Efecto de la adición de nanofibras de carbono en las propiedades mecánicas y de durabilidad de materiales cementantes

En este artículo se han estudiado los cambios en las propiedades mecánicas de los morteros de cemento Portland debido a la adición de nanofibras de carbono (NFC). Se han determinado las resistencias a flexotracción y a compresión de los morteros en relación a la cantidad de NFC añadidas a la mezcla, al tiempo de curado y a la porosidad y densidad de los mismos. Además se han investigado los niveles de corrosión de barras de acero embebidas en pastas de cemento con NFC expuestos al ataque por carbonatación y por ingreso de cloruros. El aumento en el porcentaje de NFC añadido se traduce en un aumento la intensidad de corrosión registrada y una mejora de las propiedades mecánicas.

Prácticas de laboratorio para asignaturas relacionadas con la microestructura, durabilidad y corrosión en materiales base-cemento

La llegada del Espacio Europeo de Educación Superior ha traído consigo una importante transformación de las titulaciones que se impartían en la universidad española. Entre estos cambios, destaca la aparición de los másteres universitarios que, entre otros, tienen como objetivo mejorar el grado de especialización de los egresados. Entre ellos, en la Escuela Politécnica Superior de la Universidad de Alicante, se puso en marcha el Máster en Ingeniería de los Materiales, Agua y Terreno. Dentro de este máster hay varias asignaturas que tratan aspectos relacionados con la microestructura, durabilidad y estudio de la corrosión en materiales base cemento, que cuentan con una serie de horas dedicadas a prácticas de laboratorio. En vista de ello, en esta red se ha elaborado una propuesta de prácticas de laboratorio, coordinadas entre esas asignaturas, estableciendo los contenidos cuyo aprendizaje puede ser más efectivo a través de las prácticas de laboratorio y optimizando así el proceso de enseñanza-aprendizaje.

El aplacado de piedra trasventilado. Comportamiento mecánico, condicionantes constructivos y formales, su durabilidad y lesiones

La evolución en el uso de los materiales pétreos y sistemas constructivos de fachada ventilada influye y condiciona el concepto del diseño de los cerramientos de fachada de los edificios y del proyecto arquitectónico. El objetivo de esta comunicación es identificar, analizar y valorar de forma sintética los principales condicionantes técnicos que deben considerarse en los aspectos constructivos que influyen en el proyecto de fachadas ventiladas de aplacado pétreo, interpretando sus prestaciones y su comportamiento mecánico. Para garantizar su calidad y durabilidad, se propone la aplicación práctica de métodos de cálculo y control de calidad tanto de los materiales pétreos como del sistema constructivo. La metodología empleada se basa tanto en ensayos en laboratorio de la piedra empleada como ensayos in situ del sistema constructivo ya ejecutado en obra, analizando las características físicas y comportamiento mecánico del aplacado en relación con las acciones a las que se ve sometido en un edificio. Los resultados obtenidos permiten verificar las elevadas tensiones y solicitaciones a las que se ven sometidos los aplacados pétreos trasventilados, y la importancia del adecuado proyecto y ejecución del cerramiento, mediante un correcto dimensionado y control de calidad de la obra. En conclusión, la fachada trasventilada pétrea supone la transformación del tradicional carácter masivo del uso de la piedra natural en arquitectura en una delgada piel expuesta a sus máximas prestaciones dentro de un conjunto de capas especializadas funcionalmente. Por ello, entender mejor y de forma sintética el específico comportamiento mecánico del aplacado pétreo y sus sistemas de anclaje en las fachadas ventiladas, sus principales causas de lesión, las características constructivas más destacables y las metodologías de cálculo y ensayo para garantizar su durabilidad, contribuirá a mejorar la calidad constructiva de las fachadas ventiladas, manteniendo y potenciando el uso de la piedra natural en la arquitectura moderna.

Effect of carbon fibres on the mechanical properties and corrosion levels of reinforced portland cement mortars

The changes in mechanical properties of portland cement mortars due to the addition of carbon fibres (CF) to the mix have been studied. Compression and flexural strengths have been determined in relation to the amount of fibres added to the mix, water/binder ratio, curing time and porosity. Additionally, the corrosion level of reinforcing steel bars embedded in portland cement mortars containing CF and silica fume (SF) have also been investigated and reinforcing steel corrosion rates have been determined. As a consequence of the large concentration of oxygen groups in CF surface, a good interaction between the CF and the water of the mortar paste is to be expected. A CF content of 0.5% of cement weight implies an optimum increase in flexural strength and an increase in embedded steel corrosion.

Caracterización mecánica de morteros de cemento Portland con breas de petróleo y de alquitrán de carbón

En este artículo se presentan datos experimentales de resistencia a flexión y a compresión de morteros de cemento Portland con adición y sustitución de breas de petróleo y de alquitrán de carbón, que son subproductos de la industria del carbón o del petróleo. Los materiales estudiados son breas de alquitrán de carbón A (BACA) y B (BACB), y dos breas de petróleo (BPP) y (BPT). Los datos demuestran la viabilidad del uso de estas breas en la fabricación de morteros con menores contenidos de cemento, permitiendo diseñar un nuevo material sostenible con el medio ambiente y que contribuya a reducir el impacto ambiental de los materiales de construcción, hecho que permite abrir una nueva vía de valorización de estos subproductos.

Temas de Química (II) para alumnos de ITOP e ICCP

Temas de Química (II) para ITOP e ICCP.

Estudio de propiedades físicas de las rocas

El objetivo de este taller es mostrar a los alumnos mediante experiencias de laboratorio sencillas y de bajo coste algunas metodologías de estudio de las propiedades físicas de las rocas como material de construcción. Las propiedades físicas de las rocas determinan su uso y comportamiento tanto como materiales de construcción como soportes de obra civil. La determinación de las propiedades físicas complementan el estudio mineralógico y textural (petrográfico) de los materiales pétreos y naturales. Las propiedades petrofísicas más importantes que se abordan en este taller son el sistema poroso (porosidad); transporte de fluidos (permeabilidad, capilaridad); propiedades mecánicas (estáticas y dinámicas); la durabilidad de las rocas frente a las sales, hielo, ataque ácido, etc.

Caracterización de la piedra tosca (Casablanca, Marruecos)

Comunicación presentada en CONPAT 2011, XI Congreso Latinoamericano de Patología de la Construcción, Guatemala, octubre 2011.

La restauración de la iglesia de San Sebastián, Orihuela (Alicante)

En esta comunicación se presentan los estudios previos y las intervenciones realizadas en la iglesia de San Sebastián de Orihuela, Alicante (España) con el fin de subsanar los problemas estructurales que presentaba, con múltiples grietas en arcos y bóvedas y eliminar la humedad presente en sus fábricas, además de las sales aportadas por el agua. En el estudio histórico y arquitectónico se ha comprobado que la iglesia se construyó sobre una ermita gótica y se finalizó en 1743 pero ha sufrido numerosas intervenciones. Es una iglesia de nave única con capillas laterales cubierta mediante bóvedas. Su fachada y las pilastras interiores son de piedra vista. Para el diagnóstico se han empleado diversas técnicas (ultrasonidos, higrómetro…) que han permitido deducir las causas de las lesiones. Las intervenciones se han dirigido a reforzar la estructura mediante cosidos e inyecciones, así como a ventilar la base mediante un forjado sanitario. También se ha saneado la piedra vista, tanto en interior como en fachada y se han sacado a la luz los arcos de piedra ocultos bajo un estucado. También se han restaurado los restos arqueológicos de época gótica.

Self-sensing properties of alkali activated blast furnace slag (BFS) composites reinforced with carbon fibers

In recent years, several researchers have shown the good performance of alkali activated slag cement and concretes. Besides their good mechanical properties and durability, this type of cement is a good alternative to Portland cements if sustainability is considered. Moreover, multifunctional cement composites have been developed in the last decades for their functional applications (self-sensing, EMI shielding, self-heating, etc.). In this study, the strain and damage sensing possible application of carbon fiber reinforced alkali activated slag pastes has been evaluated. Cement pastes with 0, 0.29 and 0.58 vol % carbon fiber addition were prepared. Both carbon fiber dosages showed sensing properties. For strain sensing, function gage factors of up to 661 were calculated for compressive cycles. Furthermore, all composites with carbon fibers suffered a sudden increase in their resistivity when internal damages began, prior to any external signal of damage. Hence, this material may be suitable as strain or damage sensor.

Multifunctional cement composites strain and damage sensors applied on reinforced concrete (RC) structural elements

In this research, strain-sensing and damage-sensing functional properties of cement composites have been studied on a conventional reinforced concrete (RC) beam. Carbon nanofiber (CNFCC) and fiber (CFCC) cement composites were used as sensors on a 4 m long RC beam. Different casting conditions (in situ or attached), service location (under tension or compression) and electrical contacts (embedded or superficial) were compared. Both CNFCC and CFCC were suitable as strain sensors in reversible (elastic) sensing condition testing. CNFCC showed higher sensitivities (gage factor up to 191.8), while CFCC only reached gage factors values of 178.9 (tension) or 49.5 (compression). Furthermore, damage-sensing tests were run, increasing the applied load progressively up to the RC beam failure. In these conditions, CNFCC sensors were also strain sensitive, but no damage sensing mechanism was detected for the strain levels achieved during the tests. Hence, these cement composites could act as strain sensors, even for severe damaged structures near to their collapse.

Strain and damage sensing properties on multifunctional cement composites with CNF admixture

Both strain and damage sensing properties on carbon nanofiber cement composites (CNFCC) are reported in the present paper. Strain sensing tests were first made on the material’s elastic range. The applied loading levels have been previously calculated from mechanical strength tests. The effect of several variables on the strain-sensing function was studied, e.g. cement pastes curing age, current density, loading rate or maximum stress applied. All these parameters were discussed using the gage factor as reference. After this first set of elastic experiments, the same specimens were gradually loaded until material’s failure. At the same time both strain and resistivity were measured. The former was controlled using strain gages, and the latter using a multimeter on a four probe setup. The aim of these tests was to prove the sensitivity of these CNF composites to sense their own damage, i.e. check the possibility of fabricating structural damage sensors with CNFCC’s. All samples with different CNF dosages showed good strain-sensing capacities for curing periods of 28 days. Furthermore, a 2%CNF reinforced cement paste has been sensitive to its own structural damage.

Viabilidad de utilización de una pasta de cemento con nanofibras de carbono como ánodo en la extracción electroquímica de cloruros en hormigón

En la aplicación de la técnica de extracción electroquímica de cloruros (EEC), tradicionalmente se ha venido empleando como ánodo externo una malla de Ti-RuO2. En este artículo se aportan los resultados de investigaciones basadas en la utilización de ánodos formados por pasta de cemento conductora con adición de nanofibras de carbono (NFC) y su aplicación en EEC. Las experiencias se desarrollaron en probetas de hormigón contaminado previamente con cloruro. Las eficiencias alcanzadas se compararon con las obtenidas empleando un ánodo tradicional (Ti-RuO2), así como pastas de cemento con adición de otros materiales carbonosos. Los resultados muestran la viabilidad en la utilización de la pasta de cemento conductora con NFC como ánodo en la aplicación en EEC en hormigón, encontrándose eficiencias similares a las obtenidas con la tradicional malla de Ti-RuO2 pero teniendo la ventaja añadida sobre esta de que es posible adaptarla a geometrías estructurales complejas al ser aplicada en forma de pasta.

Influencia de diferentes condiciones de curado en la estructura porosa y en las propiedades a edades tempranas de morteros que contienen ceniza volante y escoria de alto horno

En este trabajo se ha estudiado la evolución de la microestructura, propiedades de durabilidad y resistencias mecánicas de morteros preparados con cementos comerciales, que contienen ceniza volante (entre un 21% y un 35%) y escoria de alto horno (entre un 66% y un 80%), expuestos a tres ambientes, un ambiente óptimo de laboratorio, y dos ambientes representativos del clima Atlántico y Mediterráneo respectivamente. Como referencia de comportamiento, también se ensayaron morteros de cemento Portland. La microestructura se caracterizó mediante porosimetría de intrusión de mercurio. En lo referente a la durabilidad, se estudiaron los coeficientes de absorción capilar y de migración de cloruros en estado no estacionario. También se determinó la resistencia a compresión de los morteros. Los ensayos se realizaron a 7, 28 y 90 días. La principal conclusión alcanzada es que los cementos con cenizas y escorias expuestos a condiciones ambientales representativas de los climas Atlántico y Mediterráneo, pueden desarrollar unas propiedades en servicio adecuadas al cabo de tres meses.

Uso potencial de ceniza de lodo de depuradora como sustitución de árido fino en bloques de hormigón prefabricados

El presente artículo se centra en la valorización de las cenizas de lodo de depuradora adicionadas en bloques de hormigón prefabricados, por tanto, en una matriz a base de cemento Portland con características particulares (consistencia seca). Se realiza una experiencia piloto mediante la fabricación de bloques en una planta industrial local, utilizando mezclas con porcentajes de sustitución de árido fino del 5, 10 y 15% por cenizas de lodo de depuradora, cuyos resultados se compararán con bloques de referencia (sin adición). Los ensayos aplicados son los preceptivos para su comercialización según normativa europea (marcado CE), lo que permitirá igualmente comprobar las características físicas y mecánicas de los hormigones. Los resultados obtenidos son prometedores: la utilización de este residuo permitiría su comercialización, mejora características de los bloques como la resistencia a compresión, y permitiría reducir un gran volumen de material utilizado habitualmente como materia prima y consumir un residuo destinado a vertedero.