Search

Ladle furnace slag (LFS) shows excellent potential for valorization. Despite this, landfills are typically its final destination, mainly because of technological barriers in its valorization process. This work examines the potential use of LFS as a partial cement/fine aggregate replacement, focusing on the effects of LFS composition and particle size distribution on concrete physico-mechanical properties. Chemical/mineralogical characterization of raw/hydrated samples, fresh-/hardened-state concrete properties, and volumetric instability tests were evaluated. Our results show reduced mechanical performance with LFS replacement, reaching compressive strength values of 32-42 MPa after 28 days. LFS mineralogical characterization reveals the absence of free CaO and the presence of periclase with its hydration/carbonation products. Therefore, the weathering/maturity process mainly affects free CaO. Furthermore, the observed volumetric instability issues were within the Code on Structural Concrete (Spanish abbreviation: EHE) established limits (0.04%), suggesting that the remaining periclase could be responsible for this expansive behavior. &nbsp, La escoria blanca de acería (LFS) presenta potencial para ser valorizada. Sin embargo, su destino es ser depositada en vertedero, debido a barreras tecnológicas en su proceso de valorización. Este trabajo explora el potencial uso de LFS como reemplazo parcial de cemento/árido fino, enfocándose en los efectos de la composición y granulometría de LFS sobre propiedades físico-mecánicas. Se evalúa la composición química/mineralógica (muestras anhidras/hidratadas), propiedades en estado fresco/endurecido y ensayos de inestabilidad volumétrica en hormigón. Los resultados muestran un menor desempeño mecánico con el reemplazo de LFS, alcanzando 32-42 MPa de resistencia a compresión (28 días). La caracterización mineralógica de LFS revela la ausencia de CaO-libre y presencia de periclasa con sus productos de hidratación/carbonatación. Por lo tanto, el proceso de meteorización/maduración afecta principalmente a la CaO-libre. Además, la inestabilidad volumétrica observada se encuentra dentro de los límites establecidos por la EHE (0,04%), donde la periclasa remanente podría ser la responsable de este comportamiento expansivo.

After 15 years of exploitation, numerous instances of damage to the concrete pavement motorway located in northern Germany were observed. Detailed macro and microscopic analysis and determination of mechanical properties were performed on the collected cores. It was found that cracks in the coarse and fine aggregate resulted from advanced alkali-silica reaction. No impact of de-icing agents on the destruction of the concrete pavement was found, while attention was paid to the potential intensification of concrete degradation resulting from the increase in traffic on motorways. The results obtained are a detailed supplement to the German research, as this region (Rostock) has not been analysed before., Se han observado grandes daños después de 15 años de funcionamiento en una carretera pavimentada de hormigón en el norte de Alemania. Se llevaron a cabo análisis macro y microscópicos detallados, así como la determinación de propiedades físicas en los testigos extraídos. Se encontró que fracturas de árido grueso y fino son el resultado de una reacción álcali-sílice avanzada. No se encontró ningún efecto de los agentes descongelantes sobre la destrucción de los pavimentos de hormigón, aunque llamó la atención la posibilidad de intensificación de la degradación del hormigón como resultado del aumento del tráfico en las autopistas. Los resultados obtenidos son un complemento detallado dentro de la investigación alemana, ya que esta región (Rostock) no ha sido analizada antes.

Recycled concrete has a microstructure more complex than natural concrete, as it includes new interfacial transition zones, the quality of which is conditioned by the state of humidity of the aggregates used, which in turn will affect the final properties of the concrete. Bearing in mind the greater absorption capacity of recycled aggregates, it is important to improve its properties by means of a treatment method that is capable of reducing the negative effects that this may produce in the new concrete. Therefore, the influence of the pre-soaking method of recycled aggregates on the formation of the microstructure of concretes manufactured with these aggregates is analysed, to determine which treatment is the most effective for the production of concretes for non-structural use. The results show that the microstructure of the evaluated concretes differs according to the treatment method used, the most optimal method being one that uses aggregates without pre-soaking., El hormigón reciclado tiene una microestructura más compleja que el natural, ya que incluye nuevas zonas de transición interfacial, cuya calidad está condicionada por el estado de humedad de los áridos utilizados, lo que a su vez repercutirá en las propiedades finales del hormigón. Teniendo en cuenta la mayor capacidad de absorción de los áridos reciclados, se considera fundamental la mejora de sus propiedades, medi­ante un método de tratamiento que sea capaz de disminuir los efectos negativos que éstos puedan producir en el hormigón. Por ello, se analiza la influencia del método de premojado de los áridos reciclados en la formación de la microestructura de hormigones fabricados con estos áridos, para así determinar qué tratamiento es el más eficaz. Los resultados muestran que la microestructura de los hormigones evaluados difiere según el método de tratamiento utilizado, siendo el más óptimo el que utiliza los áridos sin premojar.

Self-compacting concrete (SCC) contains fine mineral fillers such as limestone powder. The idea of this study was to partially replace limestone with waste sulfur since it is hydrophobic, insoluble in water and therefore chemically inert and to compare the properties of produced concrete samples. Fresh concrete proper­ties included: slump-flow, t500, V-funnel time, L-box ratio, segregation ratio, density, and entrained air content. Hardened concrete was tested for compressive, flexural and bond strengths, ultrasonic velocity, dynamic elas­ticity modulus, dynamic Poisson’s ratio, and microstructure. Flowability and segregation increased, while bulk density, compressive and flexural strength, dynamic elasticity modulus and ultrasonic velocity slight declined. Times t500 and V-funnel time, L-box ratio and entrained air changed insignificantly. Considering that all proper­ties should remain or improve in case of waste valorization and the criteria should set to satisfy requirements for SCC, this study proved that all mixtures can be used for structural applications., El hormigón autocompactante (SCC, del inglés Self-compacting concrete) contiene cargas (fillers) minerales finas como polvo de piedra caliza. La idea de este estudio fue reemplazar parcialmente la piedra caliza por contenido de residuos de azufre, ya que es hidrófobo, insoluble en agua y, por lo tanto, químicamente inerte, y comparar las propiedades de las muestras de hormigón producidas. Las propiedades analizadas en el hormigón fresco incluyeron: flujo de asentamiento, t500, tiempo del embudo en V (V-funnel time), relación de caja en L (L-box ratio), relación de segregación, densidad y contenido de aire ocluido. En el hormigón endurecido se analizó la resistencia a compresión, flexión y adherencia, velocidad ultrasónica, módulo dinámico de elasticidad, coefi­ciente dinámico de Poisson y microestructura. La fluidez y la segregación aumentaron, mientras que la densidad aparente (bulk density), la resistencia a la compresión y la flexión, el módulo de elasticidad dinámica y la veloci­dad ultrasónica disminuyeron ligeramente. Los tiempos t500 y el tiempo del embudo V, la relación de la caja L y el aire ocluido cambiaron de manera insignificante. Considerando que al valorizar residuos, se deben conseguir propiedades similares o mejoradas, y que los criterios deben establecerse para satisfacer los requisitos de SCC, este estudio demostró que todas las mezclas se pueden utilizar para aplicaciones estructurales.

This paper presents the study of four gypsum mixtures, focusing on the role of both inorganic and organic additives and on the micro-structural features and mechanical properties. Additives have been chosen among those most reported in historical recipes, for example magnesia, lime putty, rabbit glue. The selected mixes refer to gypsum-based materials used in artworks manufacture, such as plasters, mouldings, stuccoworks, pastiglia. Blank reference materials were prepared on purpose according to the specific recipe, in order to verify the final composition and to highlight the hardening mechanisms and the formation of setting compounds. The chemical composition was related to workability properties and final mechanical resistance and the action of additives as retardants was studied with interesting results. For instance, MgO imparts good properties to the mechanical features, especially with regard to the compressive strength characteristics., En este artículo se han analizado cuatro mezclas basadas en yeso y se ha estudiado la influencia de los aditivos utilizados para su preparación, tanto orgánicos como inorgánicos, sobre las propiedades mecánicas y microestucturales de los materiales resultantes. Los aditivos utilizados se seleccionaron en base a aquellos que han sido principalmente publicados en recetas históricas, tales como magnesia, cal o cola de conejo. Por su parte, las mezclas basadas en yeso se eligieron en base aquellas principalmente utilizadas en obras de arte, incluyendo escayolas, molduras, estucados o pastiglia. También se prepararon materiales de referencia (control), de acuerdo a una mezcla específica, para verificar la composición química de las diferentes mezclas preparadas y comparar sus mecanismos de endurecimiento y formación. La composición química de los materiales preparados se ha correlacionado con su trabajabilidad y resistencia mecánica. Además, se estudió la acción retardante de los aditivos utilizados con interesantes resultados. Por ejemplo, el MgO confiere buenas propiedades mecánicas al material, especialmente en lo que se refiere a la resistencia a la compresión.

Polymers are known to improve the fatigue resistance of sphalt mastics. However, undesirable results can be obtained if the polymer is not successfully integrated into the bitumen binder. The goal of this work is to evaluate the effect of the addition of three selected polyolefins on their mastic’s fatigue performance. Low and high density polyethylenes (LDPE and HDPE) and polypropylene (PP) were chosen and used at the concentration of 4 wt.%. A dissipated energy approach was used in order to analyze the fatigue resistance, at 25 ºC, of the three composites studied. Dynamic time sweeps at and above the linear viscoelastic threshold were carried out. Based on that, the results demonstrated a better improvement when the LDPE was considered. For that binder, fluorescence optical microscopy observations at 25 ºC provided morphological evidence of a more homogeneous bitumen-polymer distribution which could be behind the improved fatigue behavior. El uso de polímeros mejora la resistencia a la fatiga de los másticos asfálticos. Sin embargo, se pueden obtener resultados no esperados si el polímero no se integra eficientemente en el ligante bituminoso. El objetivo de este trabajo es evaluar el efecto de la adición de 3 poliolefinas sobre el comportamiento a la fatiga. Se seleccionaron polietilenos de baja y alta densidad (PEBD y PEAD) y polipropileno (PP) que se usaron al 4 % en peso. Se empleó una metodología basada en la energía disipada, a 25 ºC. Se realizaron ensayos dinámicos de barrido de tiempo en el límite y por encima del intervalo de viscoelasticidad lineal, que demostraron un mejor comportamiento para el mástico que contenía PEBD. Para él, se observó a través de microscopía óptica de fluorescencia que la distribución de polímero en el betún era mucho más homogénea, y éste podría ser el motivo del comportamiento mejorado.

Coal mining wastes are associated with serious environmental problems; they have potential as building materials, including alkali-activated cement. In this study, the effect of different coal mining wastes on the mechanical properties and microstructural development of alkali-activated materials (AAMs) was evaluated through XRD, SEM and FTIR spectroscopy. Different alkali-activated compounds were produced; the alkaline solution was composed of NaOH+Na2SiO3. The results obtained using the calcined coal sludge showed excellent mechanical performance, with compressive strength higher than 60 MPa. However, addition of metakaolin and ordinary Portland cement was necessary to increase the mechanical performance of calcined coal gangue materials. The formation of N-A-S-H gel and the incorporation of iron ions into the cementitious matrix were evidenced. Ultrasonic pulse velocity indicated the early polymerization during the reaction processes. The study verified that the different characteristics of the wastes influence the performance of alkali-activated materials., Los residuos de minería de carbón causan serios problemas ambientales, no obstante, tienen potencial como material de construcción, destacándose los cementos activados alcalinamente. El efecto de los residuos de carbón sobre las propiedades mecánicas y el desarrollo microestructural de los cementos activados alcalinamente son objeto de este estudio. Para ello, se utilizaron las técnicas de DRX, SEM y FTIR. Se produjeron diferentes compuestos activados alcalinamente, utilizando NaOH + Na2SiO3 como activador alcalino y curado térmico (50 °C durante 24 h). Los resultados obtenidos a partir del lodo de carbón calcinado mostraron un excelente rendimiento mecánico, con una resistencia a la compresión superior a 60 MPa. Sin embargo, en el caso de los materiales obtenidos a partir de la ganga de carbón calcinada, fue necesaria la adición de metacaolín y cemento Portland para aumentar sus resistencias mecánicas. Asimismo, se evidenció la formación de gel N-A-S-H y la incorporación de iones de hierro en la matriz cementante. El ensayo de velocidad de pulso ultrasónica indicó la polimerización inicial durante el proceso de reacción. Gracias a este se ha comprobado que las diferentes características de los residuos influyen en las propiedades y comportamiento de los correspondientes materiales activados alcalinamente.

Fly ash and phosphogypsum were used as Naturally Occurring Radioactive Materials (NORM) by-products for the synthesis of belite-sulfoaluminate clinkers. The influence of raw mixture composition and firing temperature was investigated. Clinkers and cements were examined by X-ray powder diffraction and scanning electron microscopy with energy dispersive X-ray spectroscopy. The compressive strength of the cements was determined after 28 days. Clinker phases identified included ye’elimite, ß-phase of belite, ternesite and gehlenite, while the main hydration product of the cement pastes was ettringite. The results showed that belite-sulfoaluminate cements can be fabricated with a compressive strength of 45.9 N/mm2 by firing the raw mixture (70 wt.% marl, 10 wt.% bauxite and 20 wt.% phosphogypsum) at a temperature of 1320°C/1h., En este estudio se han utilizado cenizas volantes y fosfoyeso como Naturally Occurring Radioactive Materials (NORM) para la síntesis de clínkeres belíticos de sulfoaluminatos. Se ha investigado la influencia de la composición de la materia prima y de las diferentes temperaturas de cocción. Los clínkeres y cementos se examinaron mediante difracción de rayos X y microscopía electrónica de barrido equipada con espectroscopía de energía dispersiva de rayos X. Los valores de compresión de los cementos se determinaron a la edad de 28 días. Las fases constituyentes de los clínkeres se identificaron como ye’elimita, fase-ß de la belita, ternesita y gehlenita, mientras que el principal producto de hidratación de la pasta de cemento se identificó como ettringita. Los resultados muestran que los cementos belíticos de sulfoaluminatos pueden ser fabricados con una resistencia a compresión de 45.9 N/mm2 mediante una cocción de la materia prima (70 % en peso de marga, 10 % de bauxita y 20 % de fosfoyeso) a una temperatura de 1320°C/1h

The application of self-cleaning coatings presents one of the most effective ways to protect the surfaces of the building materials. The effect of TiO2/kaolin based coatings applied to three types of substrates: non-porous, porous and highly porous, was investigated. Mechanical activation was applied for the impregnation of the active TiO2 component (in content of 3 and 10 wt. %) into the kaolin support. Surface properties (roughness, hydrophilicity and micro-hardness) and functional properties (photocatalytic activity and self-cleaning efficiency) were studied in order to define the optimal formulation of the applied coatings. The effect of the photocatalytic behavior of the coated substrates in terms of self-cleaning ability was assessed by the photodegradation of Rhodamine B, performed before and after durability tests. The results obtained in this paper showed that photocatalytic activity of the TiO2/kaolin composite coating generally depends on the procedure of TiO2 impregnation into the kaolin clay and the loaded TiO2 content., La aplicación de recubrimientos autolimpiantes presenta una de las maneras más efectivas de proteger las superficies de los materiales de construcción. Se ha investigado el efecto de recubrimientos basados en TiO2/caolín, aplicados sobre tres tipos de sustratos: no poroso, poroso y altamente poroso. Se utilizó activación mecánica para la impregnación del componente de TiO2 activo (en contenido del 3 y 10% en peso) sobre el soporte de caolín. Se han estudiado las propiedades superficiales (rugosidad, hidrofilicidad y microdureza) y las propiedades funcionales (actividad fotocatalítica y eficacia autolimpiante) para definir la formulación óptima de las capas aplicadas. El efecto del comportamiento fotocatalítico de los sustratos revestidos en términos de capacidad de autolimpieza se evaluó mediante la fotodegradación de Rodamina B, realizada antes y después de las pruebas de durabilidad. Los resultados obtenidos en este trabajo mostraron que la actividad fotocatalítica del revestimiento de TiO2/ caolín, dependen en general del procedimiento de impregnación de TiO2 en la capa de caolín y el contenido utilizado de TiO2.

Self-compacting concrete has a characteristic microstructure inherent to its specific composition. The higher content of fine particles in self-compacting concrete relative to the equivalent vibrated concrete produces a different fracture behavior that affects the main fracture parameters. In this work, a comprehensive experimental investigation of the fracture behavior of self-compacting concrete has been carried out. Twelve different self-compacting concrete mixes with compressive strength ranging from 39 to 124 MPa (wider range than in other studies) have been subjected to three-point bending tests in order to determine the specific fracture energy. The influence of the mix design and its composition (coarse aggregate fraction, the water to binder ratio and the paste to solids ratio) on its fracture behavior has been analyzed. Moreover, further evidence of the objectivity of the size-independent fracture energy results, obtained by the two most commonly used methods, has been provided on the self-compacting concrete mixes., Los hormigones autocompactantes tienen una microestructura interna inherente a su composición específica. Su mayor contenido de partículas finas, en comparación con hormigones vibrados equivalentes, provoca un comportamiento diferente en fractura que afecta a los principales parámetros de fractura. En este trabajo, se ha realizado una amplia investigación experimental del comportamiento en fractura de hormigones autocompactantes. Así, se han realizado ensayos de flexión en tres puntos para determinar sus propiedades de fractura sobre 12 hormigones autocompactantes de diferente composición, con resistencias a compresión que van desde 39 hasta 124 MPa (mayor que en otros estudios). De esta forma, se ha analizado la influencia de la dosificación del hormigón y su composición (contenido en árido grueso, relación agua-cemento y pasta-sólidos) sobre su comportamiento en fractura. Además, se ha validado, para hormigones autocompactantes, la objetividad de los resultados obtenidos mediante los dos métodos habitualmente empleados para la determinación de la energía de fractura.

Alkali activated materials (AAM) based on calcined metakaolin or illite clay together with waste by-products, such as waste glass or aluminium scrap recycling waste, were tested as value-added materials for pH stabilization in biogas technology where decrease of pH should be avoided. Porous materials with ability to slowly leach alkalis in the water media thus providing continuous control of the pH level were obtained. XRD, FTIR, SEM and titration methods were used to characterize AAM and their leaching properties. It is clear that composition of the material has an important effect on the diffusion of alkali from structure. Namely, higher Si/Al and Na/Al molar ratios may increase pore solution transfer to the leachate. The leaching rate of alkalis from the structure of AAM is high for the first few days, decreasing over time. It was possible to calculate the buffer capacity from the mixture design of AAM., En este estudio se han ensayado materiales activados alcalinamente (AAM) basados en metacaolín o arcilla de ilita junto con subproductos tales como residuos de vidrio o aluminio reciclado, como materiales con valor añadido para la estabilización del pH en tecnologías de biogás donde se debe evitar la disminución del pH . Se obtuvieron materiales porosos con capacidad para lixiviar lentamente los álcalis en medios acuosos, proporcionando así un control continuo del nivel de pH. Se utilizaron técnicas de DRX, FTIR, SEM y métodos de tritación para caracterizar los AAMs y sus propiedades de lixiviación. La composición del material tiene un efecto importante en la difusión del álcali de la estructura. Es decir, mayores relaciones molares de Si / Al y Na / Al pueden aumentar la transferencia de la solución del poro al lixiviado. La tasa de lixiviación de los álcalis desde la estructura de los AAMs es alta durante los primeros días, disminuyendo con el tiempo. Se ha calculado la capacidad del efecto tampón a partir del diseño de mezcla de AAM.

The aim of this investigation was the synthesis of nanocomposite coatings based on Zn-Al layered double hydroxides (Zn-Al LDH) and TiO2. The Zn-Al LDH material, which acted as the catalyst support of the active TiO2 component (in the content of 3 and 10 wt. %), was synthesized by a low super saturation co-precipitation method. The interaction between the Zn-Al LDH and the active TiO2 component was accomplished by using vacuum evaporation prior to the mechanical activation and only by mechanical activation. The final suspension based on Zn-Al LDH and 10wt. % TiO2, impregnated only by mechanical activation, showed the optimal characteristics from the aspect of particle size distribution and XRD analysis. These properties had a positive effect on the functional properties of the coatings (photocatalytic activity and self-cleaning efficiency) after the water rinsing procedure., El objetivo de esta investigaci.n fue la preparaci.n de recubrimientos de nanocompuestos basados en Zn-Al hidr.xidos dobles en capas (Zn-Al LDH) y TiO2. El material de LDH Zn-Al, que actuaba como catalizador del componente activo TiO2 (en el contenido de 3 y 10 en peso.%), se sintetiz. por un m.todo de co-precipitaci.n con baja sobresaturaci.n. La interacci.n entre el Zn-Al LDH y el componente activo TiO2 se llev. a cabo mediante el uso de la evaporaci.n al vac.o antes de la activaci.n mec.nica y s.lo por activaci.n mec.nica. La suspensi.n final basada en Zn-Al LDH y 10wt. % TiO2, impregnada solamente por la activaci.n mec.nica, mostr. las caracter.sticas .ptimas desde el aspecto de la distribuci.n de tama.o de part.cula y an.lisis de XRD. Estas propiedades ten.an un efecto positivo sobre las propiedades funcionales de los revestimientos (actividad fotocatal.tica y eficiencia de auto-limpieza) despu.s del procedimiento de aclarado de agua.

The aim of this investigation was the synthesis of nanocomposite coatings based on Zn-Al layered double hydroxides (Zn-Al LDH) and TiO2. The Zn-Al LDH material, which acted as the catalyst support of the active TiO2 component (in the content of 3 and 10 wt. %), was synthesized by a low super saturation co-precipitation method. The interaction between the Zn-Al LDH and the active TiO2 component was accomplished by using vacuum evaporation prior to the mechanical activation and only by mechanical activation. The final suspension based on Zn-Al LDH and 10wt. % TiO2, impregnated only by mechanical activation, showed the optimal characteristics from the aspect of particle size distribution and XRD analysis. These properties had a positive effect on the functional properties of the coatings (photocatalytic activity and self-cleaning efficiency) after the water rinsing procedure. El objetivo de esta investigaci.n fue la preparaci.n de recubrimientos de nanocompuestos basados en Zn-Al hidr.xidos dobles en capas (Zn-Al LDH) y TiO2. El material de LDH Zn-Al, que actuaba como catalizador del componente activo TiO2 (en el contenido de 3 y 10 en peso.%), se sintetiz. por un m.todo de co-precipitaci.n con baja sobresaturaci.n. La interacci.n entre el Zn-Al LDH y el componente activo TiO2 se llev. a cabo mediante el uso de la evaporaci.n al vac.o antes de la activaci.n mec.nica y s.lo por activaci.n mec.nica. La suspensi.n final basada en Zn-Al LDH y 10wt. % TiO2, impregnada solamente por la activaci.n mec.nica, mostr. las caracter.sticas .ptimas desde el aspecto de la distribuci.n de tama.o de part.cula y an.lisis de XRD. Estas propiedades ten.an un efecto positivo sobre las propiedades funcionales de los revestimientos (actividad fotocatal.tica y eficiencia de auto-limpieza) despu.s del procedimiento de aclarado de agua.

Design and development of advanced steel types require establishing an optimal combination of mechanical strength, resistance to hydrogen degradation and durability, among others; however, the available tools for assessing some of these properties are limited. A novel tool for supporting the design and development of steel types was therefore created. This tool, called TriDes, is based on the phenomenon of mechanically stimulated gas emission and allows for determining mechanical properties and hydrogen concentration locally, with high spatial resolution and during different phases of the service life of construction steel elements. Its applicability to the development of pipe steel with improved durability, as well as to steel types used in marine environments, has been investigated., El diseño y desarrollo de acero avanzado requiere establecer una combinación óptima de resistencia mecánica, resistencia a la degradación por hidrógeno y la durabilidad, entre otras. Sin embargo, las herramientas disponibles para evaluar experimentalmente algunas de estas propiedades son limitadas. Por lo tanto se creó una nueva herramienta, llamada TriDes. Esta técnica está basada en un principio físico distinto de los que se usan en las técnicas establecidas y combina la caracterización de hidrógeno en el acero en y la caracterización mecánica y/o tribológica. La técnica es portatil lo que permite determinar concentración local de hidrógeno con alta resolución espacial durante todo el ciclo de vida de elementos fabricados en acero y además evaluar la dureza y resistencia al desgaste del acero. Se ha investigado la capacidad de la técnica para el desarrollo de aceros para aplicaciones en gasoductos y construcciones marinas.

The present paper addresses the alkali activation of Portland cements containing blast furnace slag (20 and 30% of the cement by weight) with a view to the possible use of these materials in oil well construction. The hydration studies conducted showed that in cement/slag blends, the sodium silicate activating solution partially inhibited the dissolution of the silicate phases in the Portland cement, retarding cement hydration and reducing the precipitation of reaction products. Due to such partial inhibition, the cement/slag blends had significantly lower mechanical strength than Portland cements hydrated with water. 29Si and 27Al MAS NMR and BSE/EDX studies, in turn, showed that the C-S-H gel forming in the alkali-activated cement/slag pastes contained Al in tetrahedral positions and low Ca/Si ratios.En el presente trabajo se ha estudiado la activación alcalina de cementos Pórtland con incorporación de escoria de horno alto (20% y 30% con respecto al peso de cemento) para su posible aplicación en la construcción de pozos petrolíferos. Los estudios de hidratación realizados indican que en mezclas cemento/escoria, la disolución activadora de silicato sódico inhibe parcialmente la disolución de las fases silicato del cemento Pórtland originando un retraso de su hidratación así como la menor precipitación de productos de reacción. Dicha parcial inhibición de los procesos reactivos en las mezclas cemento/escoria originan resistencias mecánicas significativamente inferiores a las pastas de cemento Portland hidratadas con agua. Finalmente, los estudios de 29Si y 27Al RMN MAS y BSE/EDX indican que el gel C-S-H formado en pastas de mezcla cemento/escoria activadas alcalinamente presenta Al en posiciones tetraédricas y bajas relaciones Ca/Si.

Concrete diffusivity is a function of its microstructure on many scales, ranging from nanometres to millimetres. Multi-scale techniques are therefore needed to model this parameter. Representative elementary volume (REV), in conjunction with the homogenization principle, is one of the most common multi-scale approaches. This study aimed to establish a procedure for establishing the REV required to determine cement paste diffusivity based on a three-step, numerical-statistical approach. First, several series of 3D cement paste microstructures were generated with HYMOSTRUC3D, a cement hydration and microstructure model, for different volumes of cement paste and w/c ratios ranging from 0.30 to 0.60. Second, the finite element method was used to simulate the diffusion of tritiated water through these microstructures. Effective cement paste diffusivity values for different REVs were obtained by applying Fick’s law. Finally, statistical analysis was used to find the fluctuation in effective diffusivity with cement paste volume, from which the REV was then determined. The conclusion drawn was that the REV for measuring diffusivity in cement paste is 100x100x100 μm3., La difusividad del hormigón depende de su microestructura a numerosas escalas, desde nanómetros hasta milímetros, por lo que se precisa de técnicas multiescala para representar este parámetro. Junto con el principio de homogeneización, uno de los métodos multiescala más habituales es el volumen elemental representativo (VER). El objeto de este estudio era establecer un procedimiento que permitiera determinar el VER necesario para calcular la difusividad de la pasta de cemento, basándose en un método numéricoestadístico que consta de tres etapas. Primero, se crearon varias series de microestructuras de pasta de cemento en 3D con HYMOSTRUC3D, un programa que permite crear un modelo de la hidratación y microestructura del cemento. Luego se empleó el método de elementos finitos para simular la difusión de agua tritiada a través de estas microestructuras y se obtuvieron los valores de difusividad efectiva de la pasta de cemento para distintos VER aplicando la ley de Fick. Por último se realizó un análisis estadístico para hallar la fluctuación de la difusividad efectiva en función del volumen de pasta de cemento, a partir de la cual se determinó posteriormente el VER. Se llegó a la conclusión de que el VER para la medición de la difusividad en la pasta de cemento es de 100x100x100 μm3.

The use of self-compacting concrete (SCC) has been on the rise in recent years. Research on this type of concrete has focused primarily on determining optimal dosage, while durability, particularly for medium strength SCC, has received much less attention. The present study explored the permeability of a number of medium strength (characteristic strength, 30 MPa) self-compacting concretes, including SCCs made with common cement, in pursuit of a balance between performance and cost. Pressurised water and mercury intrusion porosimetry tests were conducted to determine concrete behaviour when exposed to aggressive agents. The findings showed that the capillary networks of these concretes are essentially impermeable to aggressive agents.El hormigón autocompactante ha experimentado un amplio desarrollo en los últimos años. Los estudios sobre este hormigón se han centrado en obtener dosificaciones óptimas, mientras los relativos a su durabilidad son escasos, especialmente en el caso de hormigones de resistencia moderada. Este trabajo se centra en el estudio de la permeabilidad de distintos hormigones autocompactantes de resistencia moderada (resistencia característica 30 MPa). El estudio incluye hormigones fabricados con cementos comunes, en los que se ha buscado un equilibrio entre prestaciones y precio. Con el fin de estudiar su comportamiento frente a la penetración de agentes agresivos, se han realizado los ensayos de permeabilidad al agua bajo presión y estudio de la porosimetría por intrusión de mercurio. Los resultados de los ensayos ponen de manifiesto el buen comportamiento de estos hormigones frente a la posible penetración de agentes agresivos por la red capilar.

This paper evaluates the optimal calcination temperature and replacement ratio to ensure high metakaolin (MK) pozzolanicity in blended cement. The MK used was prepared by firing two types of local at temperatures ranging from 700 to 850 ºC. Dry blends of ordinary Portland cement (OPC) and varying proportions of MK were mixed with the amount of water required to ensure optimal consistency of the resulting pastes. The specimens were cured at 100% RH for 24 h and then immersed in water for 3, 7, 28, 90 or 180 days. At each test time, the degree of hydration and compressive strength of the hardened cement pastes were measured The findings showed that the most suitable calcination temperature to obtain metakaolin is 700 ºC, while the optimal replacement ratio ranges from 25 to 30%. DTA was used to determine the phases comprising the hydration products forming at the ages studied. Pure OPC and OPC-MK specimens were immersed in 3% NaCl and 5% MgSO4 solutions for 30, 90 and 180 days to measure their durability. The OPC-MK pastes immersed in the 3% NaCl solution were observed to be highly resistant to chloride attack.El presente trabajo evalúa el comportamiento puzolánico de metacaolín (MK), producto de la calcinación a distintas temperaturas de dos tipos de caolín local de composiciones químicas diferentes, al incorporarse al cemento en diferentes proporciones. Se preparó un cemento adicionado mediante la mezcla en seco de cemento Portland ordinario (OPC) y metacaolín (MK), a los que se añadió la cantidad óptima de agua para obtener una pasta de la consistencia deseada. Las probetas se curaron a una HR del 100% durante 24 horas, sumergiéndose posteriormente en agua durante 3, 7, 28, 90 o 180 días. A cada tiempo de ensayo se controló el grado de hidratación de las pastas endurecidas y se comprobó la resistencia a la compresión de las probetas cúbicas a las edades de curado establecidas. Los resultados obtenidos indican que la temperatura más adecuada para la calcinación del caolín es de 700 °C y que el porcentaje óptimo de éste en la mezcla se encuentra entre el 25 y el 30%. Las fases que componen los productos resultantes de la hidratación se identificaron mediante ATD a distintas edades de curado. Se estableció la durabilidad del OPC puro y de las mezclas de OPC-MK en disoluciones de NaCl al 3% y MgSO4 al 5% tras 30, 90 y 180 días de inmersión. Se concluyó que las pastas de OPC-MK muestran una elevada resistencia al ataque del ion cloruro.

The use of self-compacting concrete (SCC) has been on the rise in recent years. Research on this type of concrete has focused primarily on determining optimal dosage, while durability, particularly for medium strength SCC, has received much less attention. The present study explored the permeability of a number of medium strength (characteristic strength, 30 MPa) self-compacting concretes, including SCCs made with common cement, in pursuit of a balance between performance and cost. Pressurised water and mercury intrusion porosimetry tests were conducted to determine concrete behaviour when exposed to aggressive agents. The findings showed that the capillary networks of these concretes are essentially impermeable to aggressive agents., El hormigón autocompactante ha experimentado un amplio desarrollo en los últimos años. Los estudios sobre este hormigón se han centrado en obtener dosificaciones óptimas, mientras los relativos a su durabilidad son escasos, especialmente en el caso de hormigones de resistencia moderada. Este trabajo se centra en el estudio de la permeabilidad de distintos hormigones autocompactantes de resistencia moderada (resistencia característica 30 MPa). El estudio incluye hormigones fabricados con cementos comunes, en los que se ha buscado un equilibrio entre prestaciones y precio. Con el fin de estudiar su comportamiento frente a la penetración de agentes agresivos, se han realizado los ensayos de permeabilidad al agua bajo presión y estudio de la porosimetría por intrusión de mercurio. Los resultados de los ensayos ponen de manifiesto el buen comportamiento de estos hormigones frente a la posible penetración de agentes agresivos por la red capilar.

Alkali activated materials (AAM) based on calcined metakaolin or illite clay together with waste by-products, such as waste glass or aluminium scrap recycling waste, were tested as value-added materials for pH stabilization in biogas technology where decrease of pH should be avoided. Porous materials with ability to slowly leach alkalis in the water media thus providing continuous control of the pH level were obtained. XRD, FTIR, SEM and titration methods were used to characterize AAM and their leaching properties. It is clear that composition of the material has an important effect on the diffusion of alkali from structure. Namely, higher Si/Al and Na/Al molar ratios may increase pore solution transfer to the leachate. The leaching rate of alkalis from the structure of AAM is high for the first few days, decreasing over time. It was possible to calculate the buffer capacity from the mixture design of AAM. En este estudio se han ensayado materiales activados alcalinamente (AAM) basados en metacaolín o arcilla de ilita junto con subproductos tales como residuos de vidrio o aluminio reciclado, como materiales con valor añadido para la estabilización del pH en tecnologías de biogás donde se debe evitar la disminución del pH . Se obtuvieron materiales porosos con capacidad para lixiviar lentamente los álcalis en medios acuosos, proporcionando así un control continuo del nivel de pH. Se utilizaron técnicas de DRX, FTIR, SEM y métodos de tritación para caracterizar los AAMs y sus propiedades de lixiviación. La composición del material tiene un efecto importante en la difusión del álcali de la estructura. Es decir, mayores relaciones molares de Si / Al y Na / Al pueden aumentar la transferencia de la solución del poro al lixiviado. La tasa de lixiviación de los álcalis desde la estructura de los AAMs es alta durante los primeros días, disminuyendo con el tiempo. Se ha calculado la capacidad del efecto tampón a partir del diseño de mezcla de AAM.

Water takes part in most if not all of the degradation processes experienced by cement-based materials during their service-life. The effect of pure water usually is not of primary concern as it involves very lengthy degradation diffusion controlled processes; aqueous solutions are more aggressive, promoting increased solubility of matrix components and microstructure modification due to leaching. The ability to monitor such changes nondestructively presents a number of challenges as, often, conventional characterisation techniques require sample preparation likely to modify the properties of interest. In this study, ultrasonic pulse velocity profiles have provided a nondestructive means of monitoring microstructural changes during aggressive leaching of blastfurnace slag cement mortars with ammonium nitrate solutions. These data are compared with corresponding analyses by destructive techniques including mercury intrusion porosimetry (MIP), water porosity measurements, X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). By analysing degraded ultrasonic velocity profiles it has been possible to calculate degraded depths in the samples, which correlate well with those results obtained by conventional methods.El agua interviene en la mayor parte de los procesos de deterioro que pueden sufrir los materiales cementicios durante su vida útil. El efecto de las aguas desionizadas no suele tenerse en cuenta dado que producen procesos controlados por la difusión y generan un deterioro poco apreciable a corto plazo. La posibilidad monitorizar esta degradación de un modo no destructivo es un reto importante, dado que las técnicas habituales de caracterización implican una alteración física del material. En este trabajo, mediante la aplicación de técnicas no destructivas de inspección ultrasónica, se ha caracterizado el proceso de degradación sufrido por probetas de mortero sumergidas en una solución de nitrato de amonio. Estos resultados fueron comparados con los obtenidos en la caracterización destructiva, empleando, porosimetría de intrusión de mercurio (PIM), porosidad accesible al agua, difracción de rayos-X (DRX) y análisis de microscopía electrónica de barrido (MEB). El análisis de los perfiles de velocidad ultrasónica de las muestras ha permitido calcular las profundidades degradadas, con una buena correlación entre estos resultados y los obtenidos por técnicas destructivas.

This paper studies the performance of concrete whose chief components are natural aggregate and an organic binder —a thermosetting polyester resin— denominated polymer concrete or PC. The material was examined macro- and microscopically and its basic physical and mechanical properties were determined using mercury porosimetry, scanning electron microscopy (SEM-EDAX), X-ray diffraction (XRD) and strength tests (modulus of elasticity, stress-strain curves and ultimate strengths). According to the results of these experimental studies, the PC exhibited a low density (4.8%), closed pore system and a concomitantly continuous internal microstructure. This would at least partially explain its mechanical out-performance of traditional concrete, with average compressive and flexural strength values of 100 MPa and over 20 MPa, respectively. In the absence of standard criteria, the bending test was found to be a useful supplement to compressive strength tests for establishing PC strength classes., Este trabajo de investigación aborda el estudio de un hormigón de altas prestaciones, formado por áridos naturales y un aglomerante orgánico constituido por una resina termoestable poliéster, denominado hormigón polimérico HP. Se describe el material a nivel microscópico y macroscópico, presentando sus propiedades físicas y mecánicas fundamentales, mediante diferentes técnicas experimentales, tales como: porosimetría de mercurio, microscopía electrónica (SEM-EDAX), difracción de rayos X (DRX) y ensayos mecánicos (módulo de elasticidad, curvas tensión- deformación y resistencias últimas). Como consecuencia del estudio experimental llevado a cabo, se ha podido apreciar cómo el HP está formado por porosidad cerrada del 4,8%, proporcionando una elevada continuidad a su microestructura interna, lo que justifica, en parte, la mejora de propiedades mecánicas respecto al hormigón tradicional, con unos valores medios de resistencia a compresión de 100 MPa y superiores a 20 MPa en su resistencia a flexotracción. Debido a la falta de estandarización, se ha concluido cómo el ensayo de flexión puede ser un procedimiento adicional al de compresión, a la hora de establecer las clases resistentes del HP.

Porcelain stoneware is a strongly sintered ceramic material fabricated from ball clays-quartz-feldspar mixtures. Porcelain stoneware is characterized by its excellent technical and functional properties (low water absorption, high mechanical properties, resistant to chemical substances and cleaning agents, aesthetic possibilities …). These characteristic and technical features make that among the different types of ceramic tile, porcelain stoneware is the ceramic product that in the last years has best withstood the economic crisis in the construction sector. These properties are related to the microstructure of porcelain stoneware, which is a grain and bond type with large particles of filler (quartz), mullite crystals, a silica-rich amorphous phase and porosity. The understanding of the relationship between the microstructure and the properties of porcelain stoneware is hardly important for the development and design of these materials whose tendency is the manufacture of thinner tiles with higher dimensions but must continue to comply the specific technical requirements., El gres porcelánico es un material sinterizado fabricado a partir de una mezcla de arcillas, cuarzo y feldespato. Tecnológicamente, el gres porcelánico se caracteriza por sus excelentes características técnicas y funcionales (baja absorción de agua, buenas propiedades mecánicas, resistente a substancias químicas, posibilidades estéticas…). Estas cualidades han propiciado que, entre los diferentes tipos de baldosa cerámica, es el gres porcelánico el producto que mejor ha resistido la crisis económica sufrida por el Sector de la Construcción. Las propiedades tecnológicas están relacionadas con su microestructura, compuesta de partículas de cuarzo, cristales de mullita, fase amorfa y porosidad. El conocimiento de la relación entre la microestructura y las propiedades tecnológicas del gres porcelánico es de gran importancia para avanzar en el diseño y desarrollo de estos materiales, cuya tendencia es la fabricación de piezas de mayor formato y menor espesor pero que deben seguir cumpliendo con los requerimientos especificados para su aplicación.

Porcelain stoneware is a strongly sintered ceramic material fabricated from ball clays-quartz-feldspar mixtures. Porcelain stoneware is characterized by its excellent technical and functional properties (low water absorption, high mechanical properties, resistant to chemical substances and cleaning agents, aesthetic possibilities …). These characteristic and technical features make that among the different types of ceramic tile, porcelain stoneware is the ceramic product that in the last years has best withstood the economic crisis in the construction sector. These properties are related to the microstructure of porcelain stoneware, which is a grain and bond type with large particles of filler (quartz), mullite crystals, a silica-rich amorphous phase and porosity. The understanding of the relationship between the microstructure and the properties of porcelain stoneware is hardly important for the development and design of these materials whose tendency is the manufacture of thinner tiles with higher dimensions but must continue to comply the specific technical requirements.El gres porcelánico es un material sinterizado fabricado a partir de una mezcla de arcillas, cuarzo y feldespato. Tecnológicamente, el gres porcelánico se caracteriza por sus excelentes características técnicas y funcionales (baja absorción de agua, buenas propiedades mecánicas, resistente a substancias químicas, posibilidades estéticas…). Estas cualidades han propiciado que, entre los diferentes tipos de baldosa cerámica, es el gres porcelánico el producto que mejor ha resistido la crisis económica sufrida por el Sector de la Construcción. Las propiedades tecnológicas están relacionadas con su microestructura, compuesta de partículas de cuarzo, cristales de mullita, fase amorfa y porosidad. El conocimiento de la relación entre la microestructura y las propiedades tecnológicas del gres porcelánico es de gran importancia para avanzar en el diseño y desarrollo de estos materiales, cuya tendencia es la fabricación de piezas de mayor formato y menor espesor pero que deben seguir cumpliendo con los requerimientos especificados para su aplicación.

The present study aims to gain a fuller understandingof the curing process in lime pastes (100, 90, 80, 70,60, 50 and 40% lime) blended with cement by analyzingcarbonation in these materials. A hydrated, airslaked lime powder and CEM II A/L 32.5 Portlandcement were used for the blends. These materialswere singled out for research primarily because theymay be used in the restoration of heritage monuments.Variation in weight was used as an indicator for carbonation.A new parameter, A, was found to vary inverselywith the percentage of the cement because of theprevalence of Knudsen diffusion in the paste, in turndue to the characteristics of the pore structure, whichwas studied by mercury intrusion porosimetry (MIP).The hygroscopic study conducted on the different pastesprovided information on water content at a givenhumidity and its location, i.e., adsorbed on the surfaceof the pores or condensed inside them, obstructing thediffusion of CO2. The conclusion drawn from this studyof the curing process was that neither drying nor C3Shydration retarded lime carbonation.En este trabajo se estudia el proceso de carbonatacionen pastas mixtas de cal y cemento (100, 90, 80, 70, 60,50 y 40% de cal) con el objeto de obtener un mejorconocimiento del proceso de curado en estos materiales.Para ello se ha empleado una cal aerea hidratada en polvoy un cemento Portland del tipo CEM II A/L 32,5. Enparticular, este estudio investiga estos materiales ya quepueden ser utilizados en la restauracion del PatrimonioCultural. Se ha utilizado la variacion de peso como indicadordel proceso de carbonatacion. Se ha establecidoun nuevo parametro, A, que varia inversamente con elporcentaje de cemento en la pasta, debido al predominiode la difusion de Knudsen como consecuencia de laestructura porosa, que ha sido estudiada por medio deporosimetria de intrusion de mercurio (PIM). El estudiohigroscopico realizado sobre las diversas pastas permiteconocer el contenido en agua a una determinada humedady si esta se adsorbe sobre la superficie de los poroso condensa en ellos bloqueando la difusion del CO2. Delestudio del proceso de curado, se puede concluir que niel proceso de secado ni la hidratacion de C3S retrasan elproceso de carbonatacion de la cal de la mezcla.

Gris Pulpis is a Jurassic microcrystalline limestone found in the Maestrazgo Area of the Iberian Mountain Range (province of Castellón, Spain). This paper reports the results of a detailed study of the mineralogical, pelrographic and chromatic characteristics, as well as the durability, of this stone, classified as a commercial marble for its polish ability. The study determined the relationship between the structural characteristics of the stone, with a proliferation of stylolites and veins, and its physical properties. Its flexura I strength was found to be greater than would normally be expected in a structure with such a dense web of stylolites and veins. This is due to the structural and mineralogical properties of these stylolites, characterised by an extremely wavy design, scant mineral infillings and, occasionally, subsequent cementation. The characteristics of the porous media of homogeneous microcrystalline limestones such as Gris Pulpis largely explain the durability of this stone when exposed to freeze-thaw cycles and salt crystallisation. These arc the properties that make Gris Pulpis limestone, quarried in the Spanish Region of Valencia, a valuable building material for both architectural and civil engineering applications, En este trabajo se analizan las propiedades físicas y la durabilidad de una caliza microcristalina.El Gris Pulpis es una caliza microcristalina del Jurásico de la Cordillera Ibérica (Maestrazgo), cuyas características mineralógicas, petrográficas, cromáticas y alterabilidad se determinan detalladamente. Su aptitud para el pulido hace que sea un mármol comercial. Se establece la influencia de sus características estructurales (estilolitos, vénulas...) en sus propiedades físicas. Su resistencia a flexión supera los valores que cabría esperar en función de la estructura de esta roca que, a veces, presenta abundantes estilolitos y vénulas. Esto es debido a las características estructurales y mineralógicas de dichos estilolitos: trazado muy sinuoso y escasez de relleno mineral y, ocasionalmente, posterior cementación. Las características del sistema poroso de las calizas microcristalinas homogéneas, tipo Gris Pulpis, condicionan su baja alterabilidad, tanto frente a la acción del hielo/deshielo, como a la de cristalización de sales. Como consecuencia de estas propiedades el Gris Pulpis es una roca de construcción de la Comunidad Valenciana (España) de interés para el Patrimonio Arquitectónico y las Obras Públicas.

The present investigation deals with the microstructural characterization of a composite material, which is comprised of polypropylene fibers in an cement matrix, by means of environmental scanning electron microscopy (ESEM) and field emission scanning electron microscopy (FESEM). The microstructure of the different phases that compose the matrix is very heterogeneous, though there is a uniform distribution of the fibers inside it. The surface of this composite is different after setting, cured and hardening depending if the zone is or not in touch with the walls of the mould. The interface between the different crystalline regions of the cement matrix and the dispersed fibers shows compatibility between the matrix and the polymeric fibers. The mechanical properties (compression and bending strength) have also been evaluated. The use of melamine formaldehyde as additive leads to a reinforcement of the cement matrix and to the improvement of the mechanical properties., Se ha llevado a cabo una observacíón microestructural detallada de un material compuesto de fibras de polipropileno embebidas en una matriz de cemento usando los nuevos tipos de microscopía electrónica de barrido, tales como: un microscopio electrónico medioambiental (acrónimo en inglés: ESEM) y uno de emisión de campo (acrónimo en inglés: FESEM). La microestructura de las diferentes fases que componen la matriz es muy heterogénea, aunque hay una distribución uniforme de las fibras dentro de ellas. La superficie de este material compuesto es diferente después del fraguado, curado y endurecimiento según qué zonas estén o no en contacto con las paredes del molde. La interfase entre las diferentes fases cristalinas de la matriz de cemento y las fibras dispersadas se ha observado a diferentes aumentos, comprobándose compatibilidad entre la matriz y las fibras poliméricas. Las propiedades de resistencia mecánica (tanto a flexión como a compresión) han sido también evaluadas, comprobándose la mejora de las mismas con el uso como aditivo de Melamina Formaldehido con lo que se consigue un reforzamiento de la matriz cementante en este material compuesto.

Calcium leaching is a degradation process consisting in progressive dissolution of the cement paste by migration of calcium atoms to the aggressive solution. It is therefore, a complex phenomenon involving several phases and dissolution and diffusion processes simultaneously. Along this work, a new computational scheme for the simulation of the degradation process in three dimensions was developed and tested. The toolkit was used to simulate accelerated calcium leaching by a 6M ammonium nitrate solution in cement matrices. The obtained outputs were the three dimensional representation of the matrix and the physicochemical properties of individual phases as a consequence of the degradation process. This not only makes it possible to study the evolution of such properties as a function of time but also as a function of the position within the matrix. The obtained results are in good agreement with experimental values of the elastic modulus in degraded and undegraded samples., El lixiviado de calcio es un proceso de degradación consistente en la disolución progresiva de la pasta de cemento por la migración de los átomos de calcio a la disolución agresiva. Se trata por tanto de un fenómeno complejo que involucra simultáneamente diferentes fases y procesos de disolución y difusión. En este trabajo se desarrolló y probó una nueva herramienta computacional para la simulación del proceso de degradación en tres dimensiones. Para ello se simuló el lixiviado de calcio acelerado provocado por una disolución de nitrato amónico 6M en matrices de cemento. Como resultado se obtuvieron la representación tridimensional de la matriz y las propiedades físico-químicas sus fases a lo largo del tiempo. Esto permitió estudiar la evolución de dichas propiedades a lo largo del proceso de degradación así como en función de su posición dentro de la matriz. Los resultados obtenidos coinciden con los valores experimentales del módulo elástico tanto de muestras degradadas como intactas.

[EN]This study assesses the viability of using an agro-industrial by-product, rice husk ash (RHA) from a Colombian rice company’s combustion facility, as a total replacement for the commercial sodium silicate ordinarily used in alkaliactivated binders. Fly ash (FA), granulated blast furnace slag (GBFS) and binary 50FA:50GBFS blended pastes were activated with a mix of sodium hydroxide and either sodium silicate or one of two types of RHA. The pastes were characterised for strength, mineralogy and microstructure. The findings showed that the agro-industrial by-product can be used to yield alkali-activated materials with 7‑day mechanical strengths on the order of 42 MPa. The study confirmed that both amorphous silica and part of the crystalline silica present in RHA participate in the alkaline activation process, providing the alkalinity is suitably adjusted., [ES]Este estudio evalúa la viabilidad de utilizar un subproducto agroindustrial, la ceniza de cascarilla de arroz (RHA) proveniente de un equipo combustor de una empresa Arrocera en Colombia, como reemplazo total de la sílice aportada por el silicato de sodio comercial en sistemas cementicios activados alcalinamente. Se prepararon pastas de ceniza volante (FA), de escoria de alto horno (GBFS) y un sistema binario 50FA:50GBFS, que fueron activadas por una mezcla de silicato de sodio e hidróxido de sodio, y por dos tipos de RHA. Las mezclas se caracterizaron mecánica, mineralógica y microestructuralmente. Los resultados demuestran que es posible obtener materiales activados alcalinamente con resistencias mecánicas del orden de 42 MPa, a 7 días de curado, utilizando el subproducto agroindustrial. Este estudio corrobora que tanto la sílice amorfa como parte de la sílice cristalina presente en RHA tienen la posibilidad de participar en el proceso de activación alcalina, siempre y cuando las condiciones de alcalinidad estén adecuadamente ajustadas.

The present paper addresses the alkali activation of Portland cements containing blast furnace slag (20 and 30% of the cement by weight) with a view to the possible use of these materials in oil well construction. The hydration studies conducted showed that in cement/slag blends, the sodium silicate activating solution partially inhibited the dissolution of the silicate phases in the Portland cement, retarding cement hydration and reducing the precipitation of reaction products. Due to such partial inhibition, the cement/slag blends had significantly lower mechanical strength than Portland cements hydrated with water. 29Si and 27Al MAS NMR and BSE/EDX studies, in turn, showed that the C-S-H gel forming in the alkali-activated cement/slag pastes contained Al in tetrahedral positions and low Ca/Si ratios., En el presente trabajo se ha estudiado la activación alcalina de cementos Pórtland con incorporación de escoria de horno alto (20% y 30% con respecto al peso de cemento) para su posible aplicación en la construcción de pozos petrolíferos. Los estudios de hidratación realizados indican que en mezclas cemento/escoria, la disolución activadora de silicato sódico inhibe parcialmente la disolución de las fases silicato del cemento Pórtland originando un retraso de su hidratación así como la menor precipitación de productos de reacción. Dicha parcial inhibición de los procesos reactivos en las mezclas cemento/escoria originan resistencias mecánicas significativamente inferiores a las pastas de cemento Portland hidratadas con agua. Finalmente, los estudios de 29Si y 27Al RMN MAS y BSE/EDX indican que el gel C-S-H formado en pastas de mezcla cemento/escoria activadas alcalinamente presenta Al en posiciones tetraédricas y bajas relaciones Ca/Si.

This paper evaluates the optimal calcination temperature and replacement ratio to ensure high metakaolin (MK) pozzolanicity in blended cement. The MK used was prepared by firing two types of local at temperatures ranging from 700 to 850 ºC. Dry blends of ordinary Portland cement (OPC) and varying proportions of MK were mixed with the amount of water required to ensure optimal consistency of the resulting pastes. The specimens were cured at 100% RH for 24 h and then immersed in water for 3, 7, 28, 90 or 180 days. At each test time, the degree of hydration and compressive strength of the hardened cement pastes were measured The findings showed that the most suitable calcination temperature to obtain metakaolin is 700 ºC, while the optimal replacement ratio ranges from 25 to 30%. DTA was used to determine the phases comprising the hydration products forming at the ages studied. Pure OPC and OPC-MK specimens were immersed in 3% NaCl and 5% MgSO4 solutions for 30, 90 and 180 days to measure their durability. The OPC-MK pastes immersed in the 3% NaCl solution were observed to be highly resistant to chloride attack., El presente trabajo evalúa el comportamiento puzolánico de metacaolín (MK), producto de la calcinación a distintas temperaturas de dos tipos de caolín local de composiciones químicas diferentes, al incorporarse al cemento en diferentes proporciones. Se preparó un cemento adicionado mediante la mezcla en seco de cemento Portland ordinario (OPC) y metacaolín (MK), a los que se añadió la cantidad óptima de agua para obtener una pasta de la consistencia deseada. Las probetas se curaron a una HR del 100% durante 24 horas, sumergiéndose posteriormente en agua durante 3, 7, 28, 90 o 180 días. A cada tiempo de ensayo se controló el grado de hidratación de las pastas endurecidas y se comprobó la resistencia a la compresión de las probetas cúbicas a las edades de curado establecidas. Los resultados obtenidos indican que la temperatura más adecuada para la calcinación del caolín es de 700 °C y que el porcentaje óptimo de éste en la mezcla se encuentra entre el 25 y el 30%. Las fases que componen los productos resultantes de la hidratación se identificaron mediante ATD a distintas edades de curado. Se estableció la durabilidad del OPC puro y de las mezclas de OPC-MK en disoluciones de NaCl al 3% y MgSO4 al 5% tras 30, 90 y 180 días de inmersión. Se concluyó que las pastas de OPC-MK muestran una elevada resistencia al ataque del ion cloruro.

20 páginas, 9 tablas, 11 figuras., [ES] El agua interviene en la mayor parte de los procesos de deterioro que pueden sufrir los materiales cementicios durante su vida útil. El efecto de las aguas desionizadas no suele tenerse en cuenta dado que producen procesos controlados por la difusión y generan un deterioro poco apreciable a corto plazo. La posibilidad monitorizar esta degradación de un modo no destructivo es un reto importante, dado que las técnicas habituales de caracterización implican una alteración física del material. En este trabajo, mediante la aplicación de técnicas no destructivas de inspección ultrasónica, se ha caracterizado el proceso de degradación sufrido por probetas de mortero sumergidas en una solución de nitrato de amonio. Estos resultados fueron comparados con los obtenidos en la caracterización destructiva, empleando, porosimetría de intrusión de mercurio (PIM), porosidad accesible al agua, difracción de rayos-X (DRX) y análisis de microscopía electrónica de barrido (MEB). El análisis de los perfiles de velocidad ultrasónica de las muestras ha permitido calcular las profundidades degradadas, con una buena correlación entre estos resultados y los obtenidos por técnicas destructivas., [EN] Water takes part in most if not all of the degradation processes experienced by cement-based materials during their service-life. The effect of pure water usually is not of primary concern as it involves very lengthy degradation diffusion controlled processes; aqueous solutions are more aggressive, promoting increased solubility of matrix components and microstructure modification due to leaching. The ability to monitor such changes nondestructively presents a number of challenges as, often, conventional characterisation techniques require sample preparation likely to modify the properties of interest. In this study, ultrasonic pulse velocity profiles have provided a nondestructive means of monitoring microstructural changes during aggressive leaching of blastfurnace slag cement mortars with ammonium nitrate solutions. These data are compared with corresponding analyses by destructive techniques including mercury intrusion porosimetry (MIP), water porosity measurements, X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). By analysing degraded ultrasonic velocity profiles it has been possible to calculate degraded depths in the samples, which correlate well with those results obtained by conventional methods., El presente trabajo ha sido realizado gracias a la financiación aportada por parte del Ministerio de Ciencia e Innovación, por medio del proyecto BIA2006-15188-C03-01 del Plan Nacional de I+D+i y de la ayuda FPI BES-2004- 5522, y por parte del Ministerio de Fomento, mediante los proyectos C14/2006 y C01/2007.

The present study aims to gain a fuller understandingof the curing process in lime pastes (100, 90, 80, 70,60, 50 and 40% lime) blended with cement by analyzingcarbonation in these materials. A hydrated, airslaked lime powder and CEM II A/L 32.5 Portlandcement were used for the blends. These materialswere singled out for research primarily because theymay be used in the restoration of heritage monuments.Variation in weight was used as an indicator for carbonation.A new parameter, A, was found to vary inverselywith the percentage of the cement because of theprevalence of Knudsen diffusion in the paste, in turndue to the characteristics of the pore structure, whichwas studied by mercury intrusion porosimetry (MIP).The hygroscopic study conducted on the different pastesprovided information on water content at a givenhumidity and its location, i.e., adsorbed on the surfaceof the pores or condensed inside them, obstructing thediffusion of CO2. The conclusion drawn from this studyof the curing process was that neither drying nor C3Shydration retarded lime carbonation., En este trabajo se estudia el proceso de carbonatacionen pastas mixtas de cal y cemento (100, 90, 80, 70, 60,50 y 40% de cal) con el objeto de obtener un mejorconocimiento del proceso de curado en estos materiales.Para ello se ha empleado una cal aerea hidratada en polvoy un cemento Portland del tipo CEM II A/L 32,5. Enparticular, este estudio investiga estos materiales ya quepueden ser utilizados en la restauracion del PatrimonioCultural. Se ha utilizado la variacion de peso como indicadordel proceso de carbonatacion. Se ha establecidoun nuevo parametro, A, que varia inversamente con elporcentaje de cemento en la pasta, debido al predominiode la difusion de Knudsen como consecuencia de laestructura porosa, que ha sido estudiada por medio deporosimetria de intrusion de mercurio (PIM). El estudiohigroscopico realizado sobre las diversas pastas permiteconocer el contenido en agua a una determinada humedady si esta se adsorbe sobre la superficie de los poroso condensa en ellos bloqueando la difusion del CO2. Delestudio del proceso de curado, se puede concluir que niel proceso de secado ni la hidratacion de C3S retrasan elproceso de carbonatacion de la cal de la mezcla.

Most research on binder carbonation is based on the analysis of depth changes in the carbonation front. Moreover, previous studies have dealt with mortars, where aggregates play a role in the variations in carbonation patterns. In the approach adopted in the present study, carbonation was determined in terms of the variation in weight resulting from CO2 absorption, and a new parameter (independent of the drying process), denominated A, was established. This parameter was assessed in several lime pastes with different W/B (water/binder) ratios and its variations were correlated to paste microstructure. Due to the type of porosity prevailing in lime pastes, diffusion took place according to Fick's law; water was retained not by capillarity but by surface adsorption. Drying did not retard carbonation in lime pastes, La mayoría de las investigaciones sobre el proceso de carbonatación en materiales conglomerantes estudia el movimiento del frente de carbonatación. Además, los trabajos previos han sido llevados a cabo en morteros, lo que implica variaciones en el comportamiento de la carbonatación debido a la presencia del agregado. En este trabajo, la carbonatación es discutida teniendo en cuenta la variación del peso como consecuencia de la absorción de CO2, al establecer un nuevo parámetro A (independiente del proceso de secado). Este parámetro ha sido evaluado en varias pastas de cal con distinta relación A/C (agua/conglomerante), y su variación se ha correlacionado con la microestructura de las pastas. Durante el proceso de la carbonatación, y debido al tipo de porosidad de las pastas de cal, tiene lugar la difusión de Fick: el agua no es retenida por capilaridad sino por adsorción sobre la superficie. El proceso de secado no retrasa la carbonatación en las pastas de cal.

The cement hydration products protect the concrete rebars of the reinforced concrete due to the production of Ca(OH)2, NaOH, and KOH that, upon dissolving in the concrete s aqueous phase, generate a pH above 12.5. However, reinforced concrete structures are exposed to pollutant gases, such as, CO2 which upon penetrating the concrete, reacts with the alkaline components, consequently reducing the pH of the aqueous phase causing the loss of passivity by the rebar and as a consequence its corrosion when there is the presence of humidity and oxygen. The objective of the current paper is the analysis of the alkaline reserve influence, measured by the cement content, in the corrosion of rebars employing the polarization resistance technique for determining the corrosion intensity. Results for corrosion intensity of rebars embedded in prismatic mortar test specimens are produced with three cement content levels, with equal water/cement ratio. Cylindrical test specimens were also used for verification of the capillary absorption and the porosity by means of mercury porosymetry The results show that the initiation period is shorter and the corrosion intensity of the rebars is higher when the cement content is lower However, there is also an alteration in the microstructure upon altering the cement content, and far this reason one cannot conclude that the alkaline reserve alone is responsible for these results., Los productos de hidratación del cemento protegen las armaduras embebidas en el hormigón debido a la gran cantidad de Ca(OH)2, NaOH y KOH disueltos en la fase acuosa del hormigón que proporcionan un pH mayor que 12,5. Sin embargo, las estructuras de hormigón armado están expuestas a los gases contaminantes como el CO2, que al penetrar en el hormigón reacciona con los compuestos alcalinos, se reduce el pH de la fase acuosa y provocan la despasivación de la armadura. Posteriormente, si hay disponibilidad de humedad y oxígeno empieza la corrosión. El objetivo del presente trabajo es analizar la influencia del contenido en cemento, en la corrosión de armaduras en medios carbonatados empleando la técnica de Resistencia de polarización para la determinación de la intensidad de corrosión. Se presentan resultados de intensidad de corrosión de armaduras embebidas en probetas prismáticas de mortero fabricadas con tres dosificaciones de cemento con igual relación agua/cemento. También se emplearon probetas cilíndricas para medidas de absorción capilar antes y después de la carbonatación. Las características de porosidad fueron evaluadas por porosimetría de intrusión de mercurio antes y después de la carbonatación. Los resultados muestran que cuando el contenido en cemento disminuye el período de iniciación es menor y la intensidad de corrosión en la propagación mayor Sin embargo, también hay una alteración de la microestructura con los cambios en la cantidad de cemento, lo que impide afirmar que la reserva alcalina aisladamente sea la responsable de estos resultados.