NDT for concrete under accelerated freeze/thaw tests and surface scaling

Freezing of water or salt solution in concrete pores is a main cause for severe damage and significant reduction of the service life. Most of the freeze-thaw (F-T) accelerated tests measure the scaling of concrete by weighting. This paper presents complementary procedures based on the use of strain gages and ultrasonic pulse velocity (UPV) for measuring the deterioration of concrete due to freezing and thawing. These non-destructive testing (NDT) procedures are applied to two types of concretes, one susceptible to F-T damage and the other does not. The results show a good correlation between scaling and the measurements obtained with NDT. Showing NDT the advantage to detect before the damage and to perform continuous measuremen

Durabilidad y propiedades mecánicas del hormigón autocompactante con adición de microsílice y nano sílice

Con la creciente preocupación por el impacto ambiental de la industria del cemento, el uso de subproductos industriales en la fabricación del cemento y del hormigón ha cobrado gran interés en nuestros días, ya que permiten utilizar estos desechos, reduciendo en muchos casos el consumo de cemento en el hormigón; disminuyendo a su vez el consumo energético y las emisiones asociadas a su producción. El humo de sílice es un subproducto de la producción de metal silicio o ferrosilício, su uso como adición en el hormigón ha demostrado ser efectivo en hormigones de alta resistencia. Las partículas de SiO2 micro y nano, reaccionan con el hidróxido de calcio y la tasa de la reacción puzolánica es proporcional al área disponible para la reacción. Al utilizar nano-partículas, se aumenta el área, mejorando seguramente el desempeño del hormigón. Por lo tanto, resulta de utilidad estudiar el efecto de estas adiciones en el hormigón. En este trabajo se han estudiado las propiedades mecánicas y la durabilidad de varias mezclas de hormigón autocompactante de alta resistencia con adición de microsílice y nanosílice. Para este propósito se ha incorporado a la mezcla de hormigón microsílice en 3, 6 y 10% y nanosílice en 3 y 6% respectivamente, en peso de cemento. En todas las mezclas se han mantenido constantes el contenido de cemento de 450 kg/m3 , la relación a/c y la cantidad de aditivo plastificante. Se han realizado ensayos en estado fresco para obtener las características reológicas de los hormigones. Se han determinado las principales propiedades mecánicas a 28 días de edad y se han realizado ensayos de durabilidad. Los resultados de los ensayos muestran una mejora significativa en las propiedades del hormigón. Desde el punto de vista microestructural se observa una estructura porosa más refinada y densa en las mezclas que contienen adiciones, lo cual puede contribuir al mejoramiento de la resistencia y la durabilidad de los hormigones. Las nanopartículas resultaron ser mejores que el microsílice en el aumento de la resistencia

Evaluación de un hormigón autocompactante sometido a ciclos hielo-deshielo mediante ensayos no destructivos

Evaluación de un hormigón autocompactante sometido a ciclos hielo-deshielo mediante ensayos no destructivos. Los daños asociados a los ciclos hielo-deshielo en estructuras de hormigón y sobre todo cuando se usan sales fundentes, son evidentes en una inspección, en muchos casos en ese momento, el daño ya es relativamente grande y se requiere una intervención importante. El uso de técnicas no destructivas que puedan anticipar el daño antes de que fuera detectable mediante inspección, permitiría poder acometer operaciones de mantenimiento con un menor coste. En este trabajo se monitoriza mediante técnicas no destructivas tres hormigones: uno convencional, con y sin aireante, y otro autocompactante frente a ciclos de hielo/ deshielo, sometiendo probetas al ensayo de resistencia al hielo-deshielo de acuerdo a la norma UNE-CEN/TS 12390-9 (medida de pérdida de masa superficial). En paralelo a las medidas de descascarillamiento superficial se realizaron medidas de velocidad de pulso ultrasónico, para establecer la variación del módulo de elasticidad dinámico del material. También se realizaron mediciones en continuo, durante todos los ciclos, de deformación superficial del hormigón utilizando bandas extensométricas y sensores de fibra óptica. Los resultados obtenidos del ensayo de hielo-deshielo muestran, como cabía esperar, un mayor deterioro en el hormigón de referencia sin aireante. Los hormigones eran de resistencias características similares, con el mismo contenido de cemento, igual relación agua/cemento, si bien el hormigón autocompactante tenía una mayor cantidad de finos filler calizo) con el consiguiente refinamiento de la red porosa. De los resultados obtenidos, se determinó por un lado la viabilidad del uso de ensayos no destructivos, con posible implementación in situ, para determinar el daño del hormigón autocompactante y por otro la posibilidad de utilizar estas medidas de la deformación en el ensayo de hielo-deshielo en laboratorio con la ventaja de no tener que parar el ensayo para realizar las medidas de descascarillamiento de las probetas

Durabilidad del hormigón frente a los ciclos hielo-deshielo. Evaluación de dos tipos de hormigón.

El presente trabajo estudia el comportamiento de dos hormigones frente al ensayo de resistencia al hielo-deshielo de hormigones endurecidos. La incorporación de un aditivo aireante mejora de forma sensible el comportamiento del hormigón frente a este ensayo. Sin embargo, en hormigón pretensado con cordón adherente está prohibido el uso de aditivos aireantes. Una estrategia adecuada es emplear humo de sílice para mejorar la impermeabilidad del hormigón. En este trabajo se compara el comportamiento de un hormigón con aditivo aireante y otro con humo de sílice frente al ensayo de resistencia al hielo-deshielo. Además, estudia la viabilidad de emplear técnicas alternativas de medida del deterioro superficial: modificación de la velocidad de pulso ultrasónico y medida de la deformación superficial con galgas extensométricas. Ambas técnicas se muestran viables y aportan ventajas frente al peso de la masa superficial desprendida por descascarillamient

Deterioro del hormigón sometido a ciclos hielo-deshielo en presencia de cloruros

El deterioro del hormigón por ciclos hielo/deshielo en presencia de sales fundentes es causa frecuente de problemas en los puentes e infraestructuras en los países europeos. La resistencia del hormigón frente a este ataque se evalúa con la norma UNE-CENT/TS 12390-9. Esta norma emplea una solución de 3% de NaCl como medio de congelación. El deterioro se mide por la pérdida de masa superficial tras 28 ciclos hielo/deshielo. Este procedimiento de medida tiene algunos inconvenientes de orden práctico. Este artículo propone evaluar el déte rioro mediante el increm ento de deformación, con galgas extensométricas y mediante la modificación de la velocidad de pulsos ultrasónicos. El trabajo presenta los resultados correspondientes al ensayo de dos hormigones, uno con buen comportamiento frente al ensayo y el otro no. En ambos casos se constata experimentalmente la viabilidad y ventajas de las formas de medida propuestas. Los procedimientos propuestos captan el deterioro antes, permiten la medida en continuo y evitan tener que parar el ensayo para realizar las medida

Study of the damage evolution of the concrete under freeze-thaw cycles using traditional and non-traditional techniques

Some experiments have been performed to investigate the cyclic freeze-thaw deterioration of concrete, using traditional and non-traditional techniques. Two concrete mixes, with different pore structure, were tested in order to compare the behavior of a freeze-thaw resistant concrete from one that is not. One of the concretes was air entrained, high content of cement and low w/c ratio, and the other one was a lower cement content and higher w/c ratio, without air-entraining agent. Concrete specimens were studied under cyclic freeze-thaw conditions according to UNE-CENT/TS 12390-9 test, using 3% NaCl solution as freezing medium (CDF test: Capillary Suction, De-icing agent and Freeze-thaw Test). The temperature and relative humidity were measured during the cycles inside the specimens using embedded sensors placed at different heights from the surface in contact with the de-icing agent solution. Strain gauges were used to measure the strain variations at the surface of the specimens. Also, measurements of ultrasonic pulse velocity through the concrete specimens were taken before, during, and after the freeze-thaw cycles. According to the CDF test, the failure of the non-air-entraining agent concrete was observed before 28 freeze-thaw cycles; contrariwise, the scaling of the air-entraining agent concrete was only 0.10 kg/m 2 after 28 cycles, versus 3.23 kg/m 2 in the deteriorated concrete, after 28 cycles. Similar behavior was observed on the strain measurements. The residual strain in the deteriorated concrete after 28 cycles was 1150 m versus 65 m, in the air-entraining agent concrete. By means of monitoring the changes of ultrasonic pulse velocity during the freeze-thaw cycles, the deterioration of the tested specimens were assesse

5to. Congreso Internacional de Ciencia, Tecnología e Innovación para la Sociedad. Memoria académica

El V Congreso Internacional de Ciencia, Tecnología e Innovación para la Sociedad, CITIS 2019, realizado del 6 al 8 de febrero de 2019 y organizado por la Universidad Politécnica Salesiana, ofreció a la comunidad académica nacional e internacional una plataforma de comunicación unificada, dirigida a cubrir los problemas teóricos y prácticos de mayor impacto en la sociedad moderna desde la ingeniería. En esta edición, dedicada a los 25 años de vida de la UPS, los ejes temáticos estuvieron relacionados con la aplicación de la ciencia, el desarrollo tecnológico y la innovación en cinco pilares fundamentales de nuestra sociedad: la industria, la movilidad, la sostenibilidad ambiental, la información y las telecomunicaciones. El comité científico estuvo conformado formado por 48 investigadores procedentes de diez países: España, Reino Unido, Italia, Bélgica, México, Venezuela, Colombia, Brasil, Estados Unidos y Ecuador. Fueron recibidas un centenar de contribuciones, de las cuales 39 fueron aprobadas en forma de ponencias y 15 en formato poster. Estas contribuciones fueron presentadas de forma oral ante toda la comunidad académica que se dio cita en el Congreso, quienes desde el aula magna, el auditorio y la sala de usos múltiples de la Universidad Politécnica Salesiana, cumplieron respetuosamente la responsabilidad de representar a toda la sociedad en la revisión, aceptación y validación del conocimiento nuevo que fue presentado en cada exposición por los investigadores. Paralelo a las sesiones técnicas, el Congreso contó con espacios de presentación de posters científicos y cinco workshops en temáticas de vanguardia que cautivaron la atención de nuestros docentes y estudiantes. También en el marco del evento se impartieron un total de ocho conferencias magistrales en temas tan actuales como la gestión del conocimiento en la universidad-ecosistema, los retos y oportunidades de la industria 4.0, los avances de la investigación básica y aplicada en mecatrónica para el estudio de robots de nueva generación, la optimización en ingeniería con técnicas multi-objetivo, el desarrollo de las redes avanzadas en Latinoamérica y los mundos, la contaminación del aire debido al tránsito vehicular, el radón y los riesgos que representa este gas radiactivo para la salud humana, entre otros

Reducing the environmental impact of surgery on a global scale: systematic review and co-prioritization with healthcare workers in 132 countries

Abstract Background Healthcare cannot achieve net-zero carbon without addressing operating theatres. The aim of this study was to prioritize feasible interventions to reduce the environmental impact of operating theatres. Methods This study adopted a four-phase Delphi consensus co-prioritization methodology. In phase 1, a systematic review of published interventions and global consultation of perioperative healthcare professionals were used to longlist interventions. In phase 2, iterative thematic analysis consolidated comparable interventions into a shortlist. In phase 3, the shortlist was co-prioritized based on patient and clinician views on acceptability, feasibility, and safety. In phase 4, ranked lists of interventions were presented by their relevance to high-income countries and low–middle-income countries. Results In phase 1, 43 interventions were identified, which had low uptake in practice according to 3042 professionals globally. In phase 2, a shortlist of 15 intervention domains was generated. In phase 3, interventions were deemed acceptable for more than 90 per cent of patients except for reducing general anaesthesia (84 per cent) and re-sterilization of ‘single-use’ consumables (86 per cent). In phase 4, the top three shortlisted interventions for high-income countries were: introducing recycling; reducing use of anaesthetic gases; and appropriate clinical waste processing. In phase 4, the top three shortlisted interventions for low–middle-income countries were: introducing reusable surgical devices; reducing use of consumables; and reducing the use of general anaesthesia. Conclusion This is a step toward environmentally sustainable operating environments with actionable interventions applicable to both high– and low–middle–income countries

Deterioro del hormigón sometido a ensayos acelerados de hielo-deshielo en presencia de cloruros

El deterioro del hormigón por ciclos de hielo-deshielo en presencia de sales fundentes es causa frecuente de problemas en los puentes e infraestructuras en los países europeos. Los danos producidos por los ciclos de hielo-deshielo en el hormigón pueden ser internos, fundamentalmente la fisuracion y/o externos como el descascarillamiento (desgaste superficial por la acción ambiental), que se manifiestan principalmente en la disminución del modulo de elasticidad dinámico, la aparición de fisuras y el desprendimiento de laminas. Para el estudio del comportamiento del hormigón expuesto a la congelación y descongelación, existen diversos métodos de ensayo normalizados, que someten al material a ciclos acelerados que intentan reproducir el fenómeno natural. En este trabajo, para evaluar la resistencia superficial del hormigón frente al hielo-deshielo se ha utilizado la norma UNE-CENT/TS 12390-9 (CDF – Método alternativo). Esta norma emplea una disolución de cloruro sodico (NaCl) al 3% como medio de congelación. El deterioro se mide por la perdida de masa superficial tras 28 ciclos de hielo-deshielo. Este ensayo tiene indudables ventajas, pero también algún inconveniente, como es el procedimiento de medida del deterioro del material. Esta investigación propone evaluar la evolución del deterioro del hormigón debido a los ciclos de hielo-deshielo mediante el incremento de la deformación superficial y la modificación de la velocidad de pulsos ultrasónicos. Se han sometido probetas de hormigones con diferente estructura porosa al ensayo de resistencia al hielo-deshielo y se han caracterizado las principales propiedades del hormigón en estado fresco y endurecido, además se han realizado algunos ensayos de durabilidad, antes y después del ensayo, para conocer el efecto de los ciclos de hielo-deshielo en esas propiedades. Durante el ensayo de hielo-deshielo se han realizado mediciones de variables como la humedad y la temperatura en el interior de las probetas con sensores embebidos. La deformación superficial del hormigón se ha medido utilizando bandas extensometricas y sensores de fibra óptica. La velocidad de pulso ultrasonico (VPU) en las probetas de hormigón también se ha medido utilizando diferentes métodos y equipos para establecer la variación del modulo de elasticidad dinámico del material. El trabajo presenta los resultados correspondientes a los ensayos realizados en una amplia campana experimental con siete dosificaciones diferentes de hormigón para estudiar su comportamiento frente al hielo-deshielo. Los hormigones con aditivo aireante presentaron alta resistencia al hielo-deshielo, mientras que los que no tenían aditivo aireante tuvieron mayor deterioro. También se estudio el hormigón con humo de silice y sin aditivo aireante, debido a que en el hormigón pretensado con cordon adherente esta prohibido el uso de aditivos aireantes y una estrategia adecuada es emplear humo de silice para mejorar la impermeabilidad del hormigón. Los resultados obtenidos mostraron que el descascarillamiento esta relacionado con el aumento de la deformación superficial del hormigon y con la reducción del modulo de elasticidad dinámico relativo, calculado a partir de la velocidad de pulso ultrasonico. De esta forma se constata experimentalmente la viabilidad y ventajas de las medidas no destructivas propuestas, las cuales captan el deterioro del hormigón antes de que finalice el ensayo, permiten la medicion en continuo y evitan tener que detener el ensayo para realizar las medidas. Con los ensayos realizados ha sido posible estudiar el efecto del hielo-deshielo en el hormigón. Las principales propiedades mecánicas del hormigón no se ven seriamente afectadas durante el ensayo debido a que el dano producido es solamente superficial. Con la monitorizacion de la humedad y la temperatura en el interior del hormigón, se ha comprobado que una mayor capacidad de transporte de liquido en el hormigón puede generar mayor deterioro. La permeabilidad del hormigón aumenta por los ciclos de hielo-deshielo debido a la fisuracion interna. El uso de humo de silice como adición al hormigón resulta adecuado para sustituir el aditivo aireante, pero a largo plazo puede tener un deterioro mayor que el hormigón con aire ocluido. Con el objeto de poder estudiar la incidencia real de los ciclos de hielodeshielo en las estructuras construidas a lo largo del tiempo, se ha realizado una inspección visual de dos puentes construidos hace mas de veinte y cincuenta anos, respectivamente, y situados en zonas con solicitaciones de hielo-deshielo y uso frecuente de sales fundentes. Se han extraido probetas testigo de los puentes y sobre ellas se realizaron ensayos para conocer la resistencia a compresión, la porosidad y distribución porosa, asi como el grado de deterioro de los hormigones por la penetración de cloruros. El trabajo realizado pone de manifiesto la viabilidad y ventajas del uso de técnicas de medida no destructivas para evaluar el deterioro del hormigón frente a ciclos de hielo-deshielo. 1. ABSTRACT Concrete deterioration due to freeze-thaw cycles in the presence of de-icing salts is a frequent cause of problems in concrete bridges and other civil infrastructures in Europe. Concrete damage generated by freeze-thaw cycles can be internal, mainly by cracking and/or external, like scaling (wear surface by environmental action), producing a loss of the dynamic modulus of elasticity, cracking and the removal of small flakes of material. There are many standard tests to study the behavior of concrete exposed to freezing and thawing. In these tests, the concrete is subjected to accelerated cycles that try to reproduce the natural phenomenon. In this Thesis, in order to assess the superficial concrete resistance to freeze-thaw, the standard test UNE-CENT/TS 12390-9 (CDF – Altenative method) has been used. This method uses a 3% sodium chloride solution (NaCl) as a freezing medium. The damage is measured by the loss of superficial mass after 28 freeze-thaw cycles. This test has valuable advantages but also some drawbacks, like the procedure for measuring the material damage. This research proposes to assess the concrete damage evolution caused by the freeze-thaw cycles using the increase of the superficial strain and the variation of the ultrasonic pulse velocity measurements. Concrete specimens with different porous structures were tested according to the freeze-thaw test and the main concrete properties in fresh and hard state were obtained. Also, some durability tests were performed before and after the freeze-thaw test, in order to assess the effect of the cycles in those properties. During the freeze-thaw test, the humidity and temperature inside the concrete were obtained using embedded sensors. The surface strain was measured using strain gages and fiber optic sensors. The ultrasonic pulse velocity (UPV) measurements were obtained through the concrete specimens by means of different methods and equipments in order to assess the variation of the material’s dynamic modulus of elasticity. This Thesis presents the results of the tests performed in a wide experimental programme with seven different concrete mixes in order to study their behavior against freeze-thaw attack. The air-entraining concretes showed high freeze-thaw resistance, while the non air-entraining concretes were more affected by the cycles. The silica fume and non air-entraining concrete were also studied, because the use of air-entrained admixtures is forbidden on prestressed concrete with adhesive bead and an appropriate strategy is to use silica fume in order to improve the impermeability of concrete. The results showed that the scaling of concrete is related to the increase of its surface strain and to the reduction of the dynamic modulus of elasticity, calculated with the ultrasonic pulse velocity measurements. These results give experimental evidence of the feasibility and the advantages of the proposed nondestructive measures, which capture the deterioration of concrete before the end of the test, allowing the continuous measurement and avoiding having to stop the test for measurement. The tests performed in this Thesis allowed to study the effect of freeze-thaw in concrete. The main mechanical properties of concrete were not seriously affected during the test because the damage was only superficial. With the monitoring of humidity and temperature inside the concrete, it was found that a higher fluid transport capacity in concrete can lead to further deterioration. The permeability of concrete was increased by freeze-thaw cycles due to internal cracking. The use of silica fume as an addition in a concrete mix is suitable to replace the air-entraining admixture, but in the long term, it may suffer further deterioration in comparison to the airentrained concrete. In order to study the real impact over time of freeze-thaw cycles in concrete structures, visual inspections were made and cores for durability test were taken from two bridges built more than twenty and fifty years ago, and located in areas with freeze-thaw solicitations and frequent use of de-icing salts. Some test to assess the compressive strength, the porosity and the deterioration caused by chloride penetration in concrete, were performed. This Thesis shows the feasibility and the advantages of using non-destructive measurement techniques for assessing the deterioration of concrete against freeze-thaw cycles

Viabilidad técnica y económica del uso del concreto reciclado como agregado

Magíster en Ingeniería CivilMaestrí