Northwards and eastwards velocities extracted from a historical run (for the year 2000) of the UVic Earth System Climate Model of Weaver et al. (2001)

This study provides a theoretical assessment of the potential bias due to differential lateral transport on multi-proxy studies based on a range of marine microfossils. Microfossils preserved in marine sediments are at the centre of numerous proxies for paleoenvironmental reconstructions. The precision of proxies is based on the assumption that they accurately represent the overlying watercolumn properties and faunas. Here we assess the possibility of a syn-depositional bias in sediment assemblages caused by horizontal drift in the water column, due to differential settling velocities of sedimenting particles based on their shape, size and density, and due to differences in current velocities. Specifically we calculate the post-mortem lateral transport undergone by planktic foraminifera and a range of other biological proxy carriers (diatoms, radiolaria and fecal pellets transporting coccolithophores) in several regions with high current velocities. We find that lateral transport of different planktic foraminiferal species is minimal due to high settling velocities. No significant shape- or size-dependent sorting occurs before reaching the sediment, making planktic foraminiferal ideal proxy carriers. In contrast, diatoms, radiolaria and fecal pellets can be transported up to 500km in some areas. For example in the Agulhas current, transport can lead to differences of up to 2°C in temperature reconstructions between different proxies in response to settling velocities. Therefore, sediment samples are likely to contain different proportions of local and imported particles, decreasing the precision of proxies based on these groups and the accuracy of the temperature reconstruction.

Fertilización nitrogenada en plantines de pimiento (Capsicum annuum L.) cultivados en sustratos con diferentes proporciones de materiales compostados : efecto sobre los parámetros de calidad del plantín

La etapa inicial en el crecimiento de los plantines constituye el momento más crítico en su producción. Los materiales compostados pueden resultar beneficiosos por el aporte de nutrientes y la mejora en la condición física del medio de crecimiento. Para evaluar el efecto de sustratos preparados con y sin materiales compostados [Testigo (60% turba de Sphagnum+40% perlita); Mezcla I (45% turba de Sphagnum+30% perlita+25% material compostado); Mezcla II (30% turba de Sphagnum+20% perlita+50% material compostado) y un sustrato Comercial (turba de Sphagnum+40% compost+perlita+vermiculita], sobre la nutrición inicial de plantines de pimiento (Capsicum annuum L.), se realizó un ensayo fertilizando con 0, 150 y 300 mg N L-1. Se determinaron altura, diámetro del tallo y pesos frescos y secos de hoja, tallo y raíz. Se calculó relación vástago/raíz y hoja/tallo en fresco y seco, y porcentual de materia seca. El diseño experimental fue completamente aleatorizado con cuatro repeticiones. Los materiales compostados mejoraron la calidad de los plantines, los cuales no fueron afectados cuando se aplicó N a los sustratos con compost, y sólo se observaron leves mejoras en el crecimiento de los plantines al fertilizar los sustratos carentes de compost, debido a su escasa retención hídrica y elevada lixiviación de N.

Current velocities and settling experimental results

This study provides a theoretical assessment of the potential bias due to differential lateral transport on multi-proxy studies based on a range of marine microfossils. Microfossils preserved in marine sediments are at the centre of numerous proxies for paleoenvironmental reconstructions. The precision of proxies is based on the assumption that they accurately represent the overlying watercolumn properties and faunas. Here we assess the possibility of a syn-depositional bias in sediment assemblages caused by horizontal drift in the water column, due to differential settling velocities of sedimenting particles based on their shape, size and density, and due to differences in current velocities. Specifically we calculate the post-mortem lateral transport undergone by planktic foraminifera and a range of other biological proxy carriers (diatoms, radiolaria and fecal pellets transporting coccolithophores) in several regions with high current velocities. We find that lateral transport of different planktic foraminiferal species is minimal due to high settling velocities. No significant shape- or size-dependent sorting occurs before reaching the sediment, making planktic foraminiferal ideal proxy carriers. In contrast, diatoms, radiolaria and fecal pellets can be transported up to 500 km in some areas. For example in the Agulhas current, transport can lead to differences of up to 2°C in temperature reconstructions between different proxies in response to settling velocities. Therefore, sediment samples are likely to contain different proportions of local and imported particles, decreasing the precision of proxies based on these groups and the accuracy of the temperature reconstruction.

Chemical and isotope compositions of thermal and surficial waters from the Chukotka Peninsula

Twenty three groups of thermomineral springs in the eastern Chukotka with discharge temperature from 2 to 97°C and mineralization from 1.47 to 37.14 g/l are studied and compared with surface freshwater from their localities. dD and d18O values in surface waters vary from -121.4 to -89.5 per mil and from -16.4 to -11.1 per mil, respectively, while respective values in thermomineral waters range from -134.2 to -92.5 per mil and from -17.6 to -10.5 per mil. dD value in surface waters decreases from the east to the west, i.e. toward interior areas of the peninsula. Hydrothermal springs most depleted in deuterium (dD < -120 per mil) are localized in the geodynamically active Kolyuchinskaya-Mechigmen Depression. According to the proposed formation model of Chukotka thermomineral waters their observed chemical and isotopic characteristics could result from mixing (in different proportions) of surface waters with the deep-sourced isotopically light mineralized component (dD = ca. -138 per mil, d18O = ca. -19 per mil, ? = from 9.5 to 14.7 g/l). The latter originates most likely from subpermafrost waters subjected to slight cryogenic metamorphism.

n-Alkanes and phenols in bottom sediments and brown algae from the Blake-Bahama Abyssal Plain

Using gas chromatography technique we examined molecular composition of n-alkanes and lignin from bottom sediments of a core 385 cm long collected in the region of the Blake-Bahama Abyssal Plain. We determined C_org concentrations and lignin composition in soils, mangrove roots and leaves, in algae Sargassum and Ascophyllum, in corals and timber of a sunken ship; they were compared with data on lignin in bottom sediments. Mixed planktonogenic and terrigenous origin of organic matter in the core was proved with different proportions of terrigenous and planktonogenic components at different levels. Multiple changes in dominating sources of organic matter over a period required for accumulation of a four meter thick sedimentary sequence (about 4 m) are shown as obtained from changes in composition and contents of organic-chemical markers referring to classes of n-alkanes and phenols.

Atmospheric nitrate concentrations and isotope composition for samples collected in the marine boundary layer in 2006 and 2007

The comprehensive isotopic composition of atmospheric nitrate (i.e., the simultaneous measurement of all its stable isotope ratios: 15N/14N, 17O/16O and 18O/16O) has been determined for aerosol samples collected in the marine boundary layer (MBL) over the Atlantic Ocean from 65°S (Weddell Sea) to 79°N (Svalbard), along a ship-borne latitudinal transect. In nonpolar areas, the d15N of nitrate mostly deriving from anthropogenically emitted NOx is found to be significantly different (from 0 to 6 per mil) from nitrate sampled in locations influenced by natural NOx sources (-4 ± 2) per mil. The effects on d15N(NO3-) of different NOx sources and nitrate removal processes associated with its atmospheric transport are discussed. Measurements of the oxygen isotope anomaly (D17O = d17O - 0.52 × d18O) of nitrate suggest that nocturnal processes involving the nitrate radical play a major role in terms of NOx sinks. Different D17O between aerosol size fractions indicate different proportions between nitrate formation pathways as a function of the size and composition of the particles. Extremely low d15N values (down to -40 per mil) are found in air masses exposed to snow-covered areas, showing that snowpack emissions of NOx from upwind regions can have a significant impact on the local surface budget of reactive nitrogen, in conjunction with interactions with active halogen chemistry. The implications of the results are discussed in light of the potential use of the stable isotopic composition of nitrate to infer atmospherically relevant information from nitrate preserved in ice cores.

Low-temperature magnetic remanence and hysteresis measurements on sediment core GeoB4901-8 from the Niger deep-sea fan

Low-temperature (LT) magnetic remanence and hysteresis measurements, in the range 300-5 K, were combined with energy dispersive spectroscopy (EDS) in order to characterize the magnetic inventory of strongly diagenetically altered sediments originating from the Niger deep-sea fan. We demonstrate the possibility of distinguishing between different compositions of members of the magnetite-ulvöspinel and ilmenite-hematite solid solution series on a set of five representative samples, two from the upper suboxic and three from the lower sulfidic anoxic zone of gravity core GeoB 4901. Highly sensitive LT magnetic measurements were performed on magnetic extracts resulting in large differences in the magnetic behavior between samples from the different layers. This emphasizes that both Fe-Ti oxide phases occur in different proportions in the two geochemical environments. Most prominent are variations in the coercivity sensitive parameter coercive field (BC). At room-temperature (RT) hysteresis loops for all extracts are narrow and yield low coercivities (6-13 mT). With decreasing temperature the loops become more pronounced and wider. At 5 K an approximately 5-fold increase in BC for the suboxic samples contrasts a 20-25-fold increase for the samples from the anoxic zone. We demonstrate that this distinct increase in BC at LT corresponds to the increasing proportion of the Ti-rich hemoilmenite phase, while Fe-rich (titano-)magnetite dominates the magnetic signal at RT. This trend is also seen in the room-temperature saturation isothermal remanent magnetization (RT-SIRM) cycles: suboxic samples show remanence curves dominated by Fe-rich mineral phases while anoxic samples display curves clearly dominated by Ti-rich particles. We show that the EDS intensity ratios of the characteristic Fe Kalpha and Ti Kalpha lines of the Fe-Ti oxides may be used to differentiate between members of the magnetite-ulvöspinel and ilmenite-hematite solid solution series. Furthermore it is possible to calculate an approximate composition for each grain if the intensity ratios of natural particles are linked to well-known standards. Thus, element spectra with high Fe/Ti intensity ratios were found to be rather typical of titanomagnetite while low Fe/Ti ratios are indicative of hemoilmenite. The EDS analyses confirm the LT magnetic results, Fe-rich magnetic phases dominate in the upper suboxic environment whereas Ti-rich magnetic phases comprise the majority of particles in the lower anoxic domain: The mineral assemblage of the upper suboxic environments is composed of magnetite (~19%), titanomagnetite (~62%), hemoilmenite (~17%) and ~2% other particles. In the lower anoxic sediments, reductive diagenetic alteration has resulted in more extensive depletion of the (titano-)magnetite phase, resulting in a relative enrichment of the hemoilmenite phase (~66%). In these strongly anoxic sediments stoichiometric magnetite is barely preserved and only ~5% titanomagnetite was detected. The remaining ~28% comprises Ti-rich particles such as pseudobrookite or rutile.

Molecular and isotopic properties of gases from ODP Holes of ODP Leg 204

We report and discuss molecular and isotopic properties of hydrate-bound gases from 55 samples and void gases from 494 samples collected during Ocean Drilling Program (ODP) Leg 204 at Hydrate Ridge offshore Oregon. Gas hydrates appear to crystallize in sediments from two end-member gas sources (deep allochthonous and in situ) as mixtures of different proportions. In an area of high gas flux at the Southern Summit of the ridge (Sites 1248-1250), shallow (0-40 m below the seafloor [mbsf]) gas hydrates are composed of mainly allochthonous mixed microbial and thermogenic methane and a small portion of thermogenic C2+ gases, which migrated vertically and laterally from as deep as 2- to 2.5-km depths. In contrast, deep (50-105 mbsf) gas hydrates at the Southern Summit (Sites 1248 and 1250) and on the flanks of the ridge (Sites 1244-1247) crystallize mainly from microbial methane and ethane generated dominantly in situ. A small contribution of allochthonous gas may also be present at sites where geologic and tectonic settings favor focused vertical gas migration from greater depth (e.g., Sites 1244 and 1245). Non-hydrocarbon gases such as CO2 and H2S are not abundant in sampled hydrates. The new gas geochemical data are inconsistent with earlier models suggesting that seafloor gas hydrates at Hydrate Ridge formed from gas derived from decomposition of deeper and older gas hydrates. Gas hydrate formation at the Southern Summit is explained by a model in which gas migrated from deep sediments, and perhaps was trapped by a gas hydrate seal at the base of the gas hydrate stability zone (GHSZ). Free gas migrated into the GHSZ when the overpressure in gas column exceeded sealing capacity of overlaying sediments, and precipitated as gas hydrate mainly within shallow sediments. The mushroom-like 3D shape of gas hydrate accumulation at the summit is possibly defined by the gas diffusion aureole surrounding the main migration conduit, the decrease of gas solubility in shallow sediment, and refocusing of gas by carbonate and gas hydrate seals near the seafloor to the crest of the local anticline structure.

Mejora del comportamiento térmico de los morteros de cal aditivados y su empleo en la rehabilitación de inmuebles = Improvement of thermal behaviour of additived lime mortars and their use in rehabilitation of buildings

La envolvente de la edificación es la responsable de equilibrar el intercambio energético entre el interior y el exterior, por lo tanto cualquier actuación encaminada a la reducción del consumo energético ha de establecer, como uno de sus objetivos prioritarios, la mejora del comportamiento de la misma. Las edificaciones anteriores a 1940 constituyen la mayor parte de las existentes en áreas rurales y centros urbanos. En ellas, la repercusión de la fachada sobre las transmitancias globales pone de manifiesto la necesidad de intervención. Sin embargo, su elevada inercia térmica y los importantes saltos térmicos característicos de gran parte de España plantean la importancia de que aquélla se efectúe por el exterior. A tal respecto, la falta de disponibilidad de espesor suficiente para implantar sistemas tipo SATE deriva en que, frecuentemente, la única solución viable sea la de aislar por el interior perdiendo con ello la capacidad de acumulación térmica del muro y con el asociado riesgo de condensaciones. La amplia tradición en el empleo de revestimientos, especialmente en base de cal, permiten que éstos sean utilizados no sólo como elemento estético o de protección de la obra de fábrica antigua sino también para la mejora del comportamiento térmico del soporte, si se aprovecha el mecanismo de transmisión térmica por radiación. Éste es el objetivo de la presente Tesis Doctoral en la que se estudia la modificación de las propiedades radiantes de los morteros de revestimiento para la mejora de la eficiencia energética de las construcciones históricas, principalmente las constituidas por muros monolíticos, aunque podría ser de aplicación a otro tipo de construcciones compuestas por diversas capas. Como punto de partida, se estudió y revisó la documentación disponible sobre las investigaciones de las tres áreas científico-tecnológicas que convergen en la Tesis Doctoral: rehabilitación, material y comportamiento térmico, a partir de lo cual se comprobó la inexistencia de estudios similares al objeto de la presente Tesis Doctoral. Complementariamente, se analizaron los revestimientos en lo concerniente a los materiales que los constituyen, la composición de las mezclas y características de cada una de las capas así como al enfoque que, desde el punto de vista térmico, se estimaba más adecuado para la obtención de los objetivos propuestos. Basándonos en dichos análisis, se preseleccionaron ochenta materiales que fueron ensayados en términos de reflectancia y emisividad para elegir cuatro con los que se continuó la investigación. Éstos, junto con la cal elegida para la investigación y el árido marmóreo característico de la última capa de revestimiento, fueron caracterizados térmicamente, de forma pormenorizada, así como química y físicamente. Los fundamentos teóricos y los estudios preliminares desarrollados con distintos materiales, en estado fresco y endurecido, fueron empleados en la dosificación de componentes de las mezclas, en dos proporciones distintas, para el estudio del efecto del agregado. Éstas se ensayaron en estado fresco, para comprobar su adecuación de puesta en obra y prever su VI adherencia al soporte, así como en estado endurecido a 28 y 90 días de curado, para conocer las propiedades que permitieran prever su compatibilidad con aquél y estimar el alcance de la reducción de transferencias térmicas lograda. Además, se estudiaron las características generales de las mezclas que sirvieron para establecer correlaciones entre distintas propiedades y entender los resultados mecánicos, físicos (comportamiento frente al agua) y energéticos. Del estudio conjunto de las distintas propiedades analizadas se propusieron dos mezclas, una blanca y otra coloreada, cuyas características permiten garantizar la compatibilidad con la obra de fábrica antigua, desde el punto de vista físico y mecánico, y preservar la autenticidad de los revestimientos, en cuanto a la técnica de aplicación tradicional en sistemas multicapa. El comportamiento térmico de las mismas, sobre una obra de fábrica de 40 cm de espesor, se estimó, en estado estacionario y pseudo-transitorio, demostrándose reducciones del flujo térmico entre 16-48%, en condiciones de verano, y entre el 6-11%, en invierno, en función de la coloración y de la rugosidad de la superficie, en comparación con el empleo de la mezcla tradicional. Por lo que, se constata la viabilidad de los materiales compuestos propuestos y su adecuación al objetivo de la investigación. VII ABSTRACT The envelope is responsible for balancing the energy exchange between the inside and outside in buildings. For this reason, any action aimed at reducing energy consumption must establish, as one of its key priorities, its improvement. In rural areas and urban centers, most of the constructions were built before 1940. In them, the impact of the façade on the global transmittance highlights the need for intervention. However, its high thermal inertia and fluctuation of temperatures in the majority of Spain bring up that it should be placed outside the insulation. In this regard, the lack of availability of enough thickness to implement systems such as ETICS results in that often the only viable solution is to isolate the interior, losing thereby the wall’s heat storage capacity with the associated risk of condensation. The tradition in the use of renders, especially lime-based, allows us to use them not only as an aesthetic element or to protect the ancient masonry, but also for improved thermal performance of the support by taking advantage of the heat transfer mechanism by radiation. This is the aim of this Doctoral Thesis in which the modification of the radiative properties of lime mortars for renders to improve the energy efficiency of historic buildings, mainly composed of monolithic walls, is studied, although it could be applied to other structures composed of several layers. As a starting point, the available literature in the three scientific-technological areas that converge at the Doctoral Thesis: rehabilitation, material and thermal behaviour, was reviewed, and confirmed the absence of researches similar to this Doctoral Thesis. Additionally, the renders were studied with regard to the materials that constitute them, the composition of the mixtures and the characteristics of each layer, as well as to the approach which, from a thermal point of view, was deemed the most suitable for achieving the objectives sets. Based on thre aforementioned analysis, eighty materials tested in terms of reflectance and emissivity were pre-selected, to choose four with which the research was continued. Common marble sand, used in the last layer of the renders, together with the appointed materials and hydrated lime were characterized thermally, in detail, as well as chemically and physically. The theoretical bases and preliminary studies with different materials, in fresh and hardened state, were used in the dosage of the composition of the mixtures. In order to study their effect they were used in two different proportions, that is, ten mixtures in total. These were tested in their fresh state to evaluate their setting-up suitability and foresee their adhesion to the support, as well as in their hardened state, at 28 and 90 days of curing, to establish the properties which enabled us to anticipate their compatibility with the old masonry walls and estimate the scope of the reduction of heat transfers achieved. In addition, the general characteristics of the mixtures used to establish correlations and to understand the mechanical, physical and energy results were studied. Two mixtures, one white and one colored, were proposed as the result of the different properties analysed, whose characteristics allow the guarantee of mechanical and physical compatibility VIII with the old masonry and preserve the authenticity of the renders. The thermal behavior of both, applied on a masonry wall 40 cm thick, was estimated at a steady and pseudo-transient state, with heat flow reductions between 16-48% during summertime and 6-11% during wintertime, depending on the color and surface roughness, compared to the use of the traditional mixture. So, the viability of the proposed composite materials and their fitness to the aim of the research are established.

Electronic property analysis of O-doped Cu3SbS3

The ternary Cu-Sb-S semiconductors are considered to be sustainable and potential alternative absorber materials in thin film photovoltaic applications. In these compounds, several phases may coexist, albeit in different proportions depending on experimental growth conditions. Additionally, the photovoltaic efficiency could be increased with isoelectronic doping. In this work we analyze the electronic properties of O-doped Cu3SbS3 in two structures: the wittichenite and the skinnerite. We use first-principles within the density functional formalism with two different exchange-correlation potentials. In addition, we estimate the potential of these compounds for photovoltaic applications.

Medida de la conductividad térmica con el método de la aguja térmica, basado en la fuente lineal de calor transitorio, para su aplicación en los cerramientos de adobes y bloques de tierra comprimida

Existe un creciente interés internacional por el ahorro energético y la sostenibilidad en la edificación con importantes repercusiones en la Arquitectura. La inercia térmica es un parámetro fundamental para poder valorar energéticamente un edificio en condiciones reales. Para ello es necesario cambiar el enfoque tradicional de transmisión de calor en régimen estacionario por otro en régimen dinámico en el que se analizan las ondas térmicas y el flujo de calor oscilante que atraviesan los cerramientos. Los parámetros que definen la inercia térmica son: el espesor, la difusividad y el ciclo térmico. A su vez la difusividad está determinada por la conductividad térmica, la densidad y el calor específico del material. De estos parámetros la conductividad es el más complejo, variable y difícil de medir, especialmente en los cerramientos de tierra debido a su heterogeneidad y complejidad higrotérmica. En general, los métodos de medida de la conductividad o transmitancias en los paramentos presentan inconvenientes a la hora de medir un edificio construido con tierra: dificultades de implementación, el elevado coste o la fiabilidad de los resultados, principalmente. El Método de la Aguja Térmica (MAT) se basa en el principio de la evolución en el tiempo del calor emitido por una fuente lineal al insertarse en el seno de un material. Se ha escogido este método porque resulta práctico, de bajo coste y de fácil aplicación a gran escala pero tiene serios problemas de fiabilidad y exactitud. En esta tesis se desarrolla un método de medida de la conductividad térmica para Piezas de Albañilería de Tierra Cruda en laboratorio basado en el MAT, se mejora su fiabilidad, se analiza su incertidumbre, se compara con otros métodos de referencia y se aplica en adobes, Bloques de Tierra Comprimida y probetas de tierra estabilizada con distintas proporciones de paja. Este método servirá de base a una posterior aplicación in situ. Finalmente se proponen modelos matemáticos para mejorar la exactitud del dispositivo utilizado y para la estimación de la conductividad de cerramientos de tierra en función de su densidad. Con los resultados obtenidos se analizan las posibilidades de amortiguación y retardo de las ondas térmicas y capacidad de almacenaje de energía de los cerramientos en función de su densidad y humedad. There is growing international interest in energy saving and sustainability in buildings with significant impact on Architecture. Thermal inertia is a key parameter to assess energy in buildings in real conditions. This requires changing the traditional approach to heat transfer in steady state by another in dynamic regime which analyzes the thermal waves and oscillating heat flux passing through the external walls. The parameters defining the thermal inertia are: the thickness, the diffusivity and the thermal cycle. In turn, the diffusivity is determined by the thermal conductivity, density and specific heat of the material. Of these parameters, thermal conductivity is the most complex, variable and difficult to measure, especially in earth walls due to their heterogeneity and hygrothermal complexity. In general, the methods of measurement of conductivity and transmittance in walls have drawbacks when measuring a building with earth: implementation difficulties, high cost, or reliability of the results, mainly. The Thermal Needle Procedure (TNP) is based on the principle of evolution in time of heat from a line source when inserted within a material. This method was chosen because it is a practical, low cost and easy to implement on a large scale but has serious problems of reliability and accuracy. This thesis develops a laboratory method for measuring the thermal conductivity of Masonry Units Unfire Earth-based based on TNP, its uncertainty is analyzed, compared to other reference methods and applies in adobes, Compressed Earth Blocks and stabilized soil specimens with different proportions of straw. This method will form the basis of a subsequent application in situ. Finally, mathematical models are proposed to improve the accuracy of the device used, and to estimate the conductivity of earth enclosures depending on its density. With the results obtained earth enclosures are analyzed to estimate their possibilities of delay and buffer of termal waves and energy storage capacity according to their density and moisture.

The aggressiveness of pig slurry to cement mortars

The aim was to measure the behaviour of various mortars employed in livestock media in central Spain and to analyse the aggressiveness of pig slurry to cement blended with fly ash mortars. To achieve this, mortar specimens were immersed in ponds storing pig slurry. Mortar specimens, of 40 ? 40 ? 160 mm, were made from four types of cement commonly used and recommended for rural areas. The types were a sulphate-resistant Portland cement and three cements blended in different proportions with fly ash and limestone filler. After 3, 6, 12, 24, 36, 48 and 60 months of exposure, three or four specimens of each cement type were removed from the pond and washed with water. Their compressive strength and microstructure (X-ray diffraction, mercury intrusion pore-symmetry, thermal analysis and scanning electron microscopy) were then measured. Sulphate-resistant Portland cement (SR-PC), found to be more susceptible to degradation due to its greater proportion of macro-pores and increased total porosity, was found not to be suitable for use with livestock. After 60 months of immersion in the pig slurry medium, CEM II-A (40.3%) mortar retained the greatest compressive strength. Mortars with less than 20% replacement of cement by fly ash were found to be the most durable, with the most suitable mechanical behaviour.

Blends of babassu, palm kernal and coconut mame with fossil kerosene: low carbon number methyl esters as a possible source for renewable jet fuel

Three different oils: babassu, coconut and palm kernel have been transesterified with methanol. The fatty acid methyl esters (FAME) have been subjected to vacuum fractional distillation, and the low boiling point fractions have been blended with fossil kerosene at three different proportions: 5, 10 and 20% vol.

Comportamiento frente a la durabilidad de morteros de reparación de cemento modificados con polímeros

El auge que ha surgido en los últimos años por la reparación de edificios y estructuras construidas con hormigón ha llevado al desarrollo de morteros de reparación cada vez más tecnológicos. En el desarrollo de estos morteros por parte de los fabricantes, surge la disyuntiva en el uso de los polímeros en sus formulaciones, por no encontrarse justificado en ocasiones el trinomio prestaciones/precio/aplicación. En esta tesis se ha realizado un estudio exhaustivo para la justificación de la utilización de estos morteros como morteros de reparación estructural como respuesta a la demanda actual disponiéndolo en tres partes: En la primera parte se realizó un estudio del arte de los morteros y sus constituyentes. El uso de los morteros se remonta a la antigüedad, utilizándose como componentes yeso y cal fundamentalmente. Los griegos y romanos desarrollaron el concepto de morteros de cal, introduciendo componentes como las puzolanas, cales hidraúlicas y áridos de polvo de mármol dando origen a morteros muy parecidos a los hormigones actuales. En la edad media y renacimiento se perdió la tecnología desarrollada por los romanos debido al extenso uso de la piedra en las construcciones civiles, defensivas y religiosas. Hubo que esperar hasta el siglo XIX para que J. Aspdin descubriese el actual cemento como el principal compuesto hidraúlico. Por último y ya en el siglo XX con la aparición de moléculas tales como estireno, melanina, cloruro de vinilo y poliésteres se comenzó a desarrollar la industria de los polímeros que se añadieron a los morteros dando lugar a los “composites”. El uso de polímeros en matrices cementantes dotan al mortero de propiedades tales como: adherencia, flexibilidad y trabajabilidad, como ya se tiene constancia desde los años 30 con el uso de caucho naturales. En la actualidad el uso de polímeros de síntesis (polivinialacetato, estireno-butadieno, viniacrílico y resinas epoxi) hacen que principalmente el mortero tenga mayor resistencia al ataque del agua y por lo tanto aumente su durabilidad ya que se minimizan todas las reacciones de deterioro (hielo, humedad, ataque biológico,…). En el presente estudio el polímero que se utilizó fue en estado polvo: polímero redispersable. Estos polímeros están encapsulados y cuando se ponen en contacto con el agua se liberan de la cápsula formando de nuevo el gel. En los morteros de reparación el único compuesto hidraúlico que hay es el cemento y es el principal constituyente hoy en día de los materiales de construcción. El cemento se obtiene por molienda conjunta de Clínker y yeso. El Clínker se obtiene por cocción de una mezcla de arcillas y calizas hasta una temperatura de 1450-1500º C por reacción en estado fundente. Para esta reacción se deben premachacar y homogeneizar las materias primas extraídas de la cantera. Son dosificadas en el horno con unas proporciones tales que cumplan con unas relación de óxidos tales que permitan formar las fases anhidras del Clínker C3S, C2S, C3A y C4AF. De la hidratación de las fases se obtiene el gel CSH que es el que proporciona al cemento de sus propiedades. Existe una norma (UNE-EN 197-1) que establece la composición, especificaciones y tipos de cementos que se fabrican en España. La tendencia actual en la fabricación del cemento pasa por el uso de cementos con mayores contenidos de adiciones (cal, puzolana, cenizas volantes, humo de sílice,…) con el objeto de obtener cementos más sostenibles. Otros componentes que influyen en las características de los morteros son: - Áridos. En el desarrollo de los morteros se suelen usar naturales, bien calizos o silícicos. Hacen la función de relleno y de cohesionantes de la matriz cementante. Deben ser inertes - Aditivos. Son aquellos componentes del mortero que son dosificados en una proporción menor al 5%. Los más usados son los superplastificantes por su acción de reductores de agua que revierte en una mayor durabilidad del mortero. Una vez analizada la composición de los morteros, la mejora tecnológica de los mismos está orientada al aumento de la durabilidad de su vida en obra. La durabilidad se define como la capacidad que éste tiene de resistir a la acción del ambiente, ataques químicos, físicos, biológicos o cualquier proceso que tienda a su destrucción. Estos procesos dependen de factores tales como la porosidad del hormigón y de la exposición al ambiente. En cuanto a la porosidad hay que tener en cuenta la distribución de macroporos, mesoporos y microporos de la estructura del hormigón, ya que no todos son susceptibles de que se produzca el transporte de agentes deteriorantes, provocando tensiones internas en las paredes de los mismos y destruyendo la matriz cementante Por otro lado los procesos de deterioro están relacionados con la acción del agua bien como agente directo o como vehículo de transporte del agente deteriorante. Un ambiente que resulta muy agresivo para los hormigones es el marino. En este caso los procesos de deterioro están relacionados con la presencia de cloruros y de sulfatos tanto en el agua de mar como en la atmosfera que en combinación con el CO2 y O2 forman la sal de Friedel. El deterioro de las estructuras en ambientes marinos se produce por la debilitación de la matriz cementante y posterior corrosión de las armaduras que provocan un aumento de volumen en el interior y rotura de la matriz cementante por tensiones capilares. Otras reacciones que pueden producir estos efectos son árido-álcali y difusión de iones cloruro. La durabilidad de un hormigón también depende del tipo de cemento y su composición química (cementos con altos contenidos de adición son más resistentes), relación agua/cemento y contenido de cemento. La Norma UNE-EN 1504 que consta de 10 partes, define los productos para la protección y reparación de estructuras de hormigón, el control de calidad de los productos, propiedades físico-químicas y durables que deben cumplir. En esta Norma se referencian otras 65 normas que ofrecen los métodos de ensayo para la evaluación de los sistemas de reparación. En la segunda parte de esta Tesis se hizo un diseño de experimentos con diferentes morteros poliméricos (con concentraciones de polímero entre 0 y 25%), tomando como referencia un mortero control sin polímero, y se estudiaron sus propiedades físico-químicas, mecánicas y durables. Para mortero con baja proporción de polímero se recurre a sistemas monocomponentes y para concentraciones altas bicomponentes en la que el polímero está en dispersión acuosa. Las propiedades mecánicas medidas fueron: resistencia a compresión, resistencia a flexión, módulo de elasticidad, adherencia por tracción directa y expansión-retracción, todas ellas bajo normas UNE. Como ensayos de caracterización de la durabilidad: absorción capilar, resistencia a carbonatación y adherencia a tracción después de ciclos hielo-deshielo. El objeto de este estudio es seleccionar el mortero con mejor resultado general para posteriormente hacer una comparativa entre un mortero con polímero (cantidad optimizada) y un mortero sin polímero. Para seleccionar esa cantidad óptima de polímero a usar se han tenido en cuenta los siguientes criterios: el mortero debe tener una clasificación R4 en cuanto a prestaciones mecánicas al igual que para evaluar sus propiedades durables frente a los ciclos realizados, siempre teniendo en cuenta que la adición de polímero no puede ser elevada para hacer el mortero competitivo. De este estudio se obtuvieron las siguientes conclusiones generales: - Un mortero normalizado no cumple con propiedades para ser clasificado como R3 o R4. - Sin necesidad de polímero se puede obtener un mortero que cumpliría con R4 para gran parte de las características medidas - Es necesario usar relaciones a:c< 0.5 para conseguir morteros R4, - La adición de polímero mejora siempre la adherencia, abrasión, absorción capilar y resistencia a carbonatación - Las diferentes proporciones de polímero usadas siempre suponen una mejora tecnológica en propiedades mecánicas y de durabilidad. - El polímero no influye sobre la expansión y retracción del mortero. - La adherencia se mejora notablemente con el uso del polímero. - La presencia de polímero en los morteros mejoran las propiedades relacionadas con la acción del agua, por aumento del poder cementante y por lo tanto de la cohesión. El poder cementante disminuye la porosidad. Como consecuencia final de este estudio se determinó que la cantidad óptima de polímero para la segunda parte del estudio es 2.0-3.5%. La tercera parte consistió en el estudio comparativo de dos morteros: uno sin polímero (mortero A) y otro con la cantidad optimizada de polímero, concluida en la parte anterior (mortero B). Una vez definido el porcentaje de polímeros que mejor se adapta a los resultados, se plantea un nuevo esqueleto granular mejorado, tomando una nueva dosificación de tamaños de áridos, tanto para el mortero de referencia, como para el mortero con polímeros, y se procede a realizar los ensayos para su caracterización física, microestructural y de durabilidad, realizándose, además de los ensayos de la parte 1, mediciones de las propiedades microestructurales que se estudiaron a través de las técnicas de porosimetría de mercurio y microscopia electrónica de barrido (SEM); así como propiedades del mortero en estado fresco (consistencia, contenido de aire ocluido y tiempo final de fraguado). El uso del polímero frente a la no incorporación en la formulación del mortero, proporcionó al mismo de las siguientes ventajas: - Respecto a sus propiedades en estado fresco: El mortero B presentó mayor consistencia y menor cantidad de aire ocluido lo cual hace un mortero más trabajable y más dúctil al igual que más resistente porque al endurecer dejará menos huecos en su estructura interna y aumentará su durabilidad. Al tener también mayor tiempo de fraguado, pero no excesivo permite que la manejabilidad para puesta en obra sea mayor, - Respecto a sus propiedades mecánicas: Destacar la mejora en la adherencia. Es una de las principales propiedades que confiere el polímero a los morteros. Esta mayor adherencia revierte en una mejora de la adherencia al soporte, minimización de las posibles reacciones en la interfase hormigón-mortero y por lo tanto un aumento en la durabilidad de la reparación ejecutada con el mortero y por consecuencia del hormigón. - Respecto a propiedades microestructurales: la porosidad del mortero con polímero es menor y menor tamaño de poro critico susceptible de ser atacado por agentes externos causantes de deterioro. De los datos obtenidos por SEM no se observaron grandes diferencias - En cuanto a abrasión y absorción capilar el mortero B presentó mejor comportamiento como consecuencia de su menor porosidad y su estructura microscópica. - Por último el comportamiento frente al ataque de sulfatos y agua de mar, así como al frente de carbonatación, fue más resistente en el mortero con polímero por su menor permeabilidad y su menor porosidad. Para completar el estudio de esta tesis, y debido a la gran importancia que están tomando en la actualidad factores como la sostenibilidad se ha realizado un análisis de ciclo de vida de los dos morteros objeto de estudio de la segunda parte experimental.In recent years, the extended use of repair materials for buildings and structures made the development of repair mortars more and more technical. In the development of these mortars by producers, the use of polymers in the formulations is a key point, because sometimes this use is not justified when looking to the performance/price/application as a whole. This thesis is an exhaustive study to justify the use of these mortars as a response to the current growing demand for structural repair. The thesis is classified in three parts:The first part is the study of the state of the art of mortars and their constituents.In ancient times, widely used mortars were based on lime and gypsum. The Greeks and Romans developed the concept of lime mortars, introducing components such as pozzolans, hydraulic limes and marble dust as aggregates, giving very similar concrete mortars to the ones used currently. In the middle Age and Renaissance, the technology developed by the Romans was lost, due to the extensive use of stone in the civil, religious and defensive constructions. It was not until the 19th century, when J. Aspdin discovered the current cement as the main hydraulic compound. Finally in the 20th century, with the appearance of molecules such as styrene, melanin, vinyl chloride and polyester, the industry began to develop polymers which were added to the binder to form special "composites".The use of polymers in cementitious matrixes give properties to the mortar such as adhesion, Currently, the result of the polymer synthesis (polivynilacetate, styrene-butadiene, vynilacrylic and epoxy resins) is that mortars have increased resistance to water attack and therefore, they increase their durability since all reactions of deterioration are minimised (ice, humidity, biological attack,...). In the present study the polymer used was redispersible polymer powder. These polymers are encapsulated and when in contact with water, they are released from the capsule forming a gel.In the repair mortars, the only hydraulic compound is the cement and nowadays, this is the main constituent of building materials. The current trend is centered in the use of higher contents of additions (lime, pozzolana, fly ash, silica, silica fume...) in order to obtain more sustainable cements. Once the composition of mortars is analyzed, the technological improvement is centred in increasing the durability of the working life. Durability is defined as the ability to resist the action of the environment, chemical, physical, and biological attacks or any process that tends to its destruction. These processes depend on factors such as the concrete porosity and the environmental exposure. In terms of porosity, it be considered, the distribution of Macropores and mesopores and pores of the concrete structure, since not all of them are capable of causing the transportation of damaging agents, causing internal stresses on the same walls and destroying the cementing matrix.In general, deterioration processes are related to the action of water, either as direct agent or as a transport vehicle. Concrete durability also depends on the type of cement and its chemical composition (cement with high addition amounts are more resistant), water/cement ratio and cement content. The standard UNE-EN 1504 consists of 10 parts and defines the products for the protection and repair of concrete, the quality control of products, physical-chemical properties and durability. Other 65 standards that provide the test methods for the evaluation of repair systems are referenced in this standard. In the second part of this thesis there is a design of experiments with different polymer mortars (with concentrations of polymer between 0 and 25%), taking a control mortar without polymer as a reference and its physico-chemical, mechanical and durable properties were studied. For mortars with low proportion of polymer, 1 component systems are used (powder polymer) and for high polymer concentrations, water dispersion polymers are used. The mechanical properties measured were: compressive strength, flexural strength, modulus of elasticity, adhesion by direct traction and expansion-shrinkage, all of them under standards UNE. As a characterization of the durability, following tests are carried out: capillary absorption, resistance to carbonation and pull out adhesion after freeze-thaw cycles. The target of this study is to select the best mortar to make a comparison between mortars with polymer (optimized amount) and mortars without polymer. To select the optimum amount of polymer the following criteria have been considered: the mortar must have a classification R4 in terms of mechanical performance as well as in durability properties against the performed cycles, always bearing in mind that the addition of polymer cannot be too high to make the mortar competitive in price. The following general conclusions were obtained from this study: - A standard mortar does not fulfill the properties to be classified as R3 or R4 - Without polymer, a mortar may fulfill R4 for most of the measured characteristics. - It is necessary to use relations w/c ratio < 0.5 to get R4 mortars - The addition of polymer always improves adhesion, abrasion, capillary absorption and carbonation resistance - The different proportions of polymer used always improve the mechanical properties and durability. - The polymer has no influence on the expansion and shrinkage of the mortar - Adhesion is improved significantly with the use of polymer. - The presence of polymer in mortars improves the properties related to the action of the water, by the increase of the cement power and therefore the cohesion. The cementitious properties decrease the porosity. As final result of this study, it was determined that the optimum amount of polymer for the second part of the study is 2.0 - 3.5%. The third part is the comparative study between two mortars: one without polymer (A mortar) and another with the optimized amount of polymer, completed in the previous part (mortar B). Once the percentage of polymer is defined, a new granular skeleton is defined, with a new dosing of aggregate sizes, for both the reference mortar, the mortar with polymers, and the tests for physical, microstructural characterization and durability, are performed, as well as trials of part 1, measurements of the microstructural properties that were studied by scanning electron microscopy (SEM) and mercury porosimetry techniques; as well as properties of the mortar in fresh State (consistency, content of entrained air and final setting time). The use of polymer versus non polymer mortar, provided the following advantages: - In fresh state: mortar with polymer presented higher consistency and least amount of entrained air, which makes a mortar more workable and more ductile as well as more resistant because hardening will leave fewer gaps in its internal structure and increase its durability. Also allow it allows a better workability because of the longer (not excessive) setting time. - Regarding the mechanical properties: improvement in adhesion. It is one of the main properties which give the polymer to mortars. This higher adhesion results in an improvement of adhesion to the substrate, minimization of possible reactions at the concrete-mortar interface and therefore an increase in the durability of the repair carried out with mortar and concrete. - Respect to microstructural properties: the porosity of mortar with polymer is less and with smaller pore size, critical to be attacked by external agents causing deterioration. No major differences were observed from the data obtained by SEM - In terms of abrasion and capillary absorption, polymer mortar presented better performance as a result of its lower porosity and its microscopic structure. - Finally behavior against attack by sulfates and seawater, as well as to carbonation, was better in the mortar with polymer because of its lower permeability and its lower porosity. To complete the study, due to the great importance of sustainability for future market facts, the life cycle of the two mortars studied was analysed.

Una leve Arqueología de la escala

Esta es una tesis con dos partes bien diferenciadas; en la primera se habla de conceptos como la escala, el tamaño y la medida en el mundo de la antigua Roma. Para ello se eligen edificios con características específicas que pueden explicar estos términos, como la” Villa Adriana” en la que se habla del tamaño desde la acumulación de dimensiones medias, el “Ara Pacis”, en la que se describe la ambigüedad dimensional y el tamaño, el Panteón en el que habla de la escala, y el Santuario de Baalbek a través del cual se reflexiona sobre la condición de monumentalidad. Dichos edificios se comparan con piezas de arte contemporáneo que ayudan a entender el contenido histórico. En ese sentido la tesis propone un viaje desde lo moderno a lo antiguo, instalándose en la certeza de que el conocimiento ampliado de los conceptos contemporáneos otorga nueva vida a los edificios históricos, en un paseo inverso al clásico de estudiar lo antiguo para entender el presente. La tesis defiende que el presente se lee desde el presente y el pasado también desde el presente, elaborando nuevas narrativas que permiten superponer realidades distintas para alumbrar lo real. La segunda parte de la tesis compara la medida de lo público y lo privado así como la medida del paisaje. Habla de la medida del Poder ejemplificada en el proyecto de los Foros Imperiales desde el Foro de César hasta el Foro de Trajano y elabora una comparación dimensional desde la disección de sesenta casas pompeyanas, que son sometidas a un cuidadoso análisis métrico y relacional. Se estudian así mismo sus distintas proporciones desde el tratado de Vitrubio y se analizan sus sistemas de proyecto, encontrando en la ampliación acumulativa un mecanismo que relaciona lo público y lo privado. Por último se estudia la medida del paisaje, encontrando un apoyo en la pintura mural romana y también en la relación entre los cuatro Santuarios Republicanos de Lacio. ABSTRACT This is a thesis with two different parts; the first one deals with concepts from the Ancient Rome, such as scale, size and measure. Some buildings with specific characteristics have been chosen in order to explain these terms, such as "Villa Adriana" where size is formed by the accumulation of medium sizes, the "Ara Pacis",where the dimensional ambiguity is described, the Pantheon where the scale is explained and the Sanctuary of Baalbek where the condition of monumentality is understood. These buildings are compared with contemporary artworks that help to understand the historical contents. In that sense, the thesis proposes a journey from the modern to the old, settling in the certainty that the extended knowledge of contemporary concepts gives new life to historic buildings, instead of the usual walk to the old to understand the present . The thesis argues that both the present and the past can be read through the present, developing new narratives that are overlayed to light reality. The second part of the thesis compares the measures in public and private worlds as well as the measure in the landscape. It is also about the measure of the power, that is exemplified in the Fori Imperiali as the Forum of Caesar and Trajan's Forum. Besides a dimensional comparison is made by dissecting sixty Pompeian houses, which are subjected to careful and relational analysis. Furthermore, their different proportions are studied, since the Treaty of Vitruvius and their design systems are analyzed, finding the mechanism that links the public and private spheres in the cumulative expansion. Finally , the measure of the landscape is studied supported by Roman wall painting and in the relationship between the four Sanctuaries Republicans of Lazio.