Blending of industrial waste from different sources as partial substitution of Portland cement in pastes and mortars

Binary and ternary combinations of sewage sludge ash (SSA) with marble dust (MD), fly ash (FA) and rice husk ash (RHA) as replacement in Portland cement pastes, were assessed. Several tests were carried out at different curing ages: thermogravimetry, density, water absorption, ultrasonic pulse velocity and mechanical strengths. Pozzolanic effects of the mineral admixtures, densities similar to control sample and improved absorptions when combining waste materials were identified. In general, the compressive strength reaches or exceeds the cement strength class, and blending SSA, FA and RHA (30% cement replacement) increase of strength by 9%, compared to the control sample, was achieved.

Propiedades físicas y mecánicas de una calcarenita: la Piedra de San Julián

En este trabajo se estudian las características físico-mecánicas de la Piedra de San Julián y su comportamiento frente a procesos de calentamiento a temperaturas similares a las alcanzadas en un incendio, así como la puesta a punto y validación de métodos dinámicos no destructivos para el dictamen del estado de desgaste del material. El enfoque está orientado a los parámetros que más interesan en la utilización de la Piedra como material de construcción. Dado que esta Tesis se realiza por compendio de artículos, por razones prácticas y necesidades de publicación, el contenido de la misma está dividido en tres grandes bloques, como son: fluencia, exposición a altas temperaturas y relación entre módulos estáticos y dinámicos. Para el estudio de la fluencia o deformabilidad a largo plazo bajo carga constante se han realizado ensayos de carga estáticos de larga duración. Por otra parte, se ha efectuado un análisis del comportamiento reológico del hormigón en las distintas normativas, especialmente en el Código Modelo FIB (2010), y se ha buscado un paralelismo entre las previsiones del Código y los resultados obtenidos en los ensayos. Al mismo tiempo se han probado varios modelos reológicos que reproduzcan de forma precisa el comportamiento de la fluencia según el Código y los ensayos. Esto ha permitido ajustar una función, adaptando las especificaciones del Código modelo, que describe la deformación en el tiempo de la Piedra de San Julián. La validez teórica de esta ecuación alcanza períodos temporales similares a los existentes para los ensayos realizados con hormigón. El modelo reológico que se ha obtenido por ajuste de todo el período anterior, consta de cuatro celdas de Kelvin y predice igualmente la deformación por fluencia de la roca. La correcta evaluación de las deformaciones a largo plazo es necesaria siempre que se estudie la intervención en edificaciones históricas, bien sea variando la distribución de cargas, o simplemente realizando obras de mantenimiento de cierto calado. La influencia de la temperatura alcanzada y del proceso de enfriamiento utilizado, se ha analizado sobre 55 muestras de roca calentando a temperaturas de hasta 600 ºC y enfriando por dos métodos: al aire y mediante inmersión en agua, ambas a temperatura ambiente. Los parámetros controlados antes y después del proceso térmico han sido: porosidades abierta y total velocidad de propagación de ondas ultrasónicas, módulo de elasticidad, coeficiente de Poisson, resistencia a compresión uniaxial (UCS) y durabilidad según el ensayo de sequedad, humedad y desmoronamiento, Slake Durability Test (SDT). Como conclusiones más notables cabe destacar: la UCS disminuye en un 35% y en un 5O% según el enfriamiento se haya realizado al aire o por inmersión, mientras que el módulo de elasticidad se reduce entre un 75% y un 80%. Las conclusiones obtenidas son importantes para la determinación del daño estructural producido en un incendio, así como para evaluar la influencia del método de extinción. Por otra parte, pueden servir para estimar indirectamente la temperatura máxima alcanzada en un incendio, de cara a la determinación de los posibles efectos sobre otros elementos constructivos. Para la relación entre módulos estáticos y dinámicos se han estudiado 24 muestras con diferentes grados de deterioro. Con los datos obtenidos en los ensayos se han analizado estadísticamente quince modelos de relación con diferentes combinaciones de variables, y se ha construido la correspondiente matriz de correlación. El coeficiente de determinación más alto corresponde a una relación lineal entre ambos módulos. La determinación del módulo de elasticidad por medios no destructivos y de fácil implementación es muy útil cuando se trata de dictaminar sobre el envejecimiento de un material estructural de este tipo. El valor del módulo con respecto al de la roca intacta es un indicador de las características resistentes y grado de debilitamiento del material. Sin embargo, el módulo bajo cargas gravitatorias -estáticas- difiere en general del obtenido dinámicamente, de una manera diferente según el material que se analice. Aquí se ha obtenido una expresión, que correlaciona con un alto valor del coeficiente de determinación ambos módulos, para la roca estudiada. Los parámetros, relaciones y modelos estudiados y propuestos en esta tesis, suponen un importante avance científico de gran utilidad para la conservación y restauración del patrimonio de edificios y otras obras de carácter histórico-cultural construidas con la Piedra de San Julián. Asimismo, las conclusiones obtenidas y los medios y métodos empleados podrán ser extrapolados a otros materiales similares con las adaptaciones oportunas.

A quasi-elastic aquifer deformational behavior: Madrid aquifer case study

The purpose of this paper is to analyze the quasi-elastic deformational behavior that has been induced by groundwater withdrawal of the Tertiary detrital aquifer of Madrid (Spain). The spatial and temporal evolution of ground surface displacement was estimated by processing two datasets of radar satellite images (SAR) using Persistent Scatterer Interferometry (PSI). The first SAR dataset was acquired between April 1992 and November 2000 by ERS-1 and ERS-2 satellites, and the second one by the ENVISAT satellite between August 2002 and September 2010. The spatial distribution of PSI measurements reveals that the magnitude of the displacement increases gradually towards the center of the well field area, where approximately 80 mm of maximum cumulated displacement is registered. The correlation analysis made between displacement and piezometric time series provides a correlation coefficient greater than 85% for all the wells. The elastic and inelastic components of measured displacements were separated, observing that the elastic component is, on average, more than 4 times the inelastic component for the studied period. Moreover, the hysteresis loops on the stress–strain plots indicate that the response is in the elastic range. These results demonstrate the quasi-elastic behavior of the aquifer. During the aquifer recovery phase ground surface uplift almost recovers from the subsidence experienced during the preceding extraction phase. Taking into account this unique aquifer system, a one dimensional elastic model was calibrated in the period 1997–2000. Subsequently, the model was used to predict the ground surface movements during the period 1992–2010. Modeled displacements were validated with PSI displacement measurements, exhibiting an error of 13% on average, related with the inelastic component of deformation occurring as a long-term trend in low permeability fine-grained units. This result further demonstrates the quasi-elastic deformational behavior of this unique aquifer system.

Empleo de las nuevas tecnologías y de las redes sociales en asignaturas fuertemente conceptuales

En asignaturas fuertemente conceptuales, como la Mecánica del Suelo y de las Rocas, el alumno no es consciente de ello hasta que se decide a estudiar para poder superar una prueba parcial. Para entonces es demasiado tarde, razón por la cual se produce un elevado índice de fracasos en esta materia integrada en el Grado en Ingeniería Civil. Aprovechando que el alumnado actual es un usuario asiduo de los dispositivos móviles, mediante el empleo de las redes sociales, concretamente Twitter, se envía regularmente, casi a diario, tweets con “píndoles geotècniques” (píldoras geotécnicas en castellano) muy conceptuales y reducidas, con el fin de que el alumno, sin darse cuenta, asuma los conceptos más importantes de la asignatura. Al mismo tiempo, en muchos tweets se le redirige a una página web (El tauler geotècnic o el Tablón geotécnico en castellano) creada ex proceso para la asignatura, donde la información se amplía con material de apoyo mayoritariamente audiovisual, que es mejor asimilado por parte del alumnado. Además este sitio web dispone de pruebas de autoevaluación, enlaces con otras webs del ámbito de la Ingeniería del terreno, con información adicional, aplicaciones informáticas desarrolladas por los profesores del área o de libre acceso, etc.

Herramientas de aprendizaje de mecánica de suelos

La Mecánica de Suelos constituye una disciplina fundamental en las enseñanzas técnicas de Ingeniería Civil. Las asignaturas en las que se imparte Mecánica de Suelos tienen una importante carga conceptual que, en ocasiones, requiere largos procesos de aprendizaje para ser asimilada por el alumnado. La combinación de las clases teóricas con la visualización y realización de sencillos experimentos didácticos de laboratorio facilitan el aprendizaje de dicha materia y la comprensión de los fenómenos complejos de una forma sencilla y amena. En el presente trabajo se describen diversos experimentos que se están desarrollando en el área de Ingeniería del Terreno de la Universidad de Alicante para explicar fenómenos geotécnicos complejos como son el sifonamiento de las arenas, la rotura del fondo de una excavación, la red de flujo de una presa o la carga de hundimiento de una cimentación entre otros. Esta parte experimental es acompañada de todo el desarrollo físico-matemático con el fin de facilitar una comprensión integral del fenómeno.

La formación en la enseñanza actual: nuevos enfoques ante las necesidades cambiantes en nuestra sociedad

El proceso de convergencia europea para la creación de un Espacio Europeo de Educación Superior (EEES) ha originado importantes cambios en la comunidad universitaria. La modificación de los planes de estudio derivadas de dicho proceso de convergencia ha generado nuevas necesidades de infraestructura a las que las universidades han tenido que adaptarse. Por otro lado, los nuevos cambios han proporcionado una oportunidad única para adaptar, con mayor o menor éxito, los nuevos planes de estudio a las necesidades sociales y homogeneizar sus contenidos. Las nuevas titulaciones otorgan un mayor protagonismo al alumno que participa activamente en el proceso de aprendizaje. Asimismo, el profesorado adquiere un nuevo rol, siendo precisamente una de las funciones principales evaluar el proceso de aprendizaje de su alumnado. En este contexto de cambio ya casi finalizado, las Nuevas Tecnologías de la Información y Comunicación (TIC) se han convertido en unas herramientas prácticamente imprescindibles. El presente documento recoge las conclusiones más relevantes de las comunicaciones presentadas en la mesa número 11 de las XI Jornadas de Redes de Investigación en Docencia Universitaria celebradas en la Universidad de Alicante.

Revisiting the effect of foundation embedment on elastic settlement: A new approach

The effect of foundation embedment on settlement calculation is a widely researched topic in which there is no scientific consensus regarding the magnitude of settlement reduction. In this paper, a non-linear three dimensional Finite Element analysis has been performed with the aim of evaluating the aforementioned effect. For this purpose, 1800 models were run considering different variables, such as the depth and dimensions of the foundation and the Young’s modulus and Poisson’s ratio of the soil. The settlements from models with foundations at surface level and at depth were then compared and the relationship between them established. The statistical analysis of this data allowed two new expressions, with a mean maximum error of 1.80%, for the embedment influence factor of a foundation to be proposed and these to be compared with commonly used corrections. The proposed equations were validated by comparing the settlements calculated with the proposed influence factors and the true settlements measured in several real foundations. From the comprehensive study of all modelled cases, an improved approach, when compared to those proposed by other authors, for the calculation of the true elastic settlements of an embedded foundation is proposed.

Brackish groundwater desalination by reverse osmosis in southeastern Spain. Presence of emerging contaminants and potential impacts on soil-aquifer media

Desalinated brackish groundwater is becoming a new source of water supply to comply with growing water demands, especially in (semi-) arid countries. Recent publications show that some chemical compounds may persist in an unaltered form after the desalination processes and that there is an associated risk of mixing waters with different salinity for irrigation. At the university of Alicante campus (Spain), a mix of desalinated brackish groundwater and water from the existing aquifer is currently applied for landscape irrigation. The presence of 209 emerging compounds, surfactants, priority substances according to the 2008/105/EC Directive, 11 heavy metals and microbiological organisms in blended water and aquifer samples was investigated. Thirty-five compounds were detected (pesticides, pharmaceuticals and surfactants) among them two priority substances α-endosulfan and Ni were found above the permitted maximum concentration. Blended water used for landscape irrigation during the summer period is supersaturated with respect to carbonates, which may ultimately lead to mineral precipitation in the soil-aquifer media and changes in hydraulic parameters.

Using Sewage-Sludge Ash as Filler in Bituminous Mixes

In this study, the behavior of bituminous mixes made with sewage sludge ash (SSA) as mineral filler was investigated. The behavior of these mixes was evaluated with the Cantabro, indirect tensile strength, water sensitivity, permanent deformation, and resilient modulus tests. The results show that SSA waste may be used in bituminous mixes at approximately 2–3% weight percent, maintaining adequate levels of cohesion and adhesion in the mixtures, which is comparable to mixtures made with active fillers such as hydrated lime and cement. Moreover, its use does not increase permanent deformations. However, the resilient modulus test gave slightly lower results for mixes made with SSA than for mixtures made with other fillers. It may be concluded that SSA waste may be used as a filler for bituminous mixes with better results than for mixes made with limestone fillers and with similar results for mixes made with other fillers such as hydrated lime and cement.

Subsidence activity maps derived from DInSAR data: Orihuela case study

A new methodology is proposed to produce subsidence activity maps based on the geostatistical analysis of persistent scatterer interferometry (PSI) data. PSI displacement measurements are interpolated based on conditional Sequential Gaussian Simulation (SGS) to calculate multiple equiprobable realizations of subsidence. The result from this process is a series of interpolated subsidence values, with an estimation of the spatial variability and a confidence level on the interpolation. These maps complement the PSI displacement map, improving the identification of wide subsiding areas at a regional scale. At a local scale, they can be used to identify buildings susceptible to suffer subsidence related damages. In order to do so, it is necessary to calculate the maximum differential settlement and the maximum angular distortion for each building of the study area. Based on PSI-derived parameters those buildings in which the serviceability limit state has been exceeded, and where in situ forensic analysis should be made, can be automatically identified. This methodology has been tested in the city of Orihuela (SE Spain) for the study of historical buildings damaged during the last two decades by subsidence due to aquifer overexploitation. The qualitative evaluation of the results from the methodology carried out in buildings where damages have been reported shows a success rate of 100%.

Méthode Fanjul: dosage pondéral des bétons légers et lourds

La détermination directe des caractéristiques de cisaillement des bétons par des essais universels est un problème qui reste encore une préoccupation majeure des chercheurs. La plupart des études disponibles consistent à appliquer un couple de torsion à un cylindre creux ayant un rapport épaisseur/rayon le plus faible possible. Ceci pour pouvoir élaborer un critère lié au comportement du matériau et non de la structure (Fourd et al. 1982). Cependant, ces essais peuvent présenter des dispersions liées aux problèmes de fragilité à la rupture ou de non homogénéité du matériau au sein de la paroi (Gotuwka et al. 1999). Pour cela, un dispositif expérimental original a été utilisé et qui consiste en la création de deux zones de contrainte nulle par l’emplacement de corps déformables au moment du coulage de l’éprouvette. De nouvelles conditions aux frontières sont créées permettant de transformer la sollicitation de compression en cisaillement plan sur une zone bien déterminée. L’utilisation de cette technique permet la détermination de l’influence de l’inclinaison du plan de rupture sur le comportement du béton en cisaillement. Le dispositif permet d’assurer la perpendicularité NOvEMBRE 2012 5 des génératrices du cylindre ainsi que la répartition et l’homogénéité des contraintes.

Use of Tablet Pcs in Higher Education: A new Strategy for Training Engineers in European Bachelors and Masters Programmes

The use of technology in classrooms in Spanish universities has been following an upward path, and in many cases technological devices are substituting other materials that until now have been used, such as books, notebooks and so on. Step by step in higher education, more of these latest generationdevices are being used, and are providing significant improvements in training. Nowadays, there are Spanish universities that use tablets, a device with multiple applications for teaching as well as for students to study differently. They are definitely a notable innovation that will gradually become incorporated into university life. Tablet PCs make teaching more dynamic and available to students through the use of up to date digital materials, something which is key in training engineers. This paper presents their different functions employed in three Spanish universities to support teachingin engineering degrees and masters using the tablet PC, and their impact on the training process. Possible uses in specific programs like the Erasmus Masters Programmes are also assessed. The main objective of using tabletsis to improve the academic performance of students through the use of technology.

Discontinuity spacing analysis in rock masses using 3D point clouds

The complete characterization of rock masses implies the acquisition of information of both, the materials which compose the rock mass and the discontinuities which divide the outcrop. Recent advances in the use of remote sensing techniques – such as Light Detection and Ranging (LiDAR) – allow the accurate and dense acquisition of 3D information that can be used for the characterization of discontinuities. This work presents a novel methodology which allows the calculation of the normal spacing of persistent and non-persistent discontinuity sets using 3D point cloud datasets considering the three dimensional relationships between clusters. This approach requires that the 3D dataset has been previously classified. This implies that discontinuity sets are previously extracted, every single point is labeled with its corresponding discontinuity set and every exposed planar surface is analytically calculated. Then, for each discontinuity set the method calculates the normal spacing between an exposed plane and its nearest one considering 3D space relationship. This link between planes is obtained calculating for every point its nearest point member of the same discontinuity set, which provides its nearest plane. This allows calculating the normal spacing for every plane. Finally, the normal spacing is calculated as the mean value of all the normal spacings for each discontinuity set. The methodology is validated through three cases of study using synthetic data and 3D laser scanning datasets. The first case illustrates the fundamentals and the performance of the proposed methodology. The second and the third cases of study correspond to two rock slopes for which datasets were acquired using a 3D laser scanner. The second case study has shown that results obtained from the traditional and the proposed approaches are reasonably similar. Nevertheless, a discrepancy between both approaches has been found when the exposed planes members of a discontinuity set were hard to identify and when the planes pairing was difficult to establish during the fieldwork campaign. The third case study also has evidenced that when the number of identified exposed planes is high, the calculated normal spacing using the proposed approach is minor than those using the traditional approach.

Valorización de cenizas de lodo de depuradora como componente de hormigones para prefabricados

Se plantea la combinación binaria y ternaria de cenizas de lodo de depuradora (CLD) con ceniza volante, polvo de mármol y ceniza de cáscara de arroz, como sustitución parcial o como adición respecto al cemento Portland en hormigones, con una dosificación similar a la utilizada en la prefabricación de bloques (consistencia muy seca). Se llevaron a cabo ensayos físico-mecánicos sobre probetas de mortero y hormigón con edades de curado de 28 y 90 días: densidad, absorción y resistencia a compresión. Se comprueba que la sustitución de cemento por CLD supone una disminución de la densidad y de la resistencia respecto a la muestra patrón, sin embargo, las combinaciones con otros residuos mejoran notablemente las características de los materiales cementantes. La adición de CLD proporcionó densidades y resistencias similares a la muestra de control y reduce significativamente la absorción de agua.

Comparison among monitoring strategies to assess water flow dynamic and soil hydraulic properties in agricultural soils

Irrigated agriculture is usually performed in semi-arid regions despite scarcity of water resources. Therefore, optimal irrigation management by monitoring the soil is essential, and assessing soil hydraulic properties and water flow dynamics is presented as a first measure. For this purpose, the control of volumetric water content, θ, and pressure head, h, is required. This study adopted two types of monitoring strategies in the same experimental plot to control θ and h in the vadose zone: i) non-automatic and more time-consuming; ii) automatic connected to a datalogger. Water flux was modelled with Hydrus-1D using the data collected from both acquisition strategies independently (3820 daily values for the automatic; less than 1000 for the non-automatic). Goodness-of-fit results reported a better adjustment in case of automatic sensors. Both model outputs adequately predicted the general trend of θ and h, but with slight differences in computed annual drainage (711 mm and 774 mm). Soil hydraulic properties were inversely estimated from both data acquisition systems. Major differences were obtained in the saturated volumetric water content, θs, and the n and α van Genuchten model shape parameters. Saturated hydraulic conductivity, Ks, shown lower variability with a coefficient of variation range from 0.13 to 0.24 for the soil layers defined. Soil hydraulic properties were better assessed through automatic data acquisition as data variability was lower and accuracy was higher.