programa final y libro de abstractscrapulas.net/.../06/libro-de-abstracts-jjcmt-2018.pdf ·...
TRANSCRIPT
I Jornadas de Jóvenes Científicos en
Materiales de Construcción
18‐19 de junio 2018
E. T. S. Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de la UPM
Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja
Instituto de Cerámica y Vidrio
PROGRAMA FINAL Y
LIBRO DE ABSTRACTS
BIENVENIDA
Madrid, junio de 2018
Celebramos las I Jornadas de Jóvenes Científicos en Materiales de Construcción, en donde por primera vez, la Real Sociedad Española de Química (RSEQ) apoya esta iniciativa junto con la inestimada ayuda de la Real Sociedad de Cerámica y Vidrio (SECV).
Estas jornadas están dirigidas a todos aquellos miembros de la comunidad científica, estudiantes, técnicos e investigadores, que estén interesados en los nuevos avances de los materiales empleados en el sector de la construcción, con el objeto de ampliar sus conocimientos, exponer los resultados de sus investigaciones, o simplemente introducirse en el mundo de la investigación.
El programa incluye cinco sesiones de interés general, que abordan temas de actualidad en el campo de la investigación en los materiales de construcción. También habrá sesiones temáticas y comunicaciones en forma de póster. Finalmente, en esta edición se entregará un premio a la mejor presentación oral (patrocinado por la SECV).
Queremos agradecer el apoyo de las Instituciones, entidades colaboradoras, y muy particularmente a la Escuela de Caminos, Canales y Puertos de la Universidad Politécnica de Madrid por las facilidades dadas para que hablemos de ciencia e ingeniería en un marco incomparable y con un ambiente acogedor.
Desde el Comité Organizador queremos expresar nuestro profundo agradecimiento por el esfuerzo realizado al Comité Científico de estas I Jornadas de Jóvenes Científicos en Materiales de Construcción. Y de nuevo nuestro agradecimiento a todos los participantes, porque, al fin y al cabo, vosotros hacéis posible estas Jornadas.
¡A tod@s, bienvenidos y muchas gracias!
Saludos Comité organizador de las I Jornadas de
Jóvenes Científicos en Materiales de Construcción
La Sociedad Española de Cerámica y Vidrio (SECV) es una asociación no lucrativa, constituida en 1960, cuyo fin es fomentar el avance técnico de las industrias de la cerámica y el vidrio, y estimular su crecimiento y mejora mediante la investigación y la difusión del conocimiento científico, técnico y artístico en estos campos. La SECV apoya a sus socios y promueve su participación en eventos que tengan por objeto la enseñanza, el estudio y la aplicación del conocimiento científico a los materiales cerámicos y vítreos en España.
En este sentido, la SECV patrocina y publicita desde su web (www.secv.es) y en redes sociales (@SocEspCeramVidr) la celebración de cursos a demanda de sectores industriales y académicos concretos, y en los últimos años ha celebrado eventos internacionales, como el 14th Congress of the European Ceramic Society, Toledo, 2015. La SECV también participa en redes científicas y fondos de financiación para promover la movilidad internacional de estudiantes e investigadores (http://ecers.org/).
Por ello, en las I Jornadas de Jóvenes Científicos en Materiales de Construcción queremos hacerte participe de los importantes beneficios que conlleva ser socio de la SECV, documentarte sobre su organización y sus fines, y exponer las ventajas e iniciativas que tenemos en marcha, y que están enfocadas a tu participación, tanto si eres estudiante, joven licenciado y joven doctor, o simplemente tienes una relación profesional y/o académica con la Cerámica y el Vidrio.
Saludos Sociedad Española de Cerámica y Vidrio
La Real Sociedad Española de Química (RSEQ) (http://www.rseq-stm.es/inicio/) es una sociedad científica española dedicada al desarrollo y divulgación de la Química, tanto en su aspecto de ciencia pura como en el de sus aplicaciones. Tiene su origen en 1980 tras la escisión de la Real Sociedad Española de Física y Química que a su vez fue fundada en 1903.
La finalidad de la RSEQ es “facilitar el avance y la mejora de la actividad científica, docente, investigadora y profesional en el campo de las Ciencias Químicas y la Ingeniería Química”. La Química es una actividad económica y académica de gran fortaleza que se refleja en un pujante sector industrial, un gran número de centros de investigación públicos y privados de referencia y un conjunto de Universidades públicas en la que las enseñanzas en Química, Ingeniería Química y otras disciplinas afines están bien representadas. Todo ello implica un gran número de profesionales de la Química desarrollando su actividad en entidades privadas e instituciones públicas de la Comunidad de Madrid. Además, pretendemos que la misma sea un lugar de información y formación para los estudiantes, tanto en los niveles universitarios como en la enseñanza secundaria, en este último caso contando con la necesaria colaboración de los docentes implicados.
Desde la RSEQ se apoya iniciativas tales como la organización de estas I Jornadas de Jóvenes Científicos en Materiales de Construcción con el fin de fomentar la química, la ciencia y la investigación entre los más jóvenes.
Saludos Real Sociedad Española de Química
COMITÉ ORGANIZADOR
Dr. Manuel Torres Carrasco Instituto de Cerámica y
Vidrio (ICV-CSIC) Dra. Mª José Sánchez Herrero Instituto de Ciencias de la
Construcción Eduardo Torroja (IETcc-CSIC)
Dr. Miguel Ángel de la Rubia Universidad Politécnica de Madrid (UPM)
Dra. Encarnación Reyes Universidad Politécnica de Madrid (UPM)
COMITÉ CIENTÍFICO
Prof. José Francisco Fernández ICV-CSIC Dra. Amparo Moragues Terrades UPM Dra. Ana Fernández Jiménez IETcc-CSIC Dr. Julián Jiménez Reinosa ICV-CSIC Dra. Esther Enríquez Pérez Vidres-ICV-CSIC Dr. Eloy Asensio de Lucas IETcc-CSIC Dra. Begoña Ferrari ICV-CSIC-SECV Dra. Paula Mª Carmona IETcc-CSIC Dr. Álvaro Fernández Pérez IETcc-CSIC Dra. Inés García Lodeiro IETcc-CSIC Dra. Jessica Giró Paloma Universitat de Barcelona Dr. Jaime Gálvez Ruíz UPM Dra. Cristina G. Argiz Lucio UPM Dr. Alejandro Enfedaque Díaz UPM D. Marcos García Alberti UPM D. Álvaro Picazo Iranzo UPM Dª. Paula Villanueva Llauradó Universidad Rey Juan Carlos
PROGRAMACIÓN
I Jornadas de Jóvenes Científicos en Materiales de Construcción 18-19 de junio, 2018
Programación I Jornadas Jóvenes Científicos en
Materiales de Construcción
Lunes, 18 de junio
8:30-9:00 Recogida de documentación 9:00-9:30 Presentación y bienvenida 9:30-9:50 Sociedad Española de Cerámica y Vidrio, SECV Dra. Begoña Ferrari, ICV / SECV 9:50-10:10 Conferencia invitada: Comportamiento reológico de
cementos y hormigones activados alcalinamente. Nuevos retos, Prof. Dra. Francisca Puertas, IETcc-CSIC
Sesión I - SISTEMAS CON ADICIONES SECUNDARIAS
Chair: Dr. Álvaro Fernández-IETcc-CSIC 10:10-10:30 Keynote: Empleo de residuos de construcción y
demolición como adición puzolánica en el diseño de nuevos cementos de bajo y muy bajo calor de hidratación, Dr. Eloy Asensio de Lucas, IETcc-CSIC
10:30-10:45 Cementos eco-eficientes elaborados con residuo de la
minería de carbón: comportamiento y propiedades, Laura Caneda, IETcc-CSIC
10:45-11:00 Evaluación del efecto de diferentes tipos de nanotubos de
carbono en las propiedades del cemento, Alicia Páez Pavón, IMDEA/Universidad Europea
11:00-11:15 Morteros funcionales de cemento-cal con PCM para la
rehabilitación de fachadas, Cynthia Guardia, UAH 11:15-11:30 Compuestos de CAC y No-Tejidos de lino para aplicaciones
en fachadas ventiladas, Laura González, UPC 11:30-12:00 Descanso - Coffee Break – Sesión de posters 12:00-12:20 Conferencia invitada: ALCONPAT, Dr. Prof. Pedro Garcés
Terradillos, Universidad de Alicante
I Jornadas de Jóvenes Científicos en Materiales de Construcción 18-19 de junio, 2018
Sesión II - APLICACIONES EN CONSTRUCCIÓN E INGENIERÍA
Chair: Dr. Jaime Gálvez – UPM 12:20-12:40 Keynote: Method of rapid assesment of TiO2 construction
materials photocatalytic activity, Dra. Eva Jiménez, IETcc-CSIC
12:40-12:55 Ensayos no normalizados para evaluar el comportamiento
estructural del hormigón reforzado con fibras de poliolefina, Álvaro Picazo Iranzo, UPM
12:55-13:10 Análisis del ciclo de vida de materiales de construcción
mediante empleo de modelos BIM (Building Information Materials) en viviendas sostenibles, Lázuli Fernández, Universidad de Jaén
13:10-13:25 Revisión de los avances recientes en sistemas de anclajes
de FRP para refuerzos con fibras de carbono, Adriana Cortez, UPM
13:25-13:40 Nanotecnología aplicada para la mejora de la
sostenibilidad de hormigones autocompactantes, Hugo Varela, UAH
13:40-13:55 Optimización de la matriz del hormigón de ultra altas
prestaciones reforzado con fibras, Julio A. Paredes, UPM 14:00-15:30 Comida Sesión III - QUÍMICA DEL CEMENTO
Chair: Dr. Manuel Torres Carrasco - ICV-CSIC
15:30-15:50 Keynote: Hacia la búsqueda de un cemento resistente a la
formación de taumasita, Dra. Paula Mª Carmona Quiroga, IETcc-CSIC
15:50-16:05 Ternesita en cementos con huella de carbono reducida,
Myriam Montes, IETcc-CSIC 16:05-16:20 The effect of M1 and M3 polymorph on the hydration of
cement, using Rietveld analysis, Dounia Tiamsamani, University of Moulay Ismail / Universidad de Málaga
16:20-16:35 Hidratación de las fases del clinker en presencia de
Na2SO4, Dra. Mª José Sánchez Herrero, IETcc-CSIC 16:35-16:50 Modificaciones microestructurales del cemento por efecto
de la irradiación con láser continuo de CO2, Moisés Martín, Instituto de Estructura de la Materia
I Jornadas de Jóvenes Científicos en Materiales de Construcción 18-19 de junio, 2018
16:50-17:05 Influencia de la composición del tipo de cemento en la
incorporación de Al en la estructura del gel C-S-H, Álvaro Fernández, IETcc-CSIC
17:05-17:20 Influencia de aditivos superplastificantes en el
comportamiento reológico e hidratación de cementos con nanosílice, Ángela Moreno, UPM
Martes, 19 de junio
Sesión IV - DURABILIDAD
Chair: Prof. Amparo Moragues - UPM 9:30-9:50 Keynote: Aceros inoxidables de refuerzo frente a la
corrosión por cloruros. Austeníticos clásicos y dúplex, Dra. Alicia Pachón, IETcc-CSIC
9:50-10:05 Influencia de acción combinada de procesos de lixiviación
y hielo-deshielo en la interacción del hormigón con aguas agresivas, Kristina Villar, IETcc-CSIC
10:05-10:20 Durabilidad de hormigones reciclados con áridos
provenientes de vía, José Adolfo Sainz-Aja, LADICIM/Universidad de Cantabria
10:20-10:35 Evolución de las propiedades termofísicas de los
componentes del hormigón a alta temperatura, Tamara Lucio Martín, IETcc-CSIC
10:35-10:50 Estudio de la eficacia de inhibidores de corrosión en la
preparación del hormigón armado, Andrés Bonilla, UPM 10:50-11:05 Estudio de la velocidad de corrosión del acero en morteros
y disolución en presencia de cloruros y sulfatos, Pietro Cameli, UPM
11:05-11:20 Durabilidad de morteros con adiciones puzolánicas
sumergidos en agua de mar a edades iniciales de curado, Ramiro García, SIKA
11:20-11:50 Descanso - Coffee Break – Sesión de posters 11:50-12:10 Conferencia invitada: Cementos del pasado que miran al
mañana, Dr. Ángel Palomo, IETcc-CSIC
I Jornadas de Jóvenes Científicos en Materiales de Construcción 18-19 de junio, 2018
Sesión V - NUEVOS MATERIALES ECO-EFICIENTES Y SOSTENIBLES Chair: Dr. Manuel Torres Carrasco ICV-CSIC
12:10-12:30 Keynote: Inmovilización de residuos nucleares en cementos de fosfato, Dra. Inés García Lodeiro, IETcc-CSIC
12:30-12:45 Cementos de fosfato de magnesio como material ligero,
Alex Maldonado, Universitat de Barcelona 12:45-13:00 Cementos alcalinos híbridos con adiciones de caliza,
Guadalupe Millán, IETcc-CSIC 13:00-13:15 Efecto del pH en la hidratación de cementos
sulfoaluminosos-belíticos, Luis Urbano Durlo, IETcc-CSIC 13:15-13:30 Entrega de premio y clausura
ABSTRACTS
Empleo de residuos de construcción y demolición como adición puzolánica en el diseño de nuevos cementos de bajo y muy bajo calor de hidratación
Eloy Asensio1, Laura Caneda1, César Medina2, Moisés Frías1, María Isabel Sánchez de Rojas1
1Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC) 28033 Madrid
2 Universidad de Extremadura, Unidad asociada UEX-CSIC, INTERRA, 10003 Cáceres
Corresponding author: e-mail: [email protected]
Abstract
En el hormigón en masa, debido a las cantidades tan grandes de cemento que se emplean y a la naturaleza exotérmica de las reacciones que tienen lugar durante su hidratación, cobra especial importancia el control y evaluación del calor de hidratación desarrollado con la finalidad de prevenir futuros problemas de durabilidad en las estructuras.
Este trabajo describe el diseño de nuevos cementos eco-eficientes a partir de la incorporación de residuos de construcción y demolición (CDW) de base cerámica en distintos porcentajes. Los nuevos cementos (CDWC) se caracterizan desde el punto de vista puzolánico, y se evalúa el calentamiento y el calor de hidratación desarrollado en base a un método semi-adiabático recogido en la normativa europea. La incorporación de CDW provoca una reducción en la velocidad de calentamiento sufrido por los morteros, así como una disminución en las temperaturas máximas alcanzadas, disminuciones, que adquieren mayor importancia a medida que aumenta el porcentaje de residuo que se incorpora.
Así, la incorporación de CDW permite el diseño de cementos de bajo y muy bajo calor de hidratación abriendo una vía de utilización para el hormigón en masa o para masas muy ricas en cemento cuyo calor desarrollado puede provocar efectos nocivos en la durabilidad.
Graphical Abstract
y = -0.0273x2 - 0.6772x + 314.35R² = 0.9922
0
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
330
360
0 10 20 30 40 50 60 70
Calor de hidratación (J/g)
Incorporación de CDW (%)
Cementos eco-eficientes elaborados con residuo de la minería de carbón: comportamiento y propiedades
Laura Caneda-Martínez 1, Moisés Frías 1, Mª Isabel Sánchez de Rojas 1, Eloy Asensio 1, César Medina2
1 Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (IETcc-CSIC), C/ Serrano Galvache, 4, 28033 Madrid, España
2 Universidad de Extremadura (UEX-CSIC, Unidad asociada SOSMAT), Escuela de Ingeniería Civil, Avda. de la Universidad, s/n, 10071 Cáceres, España
Corresponding author: e-mail: [email protected]
Abstract
La fabricación de cemento se encuentra indudablemente asociada a un elevado coste ambiental. El uso de adiciones puzolánicas ha demostrado ser una de las formas más sencillas y eficientes para incrementar la sostenibilidad del proceso. Sin embargo, el extremado crecimiento en la demanda de cemento que ha tenido lugar en las últimas décadas ha intensificado la necesidad de búsqueda de adiciones alternativas a las utilizadas tradicionalmente. En este contexto, se han desarrollado prometedoras líneas de investigación centradas en la reutilización de residuos industriales de base arcillosa. En este trabajo se estudia el empleo de residuos arcillosos procedentes de la explotación de minas de carbón como adición al cemento. Para ello, se ha llevado a cabo un proceso de activación térmica (600oC/2h) para la transformación de la caolinita en metacaolinita, puzolana altamente reactiva, con los consiguientes beneficios sociales y medioambientales. Una vez obtenido el producto, se valora las propiedades puzolánicas de esta metacaolinita reciclada en un sistema puzolana/cal. A continuación, se evalúa el comportamiento físico- mecánico de las pastas y morteros preparados con sustituciones parciales de cemento por de residuo de carbón activado (20 y 50%). Finalmente, como las adiciones puzolánicas implican variaciones importantes en la microestructura y composición química del sistema y, por tanto, pueden afectar sustancialmente a la capacidad de penetración de agentes externos agresivos, se investiga su resistencia frente a agentes agresivos ricos en CO2 y cloruros. Los resultados obtenidos reflejan la viabilidad de utilizar estos residuos industriales como materia prima en la construcción como eje principal para la mejora de la sostenibilidad y Economía Circular. Agradecimientos Los autores agradecen al MINECO-FEDER (BIA-2015-65558-C3-1,2,3-R) y al Subprograma Estatal de Formación/FSE (BES-2016-078454) por su financiación, así como a la Sociedad Anónima Hullera Vasco-Leonesa, Sika (Madrid) y el IECA por su apoyo en este trabajo.
Evaluación del efecto de diferentes tipos de nanotubos de carbono en las propiedades del cemento
Alicia Páez-Pavón1, Felipe Asenjo1, Alberto Galindo1, Mohammed H. Alanbari1, José A. Caballero1, M. Isabel Lado Touriño1, Arisbel Cerpa1, Andrea García-Junceda2
1 Universidad Europea de Madrid, Escuela de Arquitectura, Ingeniería y Diseño, C/ Tajo s/n, 28670, Villaviciosa de Odón, Madrid
2 Instituto IMDEA Materiales, C/ Eric Kandel, 2, Tecnogetafe, 28906, Getafe, Madrid Corresponding author: e-mail: [email protected]
Graphical Abstract
Abstract La incorporación de nanotubos de carbono (CNT) a los materiales de construcción ha suscitado un gran interés en los últimos años. Al añadir este tipo de nanoestructuras a materiales como el cemento, se consigue un aumento en las propiedades mecánicas, eléctricas y térmicas, sin modificar el peso del material. Sin embargo, la adición de nanotubos de carbono a la pasta de cemento modifica otras propiedades como la viscosidad y la absorción de agua, lo que afecta a la trabajabilidad del material. En este estudio, se ha evaluado el efecto de la incorporación de diferentes tipos y contenidos de nanotubos de carbono en la viscosidad de la pasta de cemento, así como en la hidratación del material y en sus propiedades mecánicas. Las propiedades reológicas de la pasta de cemento se han evaluado mediante reometría rotacional. El efecto del refuerzo en el proceso de hidratación del cemento ha sido evaluado mediante análisis termogravimétrico. Además, se han realizado ensayos de compresión y tracción indirecta y se ha observado la microestructura de las diferentes muestras mediante microscopía electrónica de barrido. Finalmente, el estudio ha sido completado con resultados de modelización molecular, en los que se evalúa el efecto de la adición de un dispersante.
Morteros funcionales de cemento-cal con PCM para la rehabilitación de fachadas
C. Guardia1, G. Barluenga2, I. Palomar3 1 Departamento de Arquitectura, Universidad de Alcalá, Madrid, España. Estudiante de doctorado. 2 Departamento de Arquitectura, Universidad de Alcalá, Madrid, España. Doctor. Profesor Titular.
3 Departamento de Arquitectura, Universidad de Alcalá, Madrid, España. Doctor. PDI Corresponding author: C. Guardia e-mail: [email protected]
Abstract Actualmente existe una constante búsqueda de nuevos materiales para la mejora de la eficiencia energética de los edificios existentes según los estándares establecidos. Algunos autores han desarrollado nuevos morteros funcionales para la mejora del comportamiento térmico de los edificios a través de sus fachadas1. Estos materiales, compuestos en base cemento-cal incluyen la adición de materiales como fibras de celulosa y áridos ligeros dotando al material de la capacidad de aislante térmico. Así mismo, existen materiales como los Materiales de Cambio de Fase o PCM cuya principal característica es su capacidad de acumular o liberar energía a través del cambio de fase (sólido–líquido) a una determinada temperatura2. Este trabajo plantea una investigación sobre morteros funcionales en base cemento–cal con la adición de fibras de celulosa, áridos ligeros y PCM en diferentes cantidades, para la mejora del comportamiento térmico de fachadas de edificios. Para ello, se han diseñado y evaluado 12 dosificaciones física, mecánica y térmicamente. Se ha estudiado el comportamiento térmico del material a diferentes temperaturas e incorporado en una solución constructiva, utilizando técnicas no destructivas, como flujo de calor, ultrasonidos y sensores de temperatura. Los primeros resultados muestran diferencias físico-mecánicas y térmicas debido no sólo a la adición del PCM, sino que también al efecto del PCM con los otros componentes que forman la mezcla. Igualmente se observan diferencias en el comportamiento térmico según las condiciones de temperatura a la que esté sometido el material debido al calor latente absorbido o cedido por el PCM en los procesos de calentamiento y enfriamiento respectivamente.
1Palomar, I.; Barluenga, G.; Puentes, J.; Lime-cement mortars for coating with improved thermal and acoustic performance. Construction and Building Materials, 2015, 75, 306-314, ISSN 0950-0618. 2 Cabeza, L.F.; Barreneche, C.; Castell, A.; de Garcia, A. et al.; Materials used as PCM in thermal energy storage in building: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2011, 15, 3, 1675-1695, ISSN 1364-0321.
Graphical Abstract
Esquema dosificaciones y primeros resultados: Calorimetría DSC y Evaluación de Flujo térmico.
Compuestos de CAC y No-Tejidos de lino para aplicaciones en fachadas ventiladas
Laura González-López1, Heura Ventura1, Ferran Parés1, Josep Claramunt2, Mònica Ardanuy1*
1Departament de Ciència Materials i Enginyeria Metal·lúrgica. Universitat Politècnica de Catalunya 2 Departament d’Enginyeria Agroalimentaria i Biotecnologia, Universidat Politècnica de Catalunya.
Corresponding author: e-mail: [email protected]
Abstract
La creciente conciencia medioambiental está impulsando investigaciones para mejorar la eficiencia energética del sector de la construcción a través del desarrollo de soluciones constructivas más eficientes y materiales de construcción más respetuosos con el medio ambiente. En este contexto, el objetivo del proyecto COMPOFIBRACEM1 es el desarrollo de soluciones constructivas con nuevos materiales de alta resistencia, ductilidad, flexibilidad y durabilidad fabricados con materiales y procesos ecológicos de bajo coste.
Con este fin, nuestro grupo de investigación está desarrollando materiales compuestos de cemento reforzado con telas no tejidas de fibra vegetal para aplicaciones en placas de fachadas ventiladas. En este sentido, ya se han conseguido fabricar compuestos reforzados con no tejidos de lino con buenas propiedades mecánicas2 y aceptable durabilidad al envejecimiento acelerado3.
En este trabajo se pretende incrementar la durabilidad de los compuestos a través de dos estrategias: tratando las fibras (mediante la eliminación de componentes no celulósicos para disminuir la absorción del agua y modificándolas superficialmente con aceites vegetales para protegerlas de los cambios de humedad) y utilizando una matriz que ataque menos las fibras celulósicas (cemento de aluminato de calcio –CAC- en vez del tipo Portland).
Los resultados muestran como el uso del CAC mitiga la degradación de las fibras independientemente del tratamiento de las mismas dando lugar a compuestos con elevada durabilidad al envejecimiento acelerado. Además, se ha encontrado que los no tejidos en los que se han eliminado componentes no celulósicos son los que dan lugar a compuestos con mejores prestaciones mecánicas.
1 COMPOFIBRACEM. Ardanuy, M. et al. BIA 2014-59399-R. MINECO. Gobierno de España. 2 Claramunt, J; Ventura, H; Fernández-Carrasco, L.J; Ardanuy, M. Materials 2017, vol. 10 (2), 1-13. 3 Ardanuy, M; Claramunt, J; Toledo Filho, R. Construccion & Building Materials 2015, vol. 79, 115-128.
Method of Rapid Assessment of TiO2 Construction Materials Photocatalytic Activity
Eva Jiménez Relinque1, Marta Castellote Armero1 1 Institute of Construction science Eduardo Torroja – IETcc – CSIC, Serrano Galvache, 4, 28033,
Madrid, Spain Corresponding author e-mail: [email protected] and [email protected]
Abstract Although photocatalytic construction materials show good prospects, an ideal method to assess the photocatalytic activity is still not available and some crucial drawbacks must be solved: (i) The currently used methods are related to the ability to remove specific contaminants (mainly NOx and Rhodamine B); (ii) differ in many experimental parameters which makes it hard to compare experimental results;(iii) require expensive equipment and are very time consuming. In this context, this research deals with the developed of new procedures for assessing the photocatalytic activity of TiO2 construction materials based on the detection of active species formed during the photo-activation process, and to contribute, as far as possible, to solve the drawbacks of current standards. Specifically, the Terephthalic Acid (TA) Fluorescence (FL) probe method allows quantifying the photocatalytic OH• formed in the bulk solution. The application of the TA-FL probe method on photocatalytic construction samples has allowed to obtain a new concept of photocatalytic activity measurements, the “OH• production rate”, which allows the comparison between the samples independently of a specific contaminant. A good relationship of photocatalytic efficiency results between the developed method with NOx degradation tests was observed, which is of particular importance to extrapolate directly the photocatalytic results of TA-FL probe method to NOx degradation tests, which this are generally considered as the standard reference tests for determination of photocatalytic activity on photocatalytic construction materials. In addition, the potential to “simple-to-use”, the short timescale involved, and inexpensive measurements give the developed test significant advantages over conventional photoactivity tests.
Graphical Abstract
NO3-
e-
VB
h+
CB
OH•
O2
O2
•-
NO2
NO3-
NO
NO2
UV-Vis TA
TAOH
Hydroxyl quatification
Fluorescence probe
method
Ensayos no normalizados para evaluar el comportamiento estructural del hormigón reforzado con fibras de poliolefina
Álvaro Picazo1, Marcos G. Alberti2, Alejandro Enfedaque2, Jaime C. Gálvez2 1Departamento de Tecnología de la Edificación, E.T.S. de Edificación, Universidad Politécnica de
Madrid. Avda. Juan de Herrera, 6, 28040, Madrid, España. 2 Departamento de Ingeniería Civil: Construcción, E.T.S. de Ingenieros de Caminos, Canales y
Puertos, Universidad Politécnica de Madrid. C/ Profesor Aranguren, s/n, 28040, Madrid, España. Corresponding author: e-mail: [email protected]
Abstract
El hormigón reforzado con fibras (HRF) evita el comportamiento frágil del hormigón. Además de las fibras de acero, empleadas desde hace más de 50 años, las nuevas macro-fibras (ø ≥ 0,3 mm) de poliolefina han demostrado que pueden conseguir resistencias residuales a tracción análogas, haciendo posible su uso estructural conforme a las normativas, y pudiendo sustituir parcial o totalmente a la armadura tradicional de barras de acero. Los requisitos de resistencia exigidos por las normativas están basados en ensayos normalizados a tracción por flexión, obteniendo de éstos los valores a emplear en el cálculo estructural. El objetivo del presente trabajo fue evaluar el comportamiento a tracción y cortante del hormigón reforzado con fibras de poliolefina (HRFP) en base a ensayos no normalizados de tipo uniaxial y “push-off”, tanto a tracción directa como a cortante. Para conseguir este objetivo se empleó hormigón de resistencia moderada a compresión reforzado con fibras de poliolefina de 48 mm de longitud y con dosificaciones de 6 y 7,5 kg/m3. Las probetas para la campaña experimental se obtuvieron de las mitades restantes de ensayos normalizados a flexión. Además, los ensayos fueron complementados mediante técnicas de vídeo-extensometría que permitieron obtener los patrones de fisuración de las probetas. Los resultados obtenidos mediante ensayos no normalizados evidenciaron un notable comportamiento a tracción y cortante del HRFP, lo que ratifica el favorable uso estructural de este tipo de fibras como refuerzo del hormigón.
Graphical Abstract
Análisis del Ciclo de Vida de materiales de construcción mediante empleo de modelos BIM (Building Information Modeling) en viviendas sostenibles
Lázuli Fernández Lobato C/Pedro Poveda, 15, 3ºD. 23700 Linares (Jaén)
Corresponding author: e-mail: [email protected]
Abstract
La eficiencia en la gestión de recursos, cada vez más escasos, se abre paso tras una época en que se asumía que los recursos eran inagotables. De este contexto surge una de las herramientas más reconocidas por la comunidad científica en la actualidad: el Análisis del Ciclo de Vida (ACV), que permite conocer de una forma objetiva el impacto ambiental de los bienes de consumo para atender a un desarrollo sostenible minimizando los efectos medioambientales nocivos. Además, las potentes posibilidades de los modelos BIM (Building Information Modeling) en edificación, han permitido la cuantificación del material y su consecuente impacto medioambiental derivado del proceso constructivo en un edificio. En el trabajo se estudian las mejores viviendas, con alto grado de prefabricación y aislamiento térmico, propuestas en la competición internacional “Solar Decathlon”, un concurso de arquitectura donde se premia a los prototipos de vivienda sostenible proyectados por distintas universidades de todo el mundo. Las conclusiones del estudio muestran el impacto que produce cada material de cada modelo en cuanto a su potencial de calentamiento global y la energía consumida por ellos durante todo su ciclo de vida. Se destaca el excesivo empleo de la madera, y la gran cantidad de aislante térmico como los mayores responsables del impacto producido en su etapa de fabricación. El análisis de su demanda energética, reflejan qué geometría y diseño son más efectivos para generar una buena estrategia pasiva de ahorro energético.
Graphical Abstract
Revisión de los avances recientes en sistemas de anclajes de FRP para refuerzos con fibras de carbono
Adriana Cortez1, Jaime Fernández1, Paula Villanueva1 1Departamento de Ingeniería Civil: Construcción. E.T.S de Ingenieros de Caminos. Canales y
Puertos. Universidad Politécnica de Madrid. C / Profesor Aranguren. s/n. 28040. Madrid. Corresponding author: e-mail: [email protected]
Abstract
La eficacia de los refuerzos de FRP se encuentra limitada por el fallo prematuro por despegue, el cual impide el aprovechamiento total de las propiedades del material. Esta limitación está contemplada en las diferentes normativas existentes para refuerzos de hormigón con FRP, que la expresan en términos de deformación máxima o de resistencia máxima de adherencia. En los últimos años se han desarrollado diversos sistemas de anclaje para tejidos de FRP tanto externos como embebidos, cuyo objetivo principal es evitar o retrasar el despegue del refuerzo. Entre dichos sistemas destacan los anclajes de FRP, que al ser fabricados con la misma fibra que el refuerzo garantizan su compatibilidad. La mayoría de las investigaciones sobre anclajes de FRP hasta la fecha se realizaron con anclajes manufacturados por los propios investigadores empleando tejidos de fibra. En función de su sistema de fabricación y aplicación la clasificación en anclajes de FRP suele distinguir entre instalación en fresco o endurecidos. El presente documento expone el desarrollo cronológico de los diferentes métodos constructivos de anclajes de FRP con sus correspondientes resultados. También se presenta la configuración de un anclaje optimizado, fabricado a partir de cordón de fibra de carbono en lugar de tejido, según resultados obtenidos en una investigación previa que sirve como base a una campaña experimental que los autores están realizando actualmente. El estudio en realización está centrado en los factores que afectan al comportamiento del conjunto refuerzo-anclaje tales como el ancho del tejido, la longitud adherida tras el anclaje y la disposición del tramo libre.
Nanotecnología aplicada para la mejora de la sostenibilidad de hormigones autocompactantes
H. Varela1, G. Barluenga2, I. Palomar 3
1 Departamento de Arquitectura, Universidad de Alcalá, Madrid, España. Estudiante de doctorado. 2 Departamento de Arquitectura, Universidad de Alcalá, Madrid, España. Doctor. Profesor Titular.
3 Departamento de Arquitectura, Universidad de Alcalá, Madrid, España. Doctor. PDI Corresponding author: e-mail: [email protected]
Abstract La sostenibilidad de los procesos constructivos depende en gran medida del desarrollo de nuevos materiales que mejoren tanto su puesta en obra como el mantenimiento de sus propiedades durante su vida útil. El Hormigón autocompactante (HAC) es un material innovador que ofrece una gran fiabilidad, reduce la energía necesaria en la ejecución y mejora de la seguridad en obra, aumentando la durabilidad. Sin embargo, algunas composiciones de HAC han encontrado dificultades durante su puesta en obra. En la etapa de bombeo se han identificado cambios en el régimen de flujo mientras que en la etapa de encofrado se observan incrementos en las presiones laterales. Una posible solución es el uso de nanotecnología para modificar la reología del material adaptando su fluidez y viscosidad a las etapas de bombeo y encofrado, mejorando el flujo a presión del material [1, 2] y acelerando los procesos tixotrópicos y de restitución de las mezclas en estado fresco [3]. El uso de algunos nano-componentes orgánicos e inorgánicos puede producir cambios en la tixotropía de las mezclas en estado fresco para conseguir una ejecución del material más económica y sencilla [2]. Por tanto, el objetivo principal del estudio es el desarrollo de mezclas de HAC a través del uso de nanotecnología para la mejora de la sostenibilidad en el proceso de puesta en obra del material. Esta investigación presenta una propuesta experimental, basado en la evaluación de la reología, la tixotropía efectiva y la presión lateral de las mezclas. El estudio se realiza en dos escalas, pastas de cemento y hormigones, con el fin de comparar los parámetros reológicos de las pastas con las prestaciones de los hormigones...1
1 Sobolev ,K.; Flores, I.; Hermosillo, R.; Torres-Martínez, L. M. Proceedings of ACI Session on “Nanotechnology of Concrete: Recent Developments and Future Perspectives”, 2006, 91-115, Denver, USA,. 2 Ahari, R. S.; Erdem, T. K.; Ramyar, K. Cement & Concrete Composites 2015, 59, pp.26–37. 3 Kawashima, S.; Chaouche, M.; Corr, D. J.; Shah, S. P. Cement and Concrete Research, Proceedings of the Fifth North American Conference on the Design and Use of Self-Consolidating Concrete 2013, 53, 112-118, Chicago, Illinois, USA. 4 Feys, D.; Schutter, G.D.; Verhoeven, R.; Khayat, K.H. Design, Production and Placement of Self-Consolidating Concrete 2010, Dordrecht, 153-162.
Figura 1. Esquema de la investigación. (A) Esquema de frentes de bombeo de un hormigón convencional vibrado (CVC) y un Hormigón autocompactante (HAC), figura(A) adaptada de [4]. (B) Esquema presión lateral en encofrados con HAC.
Optimización de la matriz del hormigón de ultra altas prestaciones reforzado con fibras
Julio A. Paredes1, Marcos G. Alberti1, Alejandro Enfedaque1, Jaime C. Gálvez1 1 Departamento de Ingeniería Civil: Construcción, E.T.S. de Ingenieros de Caminos, Canales y
Puertos, Universidad Politécnica de Madrid. C/ Profesor Aranguren, s/n, 28040, Madrid, España. Corresponding author: e-mail: [email protected]
Abstract
El hormigón de ultra altas prestaciones (UHPC) es un material compuesto de base cemento que tiene como característica principal su elevada resistencia a la compresión, del orden de 150 MPa, y que además posee mejoras añadidas con respecto al hormigón convencional, como por ejemplo su excelente durabilidad. Si adicionalmente se le incorporan fibras estructurales que puedan sustituir parcial o totalmente las armaduras de acero tradicionales, podemos hablar de hormigón de ultra altas prestaciones reforzado con fibras (UHPFRC), que además mejora la ductilidad, que suele ser el punto débil del hormigón de alta resistencia. El presente trabajo busca optimizar la matriz del UHPC, que servirá como punto de partida para posteriores diseños de mezcla con distintos tipos de fibras estructurales. Se fabricaron probetas prismáticas que luego fueron ensayadas a compresión a 2, 7, 28 y 91 días. Se consideró una mezcla de control sin adiciones y una serie de mezclas con adiciones (humo de sílice, metakaolín y nanosílice) en diferentes proporciones, buscando incrementar la resistencia, que está asociada a la reducción en la porosidad, mayor homogeneidad y mejora de la microestructura de la matriz de hormigón. Adicionalmente, se fabricaron probetas que incluyeron fibras de acero OL de 13mm de longitud, con una dosificación de 70kg/m3. Los resultados de resistencia a compresión evidenciaron una mejora en el comportamiento con el uso de adiciones; a los 28 días se obtuvieron valores del orden de 140 MPa en probetas sin fibras y por encima de 160 MPa en las probetas que incluyeron fibras OL.
Graphical Abstract
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
2 days 7 days 28 days 91 days
CONTROL MIX
4MK.4SF
4MK.4SF+2NS1
4MK.4SF+1.5NS1
4MK.4SF+2NS1-2
Com
pres
sive
Str
eng
th [
MP
a]
Hacia la búsqueda de un cemento resistente a la formación de taumasita
P.M. Carmona-Quiroga, M.T. Blanco-Varela Instituto de Ciencias de la Construcción “Eduardo Torroja” (CSIC), c/ Serrano Galvache 4, Madrid
28033 Corresponding author: e-mail: paulacq @ietcc.csic.es
Abstract
La taumasita es una sal expansiva que a pesar de su lenta formación supone un riesgo para la integridad de estructuras enterradas (cimientos, túneles, presas, puentes, etc.). En la actualidad no existe ningún cemento Portland resistente al ataque por sulfatos con formación de taumasita (y/o yeso) porque los cementos normalizados sulforresistentes (SR) con bajos contenidos en C3A (3CaO·Al2O3=0-5 wt.%1) evitan solo la precipitación de etringita expansiva. Este trabajo explora la capacidad de los iones Ba2+ para inmovilizar sulfatos en disolución en forma de BaSO4, fase muy estable e insoluble (0.00031 g/cm3 H2O a 20ºC)2. La adición de Ba al cemento Portland en forma de BaCO3 evitaría o retrasaría la precipitación de la taumasita y la del resto de sales expansivas como han revelado prometedores estudios termodinámicos preliminares. En pastas y morteros de cemento los resultados son dispares. Por una parte en morteros elaborados con un clínker de alto contenido en C3A (15 wt%), la adición de BaCO3 entre un 10 y un 15% en peso mejora su resistencia al ataque por sulfatos (Na2SO4 al 4%wt), mientras que con otras mezclas las probetas se destruyen por la precipitación de yeso, siendo la no homogénea distribución de las partículas de BaCO3 en la matriz el posible origen de la ineficiente protección de esta adición.
1 EN 197-1: 2011. 2 CRC Handbook of Chemistry and Physics — 2005–2006, in: David R. Lide (Ed.), 86th ed, Taylor and Francis Group, USA, 2005.
Graphical Abstract
0 50 100 150 2000
10
20
30
40
50
60
70
80
90
cm3 / 1
00
g c
em
en
t
ml of Na2SO
4 solution (44 wt.%)
ettringite
calcitethaumasite
hydrotalciteportlandite
C-S-H gel
Mc
0 50 100 150 2000
10
20
30
40
50
60
70
80
90
portlandite
BaCO3
barite
cm3 /
100
g c
emen
t
ml of Na2SO
4 solution (44 wt.%)
ettringite
hydrotalcite
C-S-H gel
thaumasite
Mc
calcite
OPC + 10 wt% CaCO3 (6 wt% CO3) OPC + 20 wt% BaCO3 (6 wt% CO3)
Volumen de productos de hidratación de mezclas de OPC con CaCO3 y BaCO3 sometidas a un ataque externo de sulfatos modelizado con el código geoquímico GEMS 3
The effect of M1 and M3 polymorph on the rate of hydration of Cement, using Rietveld analysis
Dounia Tlamsamani1, Khalid Yamni1, Maria Ángeles De La Torre2, Diana 2 1 Inorganique Chemistry departement, Sciences faculty University of Moulay Ismail, Meknes, Morocco
2 Dpt. Química Inorgánica, Cristalografía y Mineralogía Facultad de Ciencias, Universidad de Málaga
Corresponding author: e-mail: [email protected]
Abstract
Rietveld analysis has been increased in construction domain and it considers as an effective tool for quantifying and identifying cement Portland phases. This technique is used in this article to follow the rate of hydration of M1 and M3 polymorphs of alite phase synthetized in laboratory. The result of this method is compared by other techniques as thermogravimetric with ATG and Si-NMR. Here we present the first study of the correlation between the crystallographic structure of clinker and its reactivity. This paper describes the use of rietveld analysis to study the effect of alite polymorphism on the rate of hydration; two polymorphs were studying M1 and M3 which are the most often found in commercial clinkers
H 4NS0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Re
sis
ten
cia
co
mp
res
ión
(M
Pa
)
C3A C
3S C
2S 28d
Hidratación de las fases del clinker en presencia de Na2SO4
M.J. Sánchez Herrero1*, A. Fernández-Jiménez1, A. Palomo1 1Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC), Madrid 28033
Corresponding author: e-mail: [email protected]
Graphical Abstract
Abstract
Este trabajo analiza el comportamiento de los silicatos cálcicos (C3S and C2S) y del aluminato
tricálcico (C3A) tras su hidratación con agua y en presencia de un 4% de Na2SO4 en estado
sólido. El comportamiento mecánico resistente se determinó tras 2 y 28 días de hidratación,
mientras que la caracterización de los productos de reacción se llevó a cabo empleando las
siguientes técnicas instrumentales: SEM/EDX, DRX y 29Si y 27 Al RMN MAS. El análisis del
C3A muestra que la hidratación de este aluminato se ve favorecida en presencia de Na2SO4. Esta
sal de sodio no solo regula la cinética de hidratación, sino que proporciona el nivel de
alcalinidad necesario para que precipiten de forma conjunta especies carbonatadas y
sulfoaluminatos cálcicos hidratados, contribuyendo ambos productos de reacción al desarrollo
mecánico resistente del material. Para el caso de los silicatos cálcicos (C3S y C2S), los
resultados obtenidos muestran que la presencia de Na2SO4 estimula el desarrollo mecánico
resistente en ambos silicatos cálcicos. La sinergia entre las diferentes reacciones químicas que
tienen lugar durante el proceso de hidratación de ambos silicatos pone en marcha un mecanismo
químico que favorece el aumento en la alcalinidad de las pastas de forma considerable. Además,
el anión SO42- estimula la precipitación de geles cementantes con un alto porcentaje de unidades
Q2, lo que se traduce en un incremento significativo en el desarrollo mecánico resistente del
material a 28 días de hidratación.
Modificaciones microestructurales del cemento por efecto de la irradiación con láser continuo de CO2
M. Martín-Garrido1, S. Martínez-Ramírez1, L. Díaz1, L. Fernández-Carrasco2, D. Torrens2 1Instituto de Estructura de la Materia (IEM-CSIC), C/Serano, 121, 28006, Madrid
2Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de Barcelona (ETSECCPB-UPC), C/Jordi Girona, 1-3, 08034, Barcelona
Corresponding author: e-mail: [email protected]
Abstract El cemento es, en la actualidad, el material de construcción de mayor producción y consumo a nivel mundial, debido a las importantes propiedades mecánicas que presenta. Estas propiedades se modifican cuando el material se somete a condiciones extremas, debido a diversos cambios físicos y químicos que ocurren en el
mismo.1 Una de dichas condiciones extremas es el fuego, el cual provoca no sólo una disminución muy
considerable de las propiedades mecánicas del cemento,2 sino también cambios químicos asociados a
modificaciones estructurales.3 Para estudiar dichos cambios, se recrean las condiciones del fuego mediante la irradiación, de probetas de cemento Portland, con un láser continuo de CO2, el cual produce un calentamiento rápido y puntual en las
mismas.4 Las probetas de cemento Portland se irradiaron a diferentes potencias, observándose zonas con diferente color
dependiendo de la temperatura alcanzada.5 Los productos de reacción se estudiaron a través de espectroscopía micro-Raman. De este modo, se caracterizaron diferentes tipos de silicatos cálcicos (silicato tricálcico y/o silicato bicálcico) en función de la temperatura alcanzada. Adicionalmente, se observó la formación de sulfato de calcio dihidratado (yeso) e hidróxido de calcio (portlandita), ambos compuestos hidratados e inestables a altas temperaturas, lo cual indica que su formación se ha producido por hidratación con el agua ambiente.
1 Hachemi, S; Ounis, A. Eur. J. Environ. Civil Eng. 2015, 19, 805−824. 2 Carréa, H.; Hagerb, I.; Perlot, C. Eur.J. Environ. Civil Eng. 2014, 18, 1130−1144. 3 Shaw, S.; Henderson, C.; Komanschek, B.; Chem. Geol. 2000, 167, 141−159. 4 Martínez-Ramírez, S.; Díaz, L.; Camacho, J. J. Am. Ceram. Soc. 2013, 96, 2824−2830. 5 Carter, E.; Pasek, M.; Smith, T.; Kee, T.; Pines, P.; Edwards, H. Anal. Bioanal. Chem. 2010, 397, 2647−2658.
Graphical Abstract
Influencia de la composición del tipo de cemento en la incorporación de Al en la estructura del gel C-S-H
Álvaro Fernández1, María Cruz Alonso1, José Luis García Calvo1 1Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Tottoja (IETcc), Serrano Galvache 4, 28033
Madrid, Spain Corresponding author: e-mail: [email protected]
Abstract
Se estudia la influencia de la composición del cemento en la composición química del gel C-S-H, con especial atención en la incorporación del Al para formar geles tipo C-A-S-H. Se considera la influencia del tipo de cemento portland (OPC) y de la inclusión de adiciones minerales: 2 tipos de OPC (uno caracterizado por un bajo contenido en Al2O3) y 4 tipos de adiciones minerales con diferente contenido en Al2O3: Humo de sílice (HS), Fíller calizo (FC), Escorias de alto horno (ESC) y Cenizas volantes (CV). Se ha empleado para el estudio el análisis de la composición de la pasta por microscopía electrónica (BSEM-EDX). Los resultados muestran una alta relación entre la composición del binder (OPC + adiciones minerales) y la de los geles C-A-S-H, de tal manera que tanto las ESC como las CV contribuyen a incrementar el contenido en Al en el gel y a reducir la relación CaO/SiO2, mientras que el HS también reduce la relación CaO/SiO2 sin incorporación de Al en el gel.
Graphical Abstract
0
2
4
6
8
10
12
14
0 1 2 3 4
% AL 2O
3 en pasta
CaO/SiO2 en el material de partida
OPC‐1 2d OPC‐1 7d OPC‐1 28dOPC‐1 90d 30ESC6FC‐1 2d 30ESC6FC‐1 7d30ESC6FC‐1 28d 30ESC6FC‐1 90d 26ESC10CV‐1 2d26ESC10CV‐1 90d OPC‐2 2d OPC‐2 90d30ESC6FC‐2 2d 30ESC6FC‐2 90d 26ESC10CV‐2 2d26ESC10CV‐2 90d 40HS‐1 90d 50HS‐1 90d35HS30CV‐1 90d
HS
No HS
Ternesita en cementos con huella de carbono reducida
Montes, M., Blanco-Varela, M.T., Carmona-Quiroga, P.M
Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (IETcc-CSIC), C/Serrano Galvache 4, 28033 Madrid, Spain
Corresponding author: e-mail: [email protected]
Graphical Abstract
Abstract La ternesita (C5S2S) es una fase apatítica considerada por tiempo como no hidráulica y que es un componente de cementos sulfobelíticos y sulfoalumínicos encontrándose también en las zonas frías de los hornos de cemento Portland. Recientes estudios demostraron que el hidróxido de Al1,2 así como distintos aluminatos cálcicos3, son capaces de activarla y producir fases hidráulicas tales como etringita, monosulfoaluminato cálcico hidratado, stratlingita o gel C-S-H, lo que ha conducido al desarrollo de un nuevo cemento con huella de carbono reducida, cemento "belite- (ferrita) -ye'elimite-ternesita 4 que se encuentra en las primeras etapas de estudio.
En el presente trabajo se explora el papel que la ternesita juega en la hidratación del CA en presencia y ausencia de yeso. Los resultados indican que el calor de hidratación (7 dias a 25ºC) por unidad de aluminato es superior en las muestras que contienen ternesita y que la ternesita no solo se disuelve y reacciona sino que actúa como punto de nucleación en las primeras horas de la hidratación acelerando las reacciones. La modelización termodinámica de la hidratación (GEMS3) de las mezclas estudiadas prevé una serie de asociaciones de fases en equilibrio que están en buen acuerdo con las obtenidas experimentalmente y caracterizadas por DRX, NMR, ATD/TG, SEM/EDX y FTIR.
1F. Bullerjahn, D. Schmitt, M.B. Haha, Cem. and Con. Res 59 (2014) 87–95 2 Mohsen Ben Haha, Frank Bullerjahn, Maciej Zajac XIV ICCC, Pekín 2015 3 M. Montes, E Pato, P.M. Carmona-Quiroga M.T. Blanco-Varela Cem. and Con. Res 103 (2018) 204–215 4 Dienemann, W., Schmitt, D., Bullerjahn, F., Ben Haha, M.; Cement International 11 (2013) 100-109.
Ternesita como núcleo de cristalización (30’) Calores de hidratación Asociación de fases en equilibrio
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,80
1
2
3
4
5
6
g o
f hy
dra
tion
pro
duct
sf
CSHQ SO4_OH_AFm OH_SO4_AFm Gibbsite C3AH6
C2ASH8
Ettringite
Influencia de aditivos superplastificantes en el comportamiento reológico e hidratación de cementos con nanosílice
Angela Moreno Bazán1, Marta Palacios Arevalo2, Amparo Moragues Terrades1, Jaime C.
Gálvez Ruíz1. 1Departamento de Ingeniería Civil: Construcción, E.T.S de Ingenieros de Caminos, Canales y
Puertos, Universidad Politécnica de Madrid. C / Profesor Aranguren, s/n, 28040, Madrid. España. 2 Dirección complete del Segundo autor: Instituto de Ciencas de la Construcción Eduardo Torroja
(IETcc-CSIC), C/ Serrano Galvache 4, 28043, Madrid, España
Corresponding author: e-mail: [email protected]
Abstract Actualmente, existe un gran interés en el sector de la construcción por desarrollar hormigones de altas prestaciones y durabilidad, lo que repercute en una mayor vida útil y sostenibilidad de los mismos. La incorporación de nanosílice ha permitido obtener hormigones con una menor porosidad, y por lo tanto mayores resistencias mecánicas y durabilidad. Normalmente, dicha nanosílice se incorpora en suspensión o bien en polvo, obteniéndose mejores resultados en el segundo caso. Sin embargo, la incorporación de nanopartículas en polvo conlleva una problemática de salubridad, siendo difícil su manejo en planta. Es por ello que recientemente, se han patentado unos nuevos cementos Pórtland con nanosílice depositada electrostáticamente1. La incorporación de aditivos superplastificantes al hormigón es una práctica habitual hoy en día, con el objeto de mantener una buena fluidez del material manteniendo bajas demandas de agua. Son muchos los estudios realizados en cementos Portland convencionales, sin embargo, existe un gran desconocimiento en torno a la influencia de estos aditivos en las propiedades reológicas e hidratación de cementos con nanosílice depositada. En este trabajo, se ha investigado la adsorción de un aditivo superplastificante basado en policarboxilatos (siendo estos los más eficaces) y cementos en los que se ha incorporado nanosílice de diferentes formas: en suspensión, en polvo y deposición. Posteriormente, se ha estudiado su efecto en las propiedades reológicas y cinética de hidratación. Adicionalmente, se ha estudiado la influencia del tamaño de la nanosílice en dichos aspectos.
Los ensayos han demostrado un incremento en la cantidad de aditivo adsorbido en cementos con adición de nanosílice con respecto al cemento sin adición, siendo mayor la adsorción cuanto más elevada es la superficie específica de la nanosílice. Sin embargo, dicha adsorción disminuye sensiblemente en el caso de cementos con nanodeposición, requiriendo menores contenidos de aditivo con respecto a cementos donde la nanosílice se ha incorporado en suspensión o en polvo para obtener una fluidez similar. Así mismo, el uso de cementos con nanosílice depositada permite acelerar la reactividad inicial del cemento sin afectar negativamente a su grado de hidratación a edades más avanzadas, algo observado en cementos donde la nanosílice se incorpora en polvo.
1Method for the dry dispersion of nanoparticles and the production of hierarchical structures and coatings, Consejo Superior De Investigaciones Científicas, Spain US20120107405 A1, 2012.
Aceros inoxidables de refuerzo frente a la corrosión por cloruros. Austeníticos clásicos y dúplex
A. Pachón1, J. Sánchez1, C. Andrade1, J. Fullea1 y V. Matrés2 1 Departamento de Seguridad y Durabilidad de las Estructuras, IETcc, Madrid, España
2 Departamento Técnico, Acerinox Europa S.A.U, Cádiz, España.
Corresponding author: e-mail: [email protected]
Graphical Abstract
Abstract La elevada resistencia a la corrosión por cloruros de los aceros inoxidables ha dado lugar al interés por su utilización como acero corrugado de refuerzo. El porcentaje de elementos como Mn, Mo, Cr, Ni, N y su composición estructural influyen en el comportamiento de dichos aceros inoxidables frente a la corrosión por cloruros. Por otro lado, el elevado precio del níquel con respecto al resto de sus elementos de aleación constituyentes, han provocado que gran parte de las investigaciones se decanten por la fabricación de nuevas calidades con menor contenido en dicho elemento. En el ámbito de la corrosión, las curvas de polarización cíclicas nos permiten estudiar distintos tipos de aceros inoxidables en distintas condiciones de servicio que simulan el medio en el que se encuentran las armaduras en las estructuras de hormigón: variación de pH y diferentes concentraciones de iones Cl-. A partir de las curvas de polarización se obtuvieron datos de pérdida de materia, diferentes potenciales críticos como potenciales de picadura (Ep), de corrosión (Ecorr) y de repasivación (Erep). Se evalúa también el índice PREN y el porcentaje de elementos de aleación.
Se analizan cinco tipos de aceros inoxidables: dos calidades clásicas de austeníticos EN 1.4307 y EN 1.4404; y tres aceros dúplex de reciente inclusión en el mercado como acero de refuerzo, EN 1.4362, EN 1.4482 y EN 1.4462. Los resultados muestran que el acero dúplex EN 1.4462, no se ve afectado frente a la corrosión por cloruros, tanto en medios alcalinos como neutros hasta concentraciones de 3%NaCl p/p. En este trabajo de investigación, se observa como las picaduras de los aceros austeníticos presentan distintas formas a las producidas en los aceros de tipo dúplex.
Influencia de acción combinada de procesos de lixiviación y hielo-deshielo en la interacción del hormigón con aguas agresivas
Kristina Villar Arribas1, MªCruz Alonso Alonso2, Peter Lundqvist3 1Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (IETcc-CSIC) 2 Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (IETcc-CSIC)
3 Vattenfal AB, SE-169 56 Solna, Sweden Corresponding author: e-mail: [email protected]
Abstract
La durabilidad del hormigón se ve comprometida por la interacción con las aguas agresivas del entorno de exposición. La presencia de gradientes de concentración iónica entre el agua exterior y la solución de los poros del hormigón provocan la difusión de estos a través de los poros que lleva la actuar en dos procesos: 1) disolución y alteración de las fases hidratadas como consecuencia del proceso de lixiviación y 2) formación de nuevos compuestos que pueden comprometer la estabilidad del material. El contenido iónico de dichas aguas es crítico en la respuesta del hormigón. En aguas de bajo contenido iónico el proceso predominante es la lixiviación mediante procesos de difusión. La temperatura también tiene un efecto significativo en el proceso de lixiviación. En el presente trabajo se lleva a cabo el estudio experimental de los efectos de la lixiviación en un hormigón en agua desionizada y la acción combinada con ciclos de hielo/deshielo. Para el estudio se ha utilizado un hormigón fabricado con cemento con alta resistencia química, adiciones de cenizas volantes y filler calizo y se ha sometido a periodos crecientes de lixiviación en agua desionizada y a ciclos combinados de lixiviación con hielo/deshielo. Los análisis por ICP-OES de los lixiviados muestran que la acción del hielo/deshielo acelera la lixiviación, sobre todo de los iones calcio.
Acknowledgements: This work was financially supported by the European Union´s H2020 grant
agreement ID 685445 under the LORCENIS Project (https://www.sintef.no/projectweb/lorcenis/)
Graphical Abstract
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 10000 20000 30000 40000 50000
Ca lix acum (ppm)
Vtotal (l)
Ca‐LIX
Ca‐LIX+H/D
Durabilidad de hormigones reciclados con áridos provenientes de vía
Jose Adolfo Sainz-Aja1, Isidro Carrascal1, Juan A. Polanco1, Carlos Thomas1, Israel Sosa1 1Laboratorio de la División de Ciencia e Ingeniería de los Materiales
Corresponding author: e-mail: [email protected]
Abstract El transporte ferroviario ha experimentado una serie de avances tecnológicos que le han permitido ofrecer un servicio de mayor calidad, véase, mayor frecuencia de trenes, mayor cantidad de líneas o trenes más potentes. Estos hechos que a priori pueden parecer victorias tecnológicas, conllevan que las infraestructuras ferroviarias previas a estas innovaciones queden obsoletas y precisen de un continuo mantenimiento que eleva el coste de mantenimiento. Llegados a este punto, surgen dos problemas, por un lado, la imperiosa necesidad de mejorar las infraestructuras ferroviarias, y, por otro lado, aparece la cuestión de qué hacer con el material que se retira de las vías ya obsoletas. Con la intención de dar simultáneamente solución a ambos problemas, nació el Proyecto Railcycled, que propone la trituración del balasto y de las traviesas fuera de uso para su posterior uso como árido reciclado para la fabricación de un tipo de superestructura técnicamente mejor como es la vía en placa.
Como se plantea el uso tanto de árido grueso como árido fino reciclado, y se trata de un uso en el que el hormigón va a estar expuesto a fenómenos ambientales adversos resulta fundamental comprobar que los hormigones dosificados tengan una durabilidad adecuada. Para ello, se han realizado ensayos de carbonatación acelerada, ciclos de hielo-deshielo y ciclos de humedad-sequedad.
Evolución de las propiedades termofísicas de los componentes del hormigón a alta temperatura
Tamara Lucio Martín1, María Cruz Alonso Alonso1, Marcelo Izquierdo Millán2, 3.
1 Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (IETcc-CSIC). 2 Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (IETcc-CSIC). Científico honorífico.
3 Universidad Carlos III de Madrid (UC3M). Profesor honorífico. Corresponding author: e-mail: [email protected]
Abstract
El hormigón sometido a alta temperatura experimenta cambios en su micro y macroestructura debidos tanto a la deshidratación de sus compuestos cementantes como a las dilataciones térmicas que experimentan los distintos componentes: áridos y pasta, que inducen, a su vez, tensiones sobre la estructura. Estos procesos alteran el comportamiento del hormigón debido a los cambios que se producen en el interior del material. Mientras que la pasta sufre un proceso de retracción, los áridos se expanden. Como los áridos representan aproximadamente el 70% del volumen de un hormigón, es importante conocer el comportamiento de estos a alta temperatura con el fin de predecir con más precisión cómo será la respuesta global del hormigón. En el presente trabajo se hace un estudio de cómo evolucionan diferentes propiedades termofísicas: conductividad térmica y expansión térmica con la temperatura obtenidas a partir de la literatura. Se han analizado el SiO2 y el CaCO3 presentes en los áridos de tipo silícico y calizo respectivamente, ya que son los más utilizados en construcción. Los resultados muestran un descenso de la conductividad respecto a su valor a temperatura ambiente, superando el 50% cuando se alcanzan temperaturas de 700 K. En cambio, la expansión térmica aumenta, y es más acusada en áridos de tipo silícico de estructura cristalina llegando incluso a triplicar el valor inicial cuando se superan los 800 K. Estos efectos junto con la geometría y dimensión del elemento contribuyen a que un hormigón pueda sufrir fenómenos de explosión cuando se expone a regímenes de calentamiento superiores a 373 K. Los autores agradecen al proyecto NewSOL H2020-IA-NMBP-17-2016 (ID: 720985) la financiación recibida.
Graphical Abstract
Estudio de la eficacia de inhibidores de corrosión en la reparación del hormigón armado
A. Bonilla 1, A. Moragues 1, J. C. Gálvez 1
1E.T.S.I. Caminos Canales y Puertos (UPM), calle del Profesor Aranguren 3, 28040 Madrid, España.
Corresponding author: [email protected]
Graphical Abstract
Abstract En la ingeniería de la construcción, se conoce que la corrosión en las estructuras de hormigón reforzado es un factor que reduce su vida útil. En condiciones normales, las armaduras están protegidas por la alcalinidad del hormigón que las rodea. Esta alcalinidad pasiva las armaduras impidiendo su corrosión. Sin embargo, la pasivación de la armadura puede ser reducida por la carbonatación del hormigón o por la presencia de cloruros en el entorno de la barra con concentración suficiente. Para evitar este problema se han desarrollado métodos capaces de restablecer (o preservar) la pasivación de las armaduras. En esta investigación se analiza la eficacia de tres métodos de reparación cuando el hormigón armado presenta una corrosión ya iniciada. Los métodos de reparación consisten en el empleo de inhibidores de corrosión de última generación como la impregnación superficial hidrofóbica (aplicados desde la superficie del hormigón) e inhibidores aplicados como aditivos en la mezcla (inhibidores de masa). Además, se emplean, inhibidores incluidos en el cemento para morteros de reparación. Para contrastar su eficacia, se utilizan técnicas de medidas electroquímicas como la medida del potencial en circuito abierto Ecorr, la medida de la resistencia a la polarización (Rp) y la medida de la intensidad de corrosión Icorr. En este trabajo se utiliza el equipo AUTOLAB PGSTAT204. Como era de esperar, se ha verificado que la aplicación de inhibidores tiende a disminuir la evolución de Icorr y Ecorr con el tiempo en las probetas. En este trabajo se presentan los resultados preliminares.
Estudio de la velocidad de corrosión del acero en morteros y disolución en presencia de cloruros y sulfatos
P.Cameli 1,2 ,C. Argiz 1, C. Andrade 3, A. Moragues 1, F. Bolzoni 2
1E.T.S.I. Caminos Canales y Puertos (UPM), calle del Profesor Aranguren 3, 28040 Madrid, España.
2 Departamento de Química, Materiales, Ingeniería Química “G. Natta”, Politecnico di Milano, via Mancinelli 7, 20131 Milano, Italia.
3CIMNE, Centro Internacional de Metodos Numericos en Ingenieria, Madrid, España
Corresponding Author: [email protected]
Abstract
La corrosión metálica es un fenómeno que se manifiesta como una pérdida del metal debido a la acción del ambiente donde se coloca. Un metal corroído presenta una pérdida de peso y productos de corrosión, en forma de óxidos. Las armaduras del hormigón pueden corroerse si el hormigón rebaja su alcalinidad debido a la penetración del dióxido de carbono o por la presencia de iones cloruros. Los iones despasivantes como el cloruro o el sulfato pueden afectar por tanto a la durabilidad de las estructuras de hormigón armado. La mayoría de las técnicas de monitorización de la velocidad de corrosión en medios acuosos son de naturaleza electroquímica. En este trabajo se estudia la velocidad de corrosión de barras de acero al carbono estándar generalmente utilizado por armaduras, en morteros y en disoluciones que lo simulan en dos principales ambientes, con y sin presencia de cloruros y de sulfatos. La técnica electroquímica utilizada es la Resistencia de Polarización, una técnica no destructiva utilizada rutinariamente por su simplicidad y precisión de medida de pérdida gravimétrica. Los resultados de esta técnica se compara con la pérdida de peso de los aceros (método gravimétrico), limpiando después del ciclo de medidas los aceros de los productos de corrosión y pesándolos, aplicando la ley de Faraday de la electrolisis. Los resultados muestran la relación entre concentración de cloruros y corrosión producida. En el caso de los sulfatos no se ha encontrado que induzcan corrosión incluso con concentraciones elevadas.
Durabilidad de morteros con adiciones puzolánicas sumergidos en agua de mar a edades iniciales de curado
M.A de la Rubia1, N. Henao2, R. Garcia Navarro2, E. Reyes-Pozo1, J. Fernández1, A.
Moragues1. 1Dept. Ingenieria Civil: Construcción; ETSI Caminos, Canales y Puertos (Universidad Politécnica de
Madrid, C/ Profesor Aranguren s/n, 28040 Madrid, España. 2SIKA S.A.U. Centro Tecnológico España. Ctra de Fuencarral, 72, 28108, Alcobendas, Madrid,
España.
Corresponding author: e-mail: [email protected]
Abstract
En la fabricación de cajones portuarios el hormigón entra en contacto con el agua de mar poco tiempo después de su ejecución. En la actualidad hay muy poca información sobre el comportamiento de hormigones en durabilidad en ambientes agresivos a edades tempranas. Con el objetivo de cerrar la porosidad a edades iniciales e intentando no comprometer la durabilidad de estos materiales a estas edades se añaden adiciones puzolánicas, en este caso concreto nanosílices de diferentes superficies específicas y metacaolín. Los diferentes morteros preparados serán introducidos en agua de mar sintética a dos edades de curado iniciales, 4 y 7 días respectivamente. La caracterización experimental se lleva a cabo mediante medidas de resistividad eléctrica y durabilidad frente al agua de mar (difusión de cloruros). Estas edades son seleccionadas a partir de la medida de la resistividad eléctrica de los diferentes morteros preparados, la cual está relacionada con su porosidad. Los resultados obtenidos son diferentes según el tipo de adición puzolánica. Morteros con adiciones simultáneas de nanosílice y metacaolín presentan una sinergia muy positiva que permite obtener perfiles y coeficientes de difusión de cloruros muy prometedores teniendo en cuenta la corta edad de curado.
Inmovilización de residuos nucleares en cementos de fosfato
I.Garcia-Lodeiro1,2, K. Irisawa3, F. Ying2, Y. Meguro3, H. Kinoshita 1Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja, IETcc-CSIC (Spain)
2 Department of Materials Science and Engineering, University of Sheffield (UK) 3Japan Atomic Energy Agency (Japan)
Corresponding author: [email protected]
Abstract
La adición de fosfatos a cementos de aluminato cálcico (CAC) ha demostrado ser una manera efectiva de evitar la hidratación convencional de estos sistemas cementantes. Estos cementos (también conocidos como CAP) fraguan y endurecen vía reacción acido-base (entre la fuente de fosfatos, que actúa como acido, y el CAC que actúa como base)1. Debido a su diferente mecanismo de reacción, es posible generar un compacto producto cementante con un contenido mínimo en agua, lo cual puede ser beneficioso para evitar la generación de H2 gas que se asocia a los procesos de radiólisis del agua que se produce durante el almacenamiento de residuos radioactivos2. El presente trabajo investiga la efectividad de un tratamiento térmico a diferentes temperaturas que pueda reducir al mínimo el contenido de agua del sistema, una vez que el agua adicionada inicialmente ha cumplido su propósito de proporcionar la suficiente fluidez al sistema3. Para ello se prepararon pastas de cemento de aluminato calcio modificado con fosfatos (NaH2PO4.2H2O y (NaPO3)n) que fueron curadas durante 28 días a diferentes temperaturas (35ºC, 60 ºC, 90 ºC, 180ºC) en sistemas abiertos (para permitir la evaporación del agua). Pastas análogas de cemento de aluminato cálcico fueron empleadas como sistema referencia. Durante este tiempo la perdida de agua fue monitorizada. Tras los 28 días de tratamiento térmico los sistemas fueron caracterizados por DRX, TG, MIP y SEM. Los cementos en base fosfato no forman los productos cristalinos generados en la hidratación convencional, sin embargo, se generan compactos esqueletos cementantes con porosidades menores que los sistemas CAC referencia. Mientras que en estos últimos la eliminación de agua está limitada, en los cementos de fosfato se consiguen reducciones de hasta un 60 % en peso. El principal producto de reacción es un gel de fosfato cálcico de naturaleza amorfa. La única fase cristalina detectada en los sistemas CAP es el hidroxiapatito (≥60oC).
1 Sugama T, Allan M., Hill J.M. J. Am. Cer. Soc. 1992, 75, 2076-2087 2Le Caër S. Water. 2011, 3, 235-253 3 Garcia-Lodeiro I, Irisawa K., Ying F., Meguro Y., Kinosita H., Cem. Concr. Res. 2018, 109, 243-253
Cementos de fosfato de magnesio como material ligero
A. Maldonado-Alameda1, *, S. Huete-Hernandez1, J. Giro-Paloma1, Eric Barés1, JM
Chimenos1, J. Formosa1 1Departament de Ciència de Materials i Química Física, Universitat de Barcelona, C/Martí i
Franquès, 1-11, 08028, Barcelona, Spain. Ph: +34-934037244 *Corresponding author e-mail: [email protected]
Abstract
El compromiso adquirido por la industria de la construcción para emplear materiales más respetuosos con el medio ambiente ha conllevado a un aumento de las investigaciones relacionadas con el desarrollo de nuevos cementos sostenibles. Hoy en día, los cementos de fosfato de magnesio (MPC), se encuentran entre los principales candidatos para reemplazar y reducir el uso del cemento Portland ordinario (OPC), responsable del 3% de la demanda mundial de energía y del 7% de las emisiones mundiales de CO2. Los MPC se obtienen por medio de una reacción ácido-base en agua entre óxido de magnesio y una fuente de fosfato a temperatura ambiente1. Su reacción es altamente exotérmica y muy rápida, motivo por el que actualmente se emplean básicamente como mortero reparador2. En el presente estudio, y con el objetivo de reducir costes y promocionar criterios de sostenibilidad, se emplea un subproducto de magnesio de bajo grado (LG-MgO) para formular los MPC3. Además, se ha añadido un aditivo espumante (AE) con el con el fin de mejorar las propiedades térmicas de los MPC y ampliar su rango aplicaciones. El principal propósito del trabajo es estudiar la influencia que tiene la adición del AE en las propiedades físicas, mecánicas y térmicas del material obtenido. Los resultados demuestran que el aumento del porcentaje de AE añadido conlleva una mejora de las propiedades térmicas, y a su vez una pérdida de las prestaciones mecánicas de los MPC formulados.
1 Zhu Ding et al., Cementing mechanism of potassium phosphate based magnesium phosphate cement, Ceramics International, Volume 38, 2012, Pages 6281-6288. 2 S.S. Seehra et al., Rapid setting magnesium phosphate cement for quick repair of concrete pavements - characterisation and durability aspects, Cement and Concrete Research, Volume 23, 1993, Pages 254-266 3 J. Formosa et al., Magnesium Phosphate Cements formulated with a low-grade MgO by-product: Physico-mechanical and durability aspects, Construction and Building Materials, Volume 91, 2015, Pages 150-157
Graphical Abstract
___________________________ 1 García, I.; Donatello S.; Fernández-Jiménez, A.; Palomo, A.; Hydration of hybrid alkaline cement containing a very large proportion of fly ash: A descriptive model, Materials, 2016, 9, 605; 2 Alahrache, S.; Winnefeld, F.; Baptiste, J.; Hesselbarth, F.; Lothenbach, B. Chemical activation of hybrid binder based on siliceous fly ash and Portland cement, Cement and Concrete Composites, 2016, 66, 10-23.
Cementos alcalinos híbridos con adiciones de caliza
G. Millán1, R. González1, A. Palomo2, A. Fernández-Jiménez2 1 Universidad Autónoma de Nuevo León-UANL, Facultad de Ingeniería Civil, Cuerpo Académico de Materiales Alternativos, Av. Universidad S/N, Cd. Universitaria, San
Nicolás de los Garza, Nuevo León, México, C.P. 66450, AP 17. 2 Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja – CSIC. Serrano Galvache s/n,
Madrid, España, C.P. 28033. Corresponding author: e-mail: [email protected]
Abstract
Al ritmo de la construcción actual, la masiva producción de cemento portland implica importantes problemas, energéticos y medioambientales (1T. de OPC = 0.85 T de CO2). Para dar solución a estos problemas, una de las opciones, es la de remplazar en el cemento parte del Clinker por adiciones minerales (Suplementary Cementitious Materials, SCMs). En las normativas de muchos países se especifican tanto el tipo como la cantidad máxima de adiciones que pueden llegar a contener los cementos. Recientemente también se habla de los denominados “Cementos Alcalinos Híbridos o Mixtos”1,2 que se caracterizan por presentar bajos contenidos de Clinker y muy elevados contenidos de SCMs junto a una pequeña proporción de activador alcalino para favorecer el desarrollo de resistencias iniciales.
Este trabajo se centra en ver el efecto de la adición de caliza en cementos híbridos. Cuatro cementos han sido estudiados: OPC=100% CEM I 52.5R (referencia); PM= 30% OPC +70% ceniza volante (FA); PMs= 30%OPC+65% FA+5% activador; PMLs= 30%OPC+55% FA+5% activador +10% caliza. Se determinó la velocidad de desprendimiento de calor y calor total por calorimetría de conducción isoterma. Las resistencias mecánicas en pasta a 3, 28 y 90 días, así como se caracterizaron por DRX y microscopia los productos de hidratación. Los resultados indican que la presencia de 10% de caliza incrementa ligeramente las resistencias mecánicas, su presencia acelera las reacciones de hidratación. No obstante, no se observa la presencia de fases cristalinas adicionales, por lo cual, el papel de la caliza en estos cementos híbridos es como filler.
Graphical Abstract
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
0
1
2
3
4
5
6
7
0 5 10 15 200
1
2
3
Velo
city
(m
W/g
dry
bin
der)
Time (h)
P PM PMs PMLs
P PM PMs PMLs0
10
20
30
40
50
60
70
80
Com
pres
sive
str
engt
h (M
Pa)
3 días 28 días 90 días
Efecto del pH en la hidratación de cementos sulfoaluminosos-belíticos
Luís Urbano Durlo Tambara Júnior1, Janaíde Cavalcante Rocha1, Angel Palomo2, Ana Maria Fernández-Jiménez2
1Universidad Federal de Santa Catarina, Departamento de Engeñaría Civil, CEP 88.040-900, Florianópolis, SC, Brasil
2Instituto Eduardo Torroja (CSIC) Calle de Serrano Galvache, 4, CEP 28033 Madrid, España Corresponding author: e-mail: [email protected]
Abstract Los cementos sulfoaluminosos (CSA) comenzaron a desarrollarse por 1970, estos cementos son más sustentables que los OPC, ya que en su fabricación se emite una menor cantidad de CO2. Se caracterizan por presentar un rápido tiempo de fraguado y bajos valores de retracción por secado. El principal producto de hidratación de los CSA es la etringita1. Diferentes trabajos2 señalan que la ettringita solo es estable a valores de pH entre 10.4 y 12.5. Este estudio tiene como objetivo determinar cómo afecta el pH a la hidratación de un cemento sulfoaluminosos-beliticos (CSAB), tanto a sus resistencias mecánicas, como a los productos de hidratación y a su evolución de calor de hidratación. Este trabajo forma parte de una investigación más amplia cuyo objetivo final es el de desarrollar cementos alcalinos híbridos con bajos contenidos de CSAB y elevados contenidos de adiciones minerales como las cenizas volantes. En este trabajo se ha empleado un CSAB comercial para la fabricación de pastas. 5 mezclas fueron analizadas a 2 y 28 días de curado, una hidratada con agua (REF) y cuatro con disoluciones de NaOH (0.1, 1, 4 y 8M de NaOH). Los resultados indican que para valores de moderada alcalinidad (entre 0.1 y 1M) las resistencias mecánicas aumentan, así como se acelera la hidratación inicial del cemento, con reducción de calor total liberado3,4. No obstante para valores de muy alta alcalinidad (4 y 8M) las resistencias obtenidas son menores, se observó una carbonatación intensa y para 8M no se detectó la presencia de ettringita.
1 Guan, B.; Lou, W.; Ye, Q. Therm. Anal. Calorim. 2009, 98, 737-742. 2 Damidot, D.; Glasser, F.P. Cement and Concrete Research. 1992, 22, 1179-1191. 3 Ogawa, K.; Roy, D. M. Cement and Concrete Research. 1982, 12, 247-256. 4 Sánchez-Herrero, M.J.; Fernandéz-Jiménez, A.; Palomo, A. Cement & Concrete Research. 2013, 46, 41-49.
0 5 10 15
0
10
20
30
40 REF 0.1M 1M 4M 8M
Tiempo (h)
Flu
jo d
e ca
lor
(mW
/g c
emen
to s
eco
)
0 25 50 75 1000
1
2
Flu
jo d
e ca
lor
(mW
/g c
emen
to s
eco)
Tiempo (h)
POSTERS
Tratamiento térmico de un residuo del lavado del carbón colombiano: efecto sobre la actividad puzolánica y resistencia a la compresión
Jose Rodríguez1, Jorge I. Tobón1, Moisés Frías2 1Grupo del Cemento y Materiales de Construcción. Departamento de Materiales y Minerales,
Universidad Nacional de Colombia, Carrera 80 No 65-223, Medellín, Colombia. 2 Instituto Eduardo Torroja de Ciencias de la Construcción (IETcc-CSIC), Serrano Galvache, 4,
28033 Madrid, España. Corresponding author: e-mail: [email protected]
Abstract
Con el propósito de reducir la emisión de CO2 en la producción de cemento, incrementar el aprovechamiento de residuos y generar materias primas alternativas con mayor disponibilidad y potencial de uso, se han venido estudiando nuevos materiales capaces de desarrollar propiedades cementicias, especialmente residuos industriales, que permiten disminuir el consumo de clínker en el cemento. Adicionalmente, se conoce que la minería del carbón genera gran cantidad de residuos o estériles, tanto en la explotación como en el beneficio del mismo. Por tanto, en este trabajo se estudia la activación térmica a diferentes tiempos y temperaturas, de un residuo colombiano generado específicamente del proceso de lavado del carbón, que permita su incorporación en el cemento. Se evalúa su potencial puzolánico y su efecto sobre la resistencia a la compresión de morteros con varios porcentajes de sustitución. La caracterización físico-química y mineralógica del material en estado natural y calcinado, se llevó a cabo mediante granulometría por hidrómetro, FRX, DRX, ATG/ATD y análisis próximos del carbón. La actividad puzolánica se evaluó tanto por el método directo del índice de actividad resistente como por el método químico acelerado basado en disolución saturada de cal y el ensayo de Frattini. El residuo está compuestos en su mayoría por SiO2, Al2O3, SO3 y Fe2O3, y sus minerales principales son cuarzo, caolinita e illita. Se encontró una buena actividad puzolánica después de un proceso de activación térmica entre 650 y 800°C durante 2 horas. Una sustitución hasta del 20% en matriz de cemento permite un desempeño mecánico adecuado.
Agradecimientos A la Universidad Nacional de Colombia por la financiación de la estancia de investigación internacional y al Instituto Eduardo Torroja de Ciencias de la Construcción por permitir el desarrollo experimental del proyecto en sus instalaciones.
Optimización de la matriz del hormigón de ultra altas prestaciones reforzado con fibras
Julio A. Paredes1, Marcos G. Alberti1, Alejandro Enfedaque1, Jaime C. Gálvez1 1 Departamento de Ingeniería Civil: Construcción, E.T.S. de Ingenieros de Caminos, Canales y
Puertos, Universidad Politécnica de Madrid. C/ Profesor Aranguren, s/n, 28040, Madrid, España. Corresponding author: e-mail: [email protected]
Abstract
El hormigón de ultra altas prestaciones (UHPC) es un material compuesto de base cemento que tiene como característica principal su elevada resistencia a la compresión, del orden de 150 MPa, y que además posee mejoras añadidas con respecto al hormigón convencional, como por ejemplo su excelente durabilidad. Si adicionalmente se le incorporan fibras estructurales que puedan sustituir parcial o totalmente las armaduras de acero tradicionales, podemos hablar de hormigón de ultra altas prestaciones reforzado con fibras (UHPFRC), que además mejora la ductilidad, que suele ser el punto débil del hormigón de alta resistencia. El presente trabajo busca optimizar la matriz del UHPC, que servirá como punto de partida para posteriores diseños de mezcla con distintos tipos de fibras estructurales. Se fabricaron probetas prismáticas que luego fueron ensayadas a compresión a 2, 7, 28 y 91 días. Se consideró una mezcla de control sin adiciones y una serie de mezclas con adiciones (humo de sílice, metakaolín y nanosílice) en diferentes proporciones, buscando incrementar la resistencia, que está asociada a la reducción en la porosidad, mayor homogeneidad y mejora de la microestructura de la matriz de hormigón. Adicionalmente, se fabricaron probetas que incluyeron fibras de acero OL de 13mm de longitud, con una dosificación de 70kg/m3. Los resultados de resistencia a compresión evidenciaron una mejora en el comportamiento con el uso de adiciones; a los 28 días se obtuvieron valores del orden de 140 MPa en probetas sin fibras y por encima de 160 MPa en las probetas que incluyeron fibras OL.
Graphical Abstract
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
2 days 7 days 28 days 91 days
CONTROL MIX
4MK.4SF
4MK.4SF+2NS1
4MK.4SF+1.5NS1
4MK.4SF+2NS1-2
Com
pres
sive
Str
eng
th [
MP
a]