Uso de residuos de construcción y demolición como material cementicio suplementario y agregado grueso reciclado en concretos autocompactantes

In the last year, the use of self-compacting concrete (SCC) has been increasing since its start due to the capacity it has to fill formwork with a high density of steels, so the use of this type of concrete in the elaboration of reinforced thin walls would be a solution to incomplete filling of this type of prefabricated elements. On the other hand, the use of masonry residue (RM) and recycled coarse concrete aggregate (AGR) from construction and demolition waste (CDW) as a replacement for cement and coarse aggregate respectively would give a sustainable approach to self-compacting concrete. This study aimed to evaluate the influence of CDW on the properties in the fresh state (slump flow, V-funnel, and L-box) and hardened state in cylindrical specimens (compressive strength and splitting tensile strength) and in walls (diagonal tension strength). The mixtures of CAC show that when Portland cement and natural aggregate are replaced by RM and AGR respectively, the concrete can meet the requirements of the European guidelines of the European Federation of National Associations Representing producers and applicators of specialist building products for Concrete (EFNARC). In the hardened state, CACs with CDW achieved acceptable performance compared to the reference mixture (CAC-reference). All mixtures achieved compressive strength greater than 21 MPa suitable for house walls according to (NSR 10).En los últimos años, el uso del concreto autocompactante (CAC) ha ido aumentando desde su inicio, debido a la capacidad que tiene para llenar encofrados con alta densidad de aceros, por lo que el empleo de este tipo de concreto en la elaboración de muros delgados armados sería una solución al llenado incompleto de este tipo de elementos prefabricados. Por otra parte, el empleo de residuo de mampostería (RM) y agregado grueso reciclado de concreto (AGR) proveniente de residuos de construcción y demolición (RCD) como reemplazo del cemento (20 % en volumen) y del agregado grueso, respectivamente, daría un enfoque sostenible al concreto autocompactante. El objetivo de este estudio fue evaluar la influencia de los RCD en las propiedades en estado fresco (flujo de asentamiento, embudo en V y caja en L) y estado endurecido (resistencia a la compresión, tracción indirecta y compresión diagonal de muretes) de concretos autocompactantes. Las mezclas de CAC propuestas muestran que cuando se sustituye el cemento Portland y el agregado natural por RM y AGR, respectivamente, los concretos pueden satisfacer los requerimientos de las directrices europeas de European Federation of National Associations Representing producers and applicators of specialist building products for Concrete (EFNARC por sus siglas en inglés). En estado endurecido, los CAC con RCD lograron un desempeño aceptable en comparación con la mezcla de referencia (CAC-referencia). Todas las mezclas lograron una resistencia a la compresión superior a los 21 MPa (28 días), adecuada para muros divisorios de casas, de acuerdo al Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente (NSR 10)

Concreto autocompactante con materiales cementicios suplementarios de Colombia

[ES] El concreto autocompactante (CAC) es un tipo de hormigón o concreto especial, que por sus características reológicas es considerado uno de los grandes desarrollos tecnológicos en la industria del concreto, con un consumo creciente en la industria de la construcción. Este artículo contiene resultados de investigaciones realizadas por el Grupo Materiales Compuestos (GMC) sobre el CAC empleando diferentes adiciones disponibles en Colombia. Se han estudiado adiciones de subproductos industriales como la ceniza volante (FA), escoria de carbón (E), lodo calcáreo (LC) y residuos de mampostería (RM) proveniente de los residuos construcción y demolición (RCD), y otros materiales como las puzolanas naturales o rellenos como la caliza molida (LP), material volcánico del Puracé (MVP) y material volcánico de Tolima (MVT). Estos materiales se incorporaron en la preparación de concretos autocompactantes para su posterior evaluación reológica en estado fresco y caracterización en estado endurecido. El acondicionamiento reológico se evaluó mediante técnicas como el embudo en V, caja en L y flujo de asentamiento con cono de Abrams. Adicionalmente se evaluaron propiedades mecánicas como la resistencia a la compresión y la tracción indirecta. Para ello se analizaron el comportamiento de un total de 23 mezclas de CAC con 7 adiciones distintas donde los flujos de asentamiento presentaron diámetros dentro de un rango de 520 mm - 750 mm, los tiempos en la prueba de fluidez en el embudo en V estuvieron en un rango entre 4 y 20 segundos, y los resultados en la relación de bloqueo (H2/H1) de las diferentes mezclas usando la caja en L estuvieron en un rango entre 0,68 y 1. La resistencia a la compresión de la mezcla con mayor resistencia, 43,4 MPa a los 28 días de curado bajo agua, la reportó un CAC con 35% de FA (CAC 65_FA-35) seguida de la mezcla de CAC con 20% de escoria (CAC 80_E-20) con 41,3 MPa. Se concluyó que los materiales investigados sí tienen potencial para ser adicionados en los CAC y obtener propiedades adecuadas en las mezclas, tanto en estado fresco como endurecido.Los autores presentan sus agradecimientos al proyecto “Investigación de un material cementicio ecoeficiente para elementos de construcción de bajo costo”, contrato FP44842- 399- 2015, soportado financieramente por COLCIENCIAS- “EL PATRIMONIO AUTONOMO FONDO NACIONAL DE FINANCIAMIENTO PARA LA CIENCIA, LA TECNOLOGIA Y LA INNOVACIÓN, FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS” y al Departamento Administrativo de Ciencia y Tecnología (COLCIENCIAS) por el soporte brindado. Asimismo, se reconoce el apoyo logístico brindado por el Centro de Excelencia de Nuevos Materiales (CENM).Silva Urrego, Y.; Delvasto Arjona, S. (2018). Concreto autocompactante con materiales cementicios suplementarios de Colombia. En HAC 2018. V Congreso Iberoamericano de hormigón autocompactable y hormigones especiales. Editorial Universitat Politècnica de València. 505-524. https://doi.org/10.4995/HAC2018.2018.6090OCS50552

Optimization of the technologycal properties of porcelain tile bodies containing rice straw ash using the deseign of experiments methodology

This study examines the effects of replacing fluxing and filler materials with rice straw ash (RSA) in manufacturing porcelain stoneware tile, using the design of experiments (DOE) methodology. The results of the characterization were used to obtain statistically significant, valid regression equations, relating the technological properties of the dried and fired test pieces to the raw materials content in the unfired mixtures. The regression models were analysed in relation to the X-ray diffraction and scanning electron microscopy results and used to determine the most appropriate combinations of traditional raw materials and RSA to produce porcelain stoneware tiles with specific technological properties. The studied range of tile body compositions: clay (40 wt%), feldspar (20–50 wt%), feldspathic sand (5–20 wt%), and RSA (0–25 wt%) was shown to be appropriate for porcelain stoneware tile manufacture.The authors would like to thank Universidad del Valle (Colombia), the Instituto de Tecnología Cerámica (ITC), Spain, and COLCIENCIAS for their support in the development of this project. In particular, in this paper, the authors present partial results from the research project “Triaxial ceramics based on rice straw ash”, code 110652128358, supported by COLCIENCIAS, Official Call 521 of 2010, contract RC. no. 325–2011

Use of rice straw ash as substitute of feldspar in triaxial porcelain

[EN] The substitution of raw materials for processing high energy consumption materials by agricultural and agro-industrial wastes causes a positive impacts on the environment preservation. One of these residues is rice straw, which according to FAO estimation, its annual production is about 600 million tons. In this research was studied the use of rice straw ash (RSA) as substitute of the use of feldspar in the whiteware production. Clay-feldspar-quartz porcelains are referred to as triaxial whiteware. Specimens of semidry triaxial mixtures, where feldspar was substituted for different percentages of CTA, were prepared by uniaxial pressing, followed by drying and sintering. Physical and mechanical properties of sintered bodies were evaluated. The porosity and the compressive strength of the fired pieces do increase with additions of up to 75% of CTA in substitution of feldspar. Their mineralogical phases were determined by DRX and SEM; grains of quartz, and needles of primary and secondary mullite were identified in a vitreous phase. It was concluded that feldspar can be substituted positively by CTA in whiteware pastes.[ES] La sustitución de materias primas para procesamiento de materiales -de alto consumo energético- por residuos agrícolas y agroindustriales impacta positivamente el medio ambiente. Uno de estos residuos es la paja o tamo de arroz, del cual la FAO estima que su disponibilidad mundial ronda los 600 millones de toneladas por año. En éste artículo se presentan los resultados de una investigación sobre la utilización de una ceniza de tamo o paja de arroz (CTA) como substituto del feldespato en la fabricación de cerámica blanca de tipo triaxial. Se prepararon mezclas donde la ceniza sustituyó al feldespato en volúmenes distintos. Especímenes de las pastas obtenidas fueron moldeados, secados, y cocidos. Se evaluaron las propiedades físicas y mecánicas de las cerámicas cocidas. La porosidad y la resistencia a la compresión de las piezas cocidas aumentan con adiciones de CTA de hasta un 75% en reemplazo del feldespato. Mediante DRX se estudió la evolución de las fases debido a la adición de CTA a la composición de la porcelana tradicional, y por MEB se estudió la microestructura, de granos de cuarzo y agujas de mullita primaria y secundaria en una matriz vítrea feldespática. Se concluyó que la CTA bajo las condiciones de obtención, sí reemplaza parcialmente al feldespato en la elaboración de pastas de loza.Los autores quieren agradecer a la Universidad del Valle (Colombia), al Instituto de Tecnología Cerámica (ITC), al Instituto de Tecnología de Materiales de la Universidad Politécnica de Valencia, al CENM y a COLCIENCIAS por el apoyo brindado para el desarrollo de este estudio. Se agradece a ECOS-Nord/COLCIENCIAS/ICFES/ICETEX por el apoyo a la Acción ECOS-Nord No. C09P01, en la cual se hicieron algunos ensayos de esta investigación. En particular, en esta publicación se presentan los resultados parciales de la investigación “Cerámicas Triaxiales basadas en Cenizas del Tamo de Arroz” código 110652128358 apoyada por COLCIENCIAS, Convocatoria 521 de 2010, contrato RC. No. 325-2011.Guzmán, Á.; Delvasto, S.; Sánchez, E.; Amigó Borrás, V. (2013). Cenizas del tamo de arroz como substituto del feldespato en la fabricación de cerámica blanca. Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio. 52(1):25-30. doi:10.3989/cyv.32013S253052

Aplicación de la Inteligencia Artificial en el diseño de mezclas de concreto. Estado del Arte

En este artículo se presentan los diferentes esfuerzos en la aplicación de la técnicas de la Inteligencia Artificial para predecir algunas propiedades del concreto, tanto en estado fresco como endurecido. El Estado del Arte muestra un uso importante de las Redes Neuronales Artificiales y de los Algoritmos Evolutivos, que son aplicados en la predicción de propiedades, la optimización, la dosificación de la materia prima, el control de calidad y la validación de modelos. Finalmente, se revisan los avances para diseños de mezclas en concretos reforzados con fibras.Palabras clave: Algoritmos Evolutivos, Concreto reforzado con fibras, Diseño de mezclas de concreto, Inteligencia Artificial, Redes Neuronales Artificiales

Caracterizacion morfologica y mecanica de nanofibras agregadas de PVA producidas por el proceso de sol-gel electrohilado

[EN] This work deals with the preparation of poly (vinyl alcohol) solutions composed of a surface active agent, an acid and water. With this solution firstly electrospun nanofiber mats and then nanofiber aggregates were obtained by electrospinning/sol-gel process. The samples were morphologically characterized using scanning electron microscopy (SEM) and Atomic Force Microscopy (AFM), obtaining superficial roughness values, distribution and average diameter before and after the electrospinning/sol-gel process. The PVA nanofiber aggregate reached a maximum strength and a modulus of 90 MPa and 2.55 GPa, respectively. Experimental results show that these fibers have a potential use as secondary reinforcement materials in cementitious composites.[ES] En esta investigación se prepararon soluciones de Polivinil alcohol (PVA) dopadas con un agente surfactante, un ácido y agua. Con estas soluciones se electrohilaron en primer lugar, esteras de nanofibras y luego nanofibras agregadas a través del proceso de sol-gel electrohilado. Las muestras obtenidas fueron caracterizadas por microscopía electrónica de barrido (SEM) y microscopia de fuerza atómica (AFM), calculando valores de rugosidad superficial en las fibras, su distribución y diámetro promedio antes y después del proceso de solgel electrohilado. Finalmente, se encontró que las nanofibras agregadas de PVA, alcanzaron una resistencia máxima y módulo de 90 MPa y 2,55 GPa, respectivamente. Los resultados experimentales muestran que estas fibras tienen un uso potencial como refuerzo secundario en materiales compuestos cementicios.We appreciate the support of the Center of Excellence for New Materials (CENM) with equipment and supplies as well as the Composite Materials Group, of the School of Materials Engineering at the Universidad del Valle and the Universidad Politécnica de Valencia (Spain). Edgar Franco gratefully acknowledges the economic support of COLCIENCIAS through a doctoral fellowship.Franco Medina, E.; Delvasto Arjona, S.; Zuluaga Corrales, F.; Amigó Borrás, V. (2013). Morphological and mechanical response characterization of nanofiber aggregates of pva produced by electrospinning sol-gel process. DYNA.Revista de la Facultad de Minas de la Universidad Nacional de Colombia. Sede Medellin. 178(180):56-61. http://hdl.handle.net/10251/33978S566117818

Materiales Compuestos ligeros basados en yeso con refuerzo de fibra de cascarilla de arroz y poliestireno

Gypsum matrix composites were made with rice husk and polystyrene particles in order to obtain lightweight materials. The composites were mechanically characterized, and morphologically analyzed by Scanning Electron Microscopy (SEM) and Energy Dispersive Spectroscopy (EDS). Gypsum and rice husk interfacial transition zone were studied by means of pull-out testing and microstructural analysis. The results showed that the polystyrene allows obtaining lightweight composites with low mechanical properties, which may be considered for non-structural applications. Rice husk fibers reinforcements significantly increased the mechanical properties of the gypsum matrix that due to the good adhesion and the amount of reinforcement used in a major way affecting the toughness.Se obtuvieron compuestos aligerados de matriz de yeso reforzados con cascarilla de arroz y partículas de poli estireno. Las muestras fueron caracterizadas por medio de análisis mecánico y morfológico, mediante microscopia electrónica de barrido (MEB) y espectroscopia de electrones dispersados (EDS). La zona interfacial entre la matriz de yeso y la fibra de cascarilla de arroz fue estudiada por medio de una prueba de arrancamiento y análisis microestructural. Los resultados obtenidos mostraron que las partículas de poliestireno permiten la obtención de materiales compuestos aligerados pero al mismo tiempo se comprometen las propiedades mecánicas de los mismos, lo que hace que el uso de estos materiales compuestos sea del tipo no estructural. Por otro lado, las fibras de cascarilla de arroz reforzaron la matriz de yeso incrementando significativamente las propiedades de flexo-tracción de la matriz de yeso y la tenacidad de los compuestos al mismo tiempo que disminuyeron la densidad de los mismos