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

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

Redes neuronales artificiales para estimar propiedades en estado fresco y endurecido, para hormigones reforzados con fibras metálicas

Concrete is made from cement, water, aggregates, additives and mineral additions. In its fresh state, one of its properties is the settlement. Meanwhile, when hardened, its mechanical properties are reached at an age of 28 days after the mixing of the raw materials, as a brittle material it requires fiber to be incorporated to acquire ductility. Both in concrete, without fiber and with fiber, the use of artificial neural networks (ANNs) to predict mainly compressive strength has been expanded, which, as well as for its settlement properties, it also makes its other properties interesting . In this paper, the development of ANN is reported in combination withtraining from Levenberg-Maquardt and Scaled Conjugated Gradient Algorithms, using MATLAB software to predict the settlement and design strengths of compression, tension, shear, and flexural strength, flexural toughness, and for steel fiber reinforced concrete. The results of correlation between actual and predicted values show that the computational tool developed is reliable for predictive use.Keywords: Concrete´s settlement, Fiber reinforced concrete, Artificial Intelligence, Predictive tool, Concrete’s mechanical properties, Artificial Neural Network.El hormigón se elabora con cemento, agua, agregados, aditivos y adiciones minerales. Una de sus propiedades en estado fresco, es el asentamiento. Por su parte, en estado endurecido, sus propiedades mecánicas se alcanzan a una edad de 28 días, después del mezclado de las materias primas. Como material frágil, requiere de la incorporación de fibra para adquirir ductilidad. Tanto sin fibra como con fibras, se ha extendido el uso de redes neuronales artificiales (RNA) para predecir principalmente la resistencia a la compresión, lo cual hace interesante aplicarlo también para otras propiedades mecánicas, así como para el asentamiento. En el presente artículo se reporta la elaboración de RNA, entrenadas con los algoritmos de Levenberg-Maquardt y Gradiente Conjugado Escalonado, usando el software MATLAB, para predecir el asentamiento y las resistencias de diseño a la compresión, a la tensión, a la cortante, y a la flexión, así como la tenacidad flexural en hormigones reforzados con fibras de acero. Los resultados de correlación entre los valores obtenidos y reales, muestran que la herramienta computacional elaborada es confiable para su uso predictivo.Palabras Clave: Asentamiento del hormigón, Hormigón reforzado con fibra, Inteligencia Artificial, Propiedades mecánicas del hormigón, Redes Neuronales Artificiales

Influencia del mezclado en dos etapas en la fabricación de ladrillos de mamposteria con ceniza de cascarilla de arroz como agregado fino

El estudio del comportamiento mecánico de elementos prefabricados de concreto producidos con base en residuos agroindustriales es un tema clave para optimizar y potenciar el uso de estos residuos en la industria de la construcción. En este trabajo se estudió la influencia del mezclado en dos etapas sobre la resistencia a la compresión de ladrillos de concreto elaborados con ceniza de cascarilla de arroz (CCA) proveniente de la arrocera la Esmeralda ubicada en Cali-Valle (Colombia). Este residuo se incorporó en mezclas de concreto con el fin de estudiar su efecto como puzolana en la sustitución parcial de cemento y como filler en la sustitución del agregado fino para la fabricación de ladrillos de concreto. Los resultados obtenidos mostraron que la adición del 20% de CCA actuando como filler y puzolana es la composición óptima para el uso de este residuo agro-industrial en la fabricación de bloques. Además se encontró que el proceso de mezclado en dos etapas mejora la calidad del prefabricado, aumentando las propiedades mecánicas de las mezclas elaboradas a 28 días de curado.Mattey, PE.; Robayo, R.; Díaz, JE.; Delvasto Arjona, S.; Monzó Balbuena, JM. (2014). Influencia del mezclado en dos etapas en la fabricación de ladrillos de mamposteria con ceniza de cascarilla de arroz como agregado fino. Revista Colombiana de Materiales. 5:242-249. http://hdl.handle.net/10251/78239S242249