de cemento Portland, son materiales ampliamente utilizados. 脡stos se ven expuestos al contacto permanente con los purines del ganado con un deterioro que supone un elevado coste medioambiental y econ贸mico para las explotaciones. El objetivo principal de este trabajo es estudiar el comportamiento de los morteros sumergidos durante 60 meses en una balsa de pur铆n de cerdo. Se han empleado cuatro tipos de cemento, un cemento Portland tradicional y tres cementos con adici贸n de cenizas volantes. Se analiza el comportamiento resistente y los cambios microestructurales, en t茅rminos de porosidad y distribuci贸n de tama帽o de poro, mediante porosimetr铆a por intrusi贸n de mercurio. Los resultados obtenidos indican que la utilizaci贸n de cementos con caracter铆sticas sulforresistentes no est谩 justificada debido a que su comportamiento resistente es peor que el obtenido con cementos con bajo contenido de cenizas, y son m谩s susceptibles a la degradaci贸n provocada por el pur铆n. Para los ambientes agr铆cola-ganaderos, se aconseja utilizar morteros de cementos con cenizas volantes

    Influencia de la adici贸n de nano s铆lice, en algunos aspectos de la durabilidad, en hormigones autocompactantes de alta resistencia

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    Con objeto de mejorar las prestaciones de los materiales y en particular los materiales de construcci贸n, se est谩 estudiando la incorporaci贸n de nano part铆culas en la fabricaci贸n de morteros y hormigones. En este trabajo se estudia el efecto de la incorporaci贸n de nano s铆lice a un hormig贸n autocompactante. Para ello se han seleccionado dos dosificaciones de nano s铆lice, 2,5% y 5% y se ha comparado su comportamiento con un hormig贸n autocompactante con la misma relaci贸n de material cementante. Se han evaluado las diferencias de comportamiento tanto en estado fresco como endurecido. En el trabajo se ha analizado el comportamiento mec谩nico (resistencia a compresi贸n), microestructural (porosimetr铆a por intrusi贸n de mercurio y an谩lisis termogravim茅trico) y durable, (migraci贸n de cloruros y resistividad el茅ctrica), de las dosificaciones seleccionadas. Los resultados de los ensayos de resistencia a compresi贸n muestran una relaci贸n directa entre este par谩metro y el porcentaje de nano s铆lice adicionada. Los resultados de la caracterizaci贸n microestructural ponen de manifiesto un refinamiento de la matriz porosa, con aumento de la cantidad de geles hidratados y reducci贸n del tama帽o de poro, mas significativo cuanto mayor es el porcentaje de adici贸n. En cuanto a la resistencia del material a la penetraci贸n de cloruros se observa una disminuci贸n significativa cuanto mayor es el porcentaje de nano adici贸n. Los datos obtenidos del ensayo de migraci贸n y de resistividad el茅ctrica muestran un mejor comportamiento por efecto de la adici贸n. Sin embrago la variaci贸n relativa de la variable estimada en cada uno de los ensayos es sensiblemente diferente

    The aggressiveness of pig slurry to cement mortars

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    The aim was to measure the behaviour of various mortars employed in livestock media in central Spain and to analyse the aggressiveness of pig slurry to cement blended with fly ash mortars. To achieve this, mortar specimens were immersed in ponds storing pig slurry. Mortar specimens, of 40 ? 40 ? 160 mm, were made from four types of cement commonly used and recommended for rural areas. The types were a sulphate-resistant Portland cement and three cements blended in different proportions with fly ash and limestone filler. After 3, 6, 12, 24, 36, 48 and 60 months of exposure, three or four specimens of each cement type were removed from the pond and washed with water. Their compressive strength and microstructure (X-ray diffraction, mercury intrusion pore-symmetry, thermal analysis and scanning electron microscopy) were then measured. Sulphate-resistant Portland cement (SR-PC), found to be more susceptible to degradation due to its greater proportion of macro-pores and increased total porosity, was found not to be suitable for use with livestock. After 60 months of immersion in the pig slurry medium, CEM II-A (40.3%) mortar retained the greatest compressive strength. Mortars with less than 20% replacement of cement by fly ash were found to be the most durable, with the most suitable mechanical behaviour

    Strength tests on asphalt mixes attacked by motor fuels. Recommendations on bath immersion times

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    [Abstract:] One of the limitations of asphalt mixes as pavement materials is their poor resistance to attack from crude oil-based motor fuels. Several procedures exist for determining the resistance of asphalt materials to motor fuel action. Different test standards can be found for fillers and surface dressings in both the US and European series. However, where the assessment of asphalt mixes themselves are concerned, there is a considerable lack of standardisation. This paper reports on laboratory studies on certain essential aspects of the procedures for assessing the strength of asphalt mixes in respect of motor fuel attack, chiefly the time the mix is exposed to the fuel. Based on the research results, the paper makes some good-practice recommendations for weight-loss procedures after immersion in motor fuel, with or without subsequent brushing, and in respect of the Marshall stability preserved after immersion. In relation to the immersion period and in view of the laboratory findings and their subsequent statistical processing, one of the factors with the greatest influence is the recommendation that the immersion period should be 24 hours, except in the weight-loss test subseuent to immersion without any brushing where the results obtained prove to be more significant if the immersion period is seven days

    Strength and porosity evolution of two cement mortar submerged in pig slurry

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    Pig slurry is an agricultural by-product used chiefly to fertilize cultivated fields. The demand for fertilizer depends on crop cycles. So, the slurry must be stored over long periods of time. In Spain, the lagoons of different depths generally used for such storage are made of brick covered with plain or reinforced concrete. Also, the slurry is in contact with other precast concrete structural members. The degradation of these structures may entail substantial economic loss, in patterned flooring especially, where deterioration-induced collapse can cause severe injury to the animals. The paper presents two aspects related to the durability of the mortar cements. In it addresses the variations observed in porosity and flexural and compressive strength in two types of cement mortar when submerged in pig slurry. The tests were conducted in a 100 m3 experimental lagoon. The mortars were exposed to three types of environments for 36 months: one outside the test lagoon and two submerged in it, at two different depths. Bending and compression measurements were taken after 3, 12, 24 and 36 months. In addition, 3, 24 and 36 month specimens were tested for total porosity and pore-size distribution
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