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.

Muro Mediterráneo versus movimiento moderno

Una década antes de que fuera construido el Muro Atlántico fue ejecutado un sistema de defensas a lo largo de la costa del Mediterráneo español (1936-39). La recuperación de estas construcciones (de sus documentos gráficos) y su puesta en valor pueden ayudar a consolidar una memoria propia del siglo XX. Este trabajo consiste en inventariar, medir y dibujar los planos de estas arquitecturas a fin de fijar la memoria que se diluye por la erosión del tiempo. Estas defensas militares se sitúan en muchas fronteras: ¿son propiamente arquitectura o piezas industriales? ¿Son arquitectura moderna? Estas transitan entre dos mundos: uno que proyecta arquitecturas ligeras, flexibles y con caducidad frente a otro que construye obras compactas, rígidas y eternas. También se mueven por dos épocas: una que perpetúa las hazañas épicas frente a otras que muestra los desastres. Espacio, tiempo y materia. Son las ruinas de hormigón más modernas de nuestra historia que se encuentran camufladas en la topografía: templos y tumbas a la vez. En esta reconstrucción de la memoria, resulta crucial la restitución gráfica que es donde comienza el conocimiento.

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.

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.

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.

Una propuesta para la Evaluación de Objetos de Aprendizaje en el Ámbito de la Ingeniería de Edificación

En este trabajo se realiza una propuesta de evaluación de la calidad de los Objetos de Aprendizaje que se han utilizado en el ámbito de la Ingeniería de la Edificación. Dicha propuesta está enfocada a que sea el alumnado quien realice dicha valoración a partir de su uso en el aula. Se considera que el sistema propuesto es útil para la construcción de cualquier instrumento que pretenda medir la percepción/actitud del alumno acerca de la calidad de los Objetos de Aprendizaje que puedan utilizarse en su aprendizaje, y además, puede ser una herramienta útil para el profesor o creador que vaya a desarrollar un Objeto de Aprendizaje.

Durability and compressive strength of blast furnace slag-based cement grout for special geotechnical applications

Special foundations, most prominently micropiles and soil anchors, are frequently used in construction today. In Spain, the grout for these special technical applications is generally prepared with portland cement, although the codes and standards in place stipulate only the minimum compressive strength required, with no mention of cement type. Those texts also establish a range of acceptable water:cement ratios. In the present study, durability and compressive strength in cement grout prepared with blast furnace slag cement at different w/c ratios are characterised and compared to the findings for a reference portland cement grout. The results show that slag grout exhibits greater durability than the portland cement material and complies with the compressive strength requirements laid down in the respective codes.

Mechanical Properties and Durability of CNT Cement Composites

In the present paper, changes in mechanical properties of Portland cement-based mortars due to the addition of carbon nanotubes (CNT) and corrosion of embedded steel rebars in CNT cement pastes are reported. Bending strength, compression strength, porosity and density of mortars were determined and related to the CNT dosages. CNT cement paste specimens were exposed to carbonation and chloride attacks, and results on steel corrosion rate tests were related to CNT dosages. The increase in CNT content implies no significant variations of mechanical properties but higher steel corrosion intensities were observed.

Muro Mediterráneo: arquitecturas para la defensa de la Guerra de España (1936-1939)

Una década antes de que fuera construido el Muro Atlántico, fue ejecutado un sistema de defensas a lo largo de la costa del Mediterráneo español (1936-39). La recuperación de estas construcciones (de sus documentos gráficos y de las obras que existen) y su puesta en valor puede ayudar a consolidar una memoria propia del siglo XX. Las piezas militares se sitúan en muchas fronteras: ¿son estas defensas arquitectura o piezas industriales? ¿Son arquitectura moderna? Estas transitan entre dos mundos: uno que proyecta arquitecturas ligeras, flexibles y con caducidad frente a otro que construye obras compactas, rígidas y eternas. Espacio, tiempo y materia. Son las ruinas de hormigón más modernas de nuestra historia camufladas en la topografía: templos y tumbas a la vez.

Self-heating function of carbon nanofiber cement pastes

The viability of carbon nanofiber (CNF) composites in cement matrices as a self-heating material is reported in this paper. This functional application would allow the use of CNF cement composites as a heating element in buildings, or for deicing pavements of civil engineering transport infrastructures, such as highways or airport runways. Cement pastes with the addition of different CNF dosages (from 0 to 5% by cement mass) have been prepared. Afterwards, tests were run at different fixed voltages (50, 100 and 150V), and the temperature of the specimens was registered. Also the possibility of using a casting method like shotcrete, instead of just pouring the fresh mix into the mild (with no system’s efficiency loss expected) was studied. Temperatures up to 138 °C were registered during shotcrete-5% CNF cement paste tests (showing initial 10 °C/min heating rates). However a minimum voltage was required in order to achieve a proper system functioning.

An improved procedure for obtaining and maintaining well characterized partial water saturation states on concrete samples to be used for mass transport tests

A conditioning procedure is proposed allowing to install into the concrete specimens any selected value of water saturation degree with homogeneous moisture distribution. This is achieved within the least time and the minimum alteration of the concrete specimens. The protocol has the following steps: obtaining basic drying data at 50 °C (water absorption capacity and drying curves); unidirectional drying of the specimens at 50 °C until reaching the target saturation degree values; redistribution phase in closed containers at 50 °C (with measurement of the quasi-equilibrium relative humidities); storage into controlled environment chambers until and during mass transport tests, if necessary. A water transport model is used to derive transport parameters of the tested materials from the drying data, i.e., relative permeabilities and apparent water diffusion coefficients. The model also allows calculating moisture profiles during isothermal drying and redistribution phases, thus allowing optimization of the redistribution times for obtaining homogeneous moisture distributions.

Recommendation of RILEM TC 178-TMC: Testing and modelling chloride penetration in concrete

This RILEM Technical Recommendation intends to give a general description of methods of sampling for obtaining chloride concentration profiles in concrete, applicable both for laboratory cast concrete specimens, for concrete cores taken from structures and for testing on site. These sampling procedures may be applied for obtaining concentration profiles of any other chemical species present in concrete.

Effect of aspect ratio on strain sensing capacity of carbon fiber reinforced cement composites

The electrical resistivity of carbon fiber reinforced cement composites (CFRCCs) has been widely studied, because of their utility as multifunctional materials. The percolation phenomenon has also been reported and modeled when the electrical behavior of those materials had to be characterized. Amongst the multiple applications of multifunctional cement composites the ability of a CFRCC to act as a strain sensor is attractive. This paper provides experimental data relating self-sensing function and percolation threshold, and studying the effect of fiber aspect ratio on both phenomena. Higher fiber slenderness permitted percolation at lower carbon fiber addition, affected mechanical properties and improved strain-sensing sensitivity of CFRCC, which was also improved if percolation had not been achieved.

Feasibility of electrochemical chloride extraction from structural reinforced concrete using a sprayed conductive graphite powder–cement paste as anode

This article summarizes research on the application of a conductive cement paste as an anode in the now classical technique of electrochemical extraction of chlorides applied to a concrete structural element by spraying the paste on the surface of a concrete structural element, a pillar. Sprayed conductive cement paste, by adding graphite powder, is particularly useful to treat sizable vertical surfaces such are structural supports. Outcomes indicate that this kind of anode not only provides electrochemical chloride removal with similar efficiency, but also is able to retain moisture even without the use of a continuous dampening system.