En la actualidad, el uso de residuos agrícolas y/o industriales en la preparación de conglomerantes para la construcción es un tema de creciente interés. Esto se debe, por una parte, a que permite gestionar algunos tipos de residuos liberando los vertederos; y por otra parte, porque permite reducir los impactos mediambientales causados por la fabricación del clínker de cemento Pórtland, específicamente en lo que se refiere a las emisiones de CO2. En la presente investigación se presenta un estudio sobre la reutilización de un residuo procedente de la fabricación de las fibras de vidrio (VCAS) en la producción de conglomerantes para aplicación en la construcción civil. Para facilitar la lectura y comprnsión del trabajo, el mismo fue dividido en tres partes principales: caracterización del VCAS, conglomerantes a base de cemento Pórtland y conglomerantes activados alcalinamente. La primera parte del trabajo presenta como objetivo principal caracterizar el VCAS desde el punto de vista físico-químico. A partir de estos parámetros se ha podido conocer las posibilidades de aplicación de dicho material en la producción de conglomerantes. Se trata de un material amorfo, rico en silicio, aluminio y calcio. En la segunda parte del trabajo, se analiza el carácter hidráulico/puzolánico de VCAS en sistemas a base de cal/adició mineral o de cemento Pórtland/adición mineral. Se ha podido comprobar que el VCAS es una adición mineral que posee un carácter puzolánico que se ve potencializado para largas edades de curado o para elevadas temperaturas de curado. La influencia del porcentaje de VCAS, edad y temperatura de curado, relación agua/conglomerante, relación conglomerante/árido fueron algunas de las variables analizadas en esta parte de la Tesis Doctoral, En general, se puede establecer que sustituciones entre 10 y 20% de cemento Pórtland por VCAS, permiten obtener materiales de excelentes prestaciones. Destacar, por otra parte, que en esta etapa de trabajo también fue desarrolla / Mitsuuchi Tashima, M. (2012). Producción y caracterización de materiales cementantes a partir del Silicoaluminato Cálcico Vítreo (VCAS) [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/16879

Tesis por compendio / [ES] El presente trabajo de investigación presenta un nuevo concepto de hormigón celular basado en el consumo minimizado de recursos y casi nulo de energías, durante la fase de producción del material como a lo largo de la vida útil de las edificaciones: los nuevos hormigones eco-celulares "one-part" (ECC-OP). Se lleva a cavo el desarrollo, caracterización y evaluación medioambiental del material. En la primera etapa de trabajo, se introducen e investigan los nuevos hormigones celulares geopoliméricos (GCC) y hormigones celulares de activación alcalina (AACC) en los que el cemento Portland, conocido por su uso indiscriminado a nivel mundial y su gran impacto ambiental y económico, se sustituye por el catalizador gastado de craqueo catalítico (FCC) y la escoria de alto horno (BFS) respectivamente. A partir de la concepción de estos nuevos materiales se va introduciendo variables de mejora: i) empleo de agentes aireantes alternativos: papel de aluminio reciclado, agua oxigenada y sub-productos del tratamiento de escorias salinas; ii) desarrollo del concepto de co-molienda entre los precursores y los aireantes alternativos; iii) combinación de aireación mecánica y química de las matrices mediante polvo de aluminio y un espumante, el lauril sulfato de sodio; y vi) estudio del comportamiento frente a tratamientos de curado alternativos al autoclave. Los materiales se estudian y comparan microestructuralmente, se ensayan sus características funcionales (densidad, resistencia mecánica a la compresión y conductividad térmica) y se evalúan medioambientalmente. Además, se caracteriza la matriz porosa resultante combinando técnicas microscópicas y de análisis de imagen, así como mediante ensayos hídricos. En esta segunda etapa de trabajo, se introduce el concepto de hormigón eco-celular (ECC), en el que los silicatos comerciales de la disolución activadora se sustituyen por una fuente alternativa de sílice procedente de un residuo agrícola: la ceniza de cáscara de arroz (RHA). Se desarrollan e investigan sistemas de ECCs con FCC y ECCs con BFS, en los que se emplea como agente aireante el papel de aluminio residual y se incorpora mediante el procedimiento de co-molienda con el precursor. Los ECCs se diseñan para obtener unas propiedades óptimas y se comparan con los TCC, GCC y AACC, tanto física y mecánicamente como medioambientalmente. Como resultado, se obtienen ECCs estables, con densidades inferiores a los 1000kg/cm3 y con los que se consigue una reducción de las emisiones de CO2 del 74 % en el caso de los constituidos con FCC y del 78 % para los constituidos con BFS, respecto a los sistemas tradicionales. Finalmente, en la tercera etapa de trabajo se presenta la mayor innovación en cuanto a la ecoeficiencia y el objetivo de consumo nulo de recursos naturales planteados: el estudio de la ceniza de hueso de oliva (OBA) como fuente alcalina alternativa en la disolución activadora. La OBA es un residuo agrícola compuesto fundamentalmente de potasio y calcio, y se presenta como una alternativa potencial para la sustitución del hidróxido alcalino comúnmente empleado en la activación de la BFS. El empleo de la OBA se estudia inicialmente en sistemas de activación alcalina de BFS: se desarrollan, en primer lugar, sistemas binarios (BAAM) con OBA/BFS y a continuación se complementa el estudio combinando esta ceniza con la RHA constituyendo sistemas ternarios (TAAM) con OBA/BFS/RHA. Una vez sentadas las bases previas, se desarrolla la cuarta etapa experimental, se aplica por primera vez la modalidad de fabricación "one-part", que consiste en la co-molienda de todos los materiales sólidos de modo que únicamente se requiere de su mezcla con agua para la producción del material final: los nuevos ECC-OP. Estos materiales son diseñados y analizados en torno a las características funcionales exigidas por la normativa europea para la industria de los prefabricados y se evalúan medioambientalmente media / [CA] El present treball d'investigació presenta un nou concepte de formigó cel·lular basat en un consum mínim de recursos i quasi nul d'energies durant la fase de producció del material així com durant la vida útil de les edificacions: els nous formigons eco-cel·lulars "one-part" (ECC-OP). Es desenvolupa, caracteritza i avalua mediambientalment el material mitjançant un pla de treball que s'ha distribuït en passos graduals de millora. Les etapes del treball han estat centrades d'una banda en els materials constituents i d'altra banda en el procediment de fabricació. A la primera etapa de treball, s'introduïxen i investiguen els nous formigons cel·lulars geopolimèrics (GCC) i formigons cel·lulars d'activació alcalina (AACC) en els quals el ciment Pòrtland, conegut pel seu us indiscriminat i el seu gran impacte ambiental i econòmic, se substituïx per catalitzador gastat de craqueig catalític (FCC) i escòria d'alt forn (BFS) respectivament. A partir de la concepció d'estos nous materials es van introduint variables de millora: i) ús d'agents aireantes alternatius: paper d'alumini reciclat, aigua oxigenada i subproductes del tractament d'escòries salines; ii) desenvolupament del concepte de co-mòlta entre els precursors i els reactius generadors de gas alternatius; iii) combinació de generació de porositats a les matrius per medi mecànic i químic utilitzant pols d'alumini i un tensioactiu, el lauril sulfat de sodi; i iv) estudi del comportament amb l'aplicació de tractaments de curat alternatius a l'autoclau. Els materials s'estudien i comparen micro-estructuralment, s'analitzen les propietats funcionals (densitat, resistència mecànica a la compressió i conductivitat tèrmica) i s'avaluen mediambientalment. A més, es caracteritza la matriu porosa resultant combinant tècniques microscòpiques i d'anàlisi d'imatge, així com per mitjà d'assajos hídrics. En esta segona etapa de treball, s'introduïx el concepte de formigó eco-cel·lular (ECC) , en el que els silicats comercials de la dissolució activadora se substituïxen per una font alternativa de sílice procedent d'un residu agrícola: la cendra de corfa d'arròs (RHA) . S' investiguen sistemes d'ECC amb FCC i sistemes d'ECC amb BFS, en els que s'empra com a agent generador de gas el paper d'alumini residual i s'incorpora per mitjà del procediment de co-mòlta amb el precursor. Els ECCs es dissenyen per a obtindre unes propietats òptimes i es comparen amb els TCC, GCC i AACC, tant física i mecànicament com mediambientalment. Com a resultat, s'obtenen ECCs estables, amb densitats inferiors als 1000kg/cm3 i amb els que s'aconseguix una reducció de les emissions de CO2 del 74 % en el cas dels constituïts amb FCC i del 78 % per als constituïts amb BFS, respecte als sistemes tradicionals. En la tercera etapa de treball es presenta la major innovació quant a l'eco-eficiència i l'objectiu de consum nul de recursos naturals: l'estudi de la cendra d'os d'oliva (OBA) com a font alcalina alternativa per a la fabricació de la dissolució activadora. L'OBA és un residu agrícola compost fonamentalment de potassi i calci, i es presenta com una alternativa potencial per a la substitució de l'hidròxid alcalí comunament empleat en l'activació de la BFS. L'ús de l'OBA s'estudia inicialment en sistemes d'activació alcalina de BFS: sistemes binaris (BAAM) amb OBA/BFS. A continuació, es complementa l'estudi que combina l'ús de l'OBA amb la RHA constituint sistemes ternaris (TAAM) formats per OBA/BFS/RHA. Finalment, s'aplica per primera vegada la modalitat de fabricació "one-part", que consistix en la co-mòlta de tots els materials sòlids de manera que únicament es requerix de la seua mescla amb aigua per a la producció del material final: els nous ECC-OP. Estos materials són dissenyats i analitzats segons les característiques funcionals exigides per la normativa europea per a la indústria dels prefabricats i s'avaluen mediambientalment pe / [EN] In this investigation, a new concept of cellular concrete had been developed based on both the low natural resources as well as nearly zero-energy consumptions: the new one-part eco-cellular concrete (ECC-OP). The development, the characterization and the environmental assessment of the material were carried out. A working plan has been broken down into progressive stages where the improvements were focused on the constitutive materials as well as on the manufacture procedures. In the first working step, the geopolymer cellular concretes (GCC) and the alkali-activated cellular concretes (AACC) were investigated. The OPC worldwide known by its high economic costs, non-reasonable use and its environmental issues was replaced for the fluid catalytic cracking catalyst residue (FCC) and for the blast furnace slag (BFS) respectively. In the new GCC and AACC systems, steps of improvements were introduced progressively: i) the use of alternative aerating agents as the recycled aluminium foil, hydrogen peroxide and salt-slags recycled by-products; ii) a new concept of co-milling between precursors and the alternative aerating agents was introduced; iii) matrix aeration by the chemical and mechanical means where the aluminium powder was combined with the sodium lauryl sulphate (SLS), and vi) alternative curing treatments to the traditional autoclave. A microstructural and functional characterisation and an environmental assessment of the materials were carried out. Furthermore, the air-void characterization was done by microscopic, image analysis and hydric tests means. In the second working step, the new eco-cellular concretes (ECC) were introduced and investigated. The silicates in the alkali-activated dissolution were replaced by an alternative silica sourced from an agricultural residue: the rice husk ash (RHA). The new systems were developed with the use of both the BFS and the FCC as precursors and the aerating agent was the recycled aluminium foils by the co-milling procedure. The optimal properties of the new ECC were investigated and a comparison with the TCC, GCC and AACC was done. The new ECCs yielded densities less than 1000kg/cm3 and, comparing with the TCC systems, the CO2 emissions were lower in 74 % when the FCC was employed and in 78 % when the BFS was employed. Finally, in the third working step, the more highlighted novelty in the ecoefficiency and the objective of near cero natural resources consumption was presented: the study of the olive-stone biomass ash (OBA) as an alternative alkali source for the activating dissolution. The OBA is a farming waste mainly composed of potassium and calcium, thus, is a well alternative to the traditional potassium hydroxide employed for the BFS activation. The OBA was firstly introduced in binary systems (BAAM) composed by OBA/BFS mixed with water. Then, the OBA and RHA were combined to the BFS activation in the new ternary systems composed 100 % by residues (TAAM). A complete characterization of the OBA, as well as the mortars and pastes manufacture procedure investigations were carried out. The microstructural, physical and mechanical characterization of the new TAAM was done to its application in the cellular concrete technology. The last working step of the present investigation consisted of the ECCs based on BFS activated with RHA and OBA. Furthermore, for the first time, the "one-part" manufacture procedure was applied to obtain the new "one-part" eco-cellular concretes (ECC-OP). The "one-part" consist of the co-milling of all solid materials and their mix with water to obtain the cellular concrete (similar to the traditional OPC procedure). The materials were designed from scratch: dosages, characterization, comparisons with the TCC, AACC and ECC, European standards compliments. Furthermore, environmental issues of the ECC-OP through the cradle-to-gate modality of the life circle analysis (LCA) were evaluated obtaining their 100 years Global Warming Potential (GWP-100). / Font Pérez, A. (2020). Hormigones eco-celulares one-part (ecc-op) basados 100 % en materiales residuales [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/141092 / Compendio

[EN] The building industry generates a large amount of waste that directly affects the environment, starting from the construction process up until the end of the useful life of the buildings. Construction processes involve the use of large quantities of building materials, including ordinary Portland cement (OPC). This is the most produced material worldwide and during its manufacturing process greenhouse gases are emitted, including especially high emissions of CO2. Another factor which affects the environment throughout the life cycle of a building is the generation of large volumes of waste from construction and demolition (C&D). From these environmental problems, scientists and the cement industry are exploring ways to reduce emissions of CO2 and they are also assessing the reuse and exploitation of solid waste from different industries and of course, from construction industry. Thus, a possible alternative route is headed towards the partial replacement of OPC by waste or the use of other types of binders such as geopolymers or alkali-activated binders. In the research carried out, simulated demolition waste from carbonated hydrated cement (from cement CEM I) in the laboratory is described. This mixture contains vitreous silica and and vitreous alumina among other compounds; to do this a process of accelerated carbonation was carried out, saturating the residue with CO2 in two types of environments; a dry environment and the other was a cold aqueous médium. In addition, the Magallanes HCC was combined with other materials in order to evaluate the influence of various fine substances that are present in construction and demolition waste, such as gypsum. The mechanical resistance values of the alkaliactivated Magallanes HCC were not very high, so a research line was successfully developed from mixtures with blast furnace slag and calcium aluminate cement (CAC). These systems have shown excellent resistance against sulphate attack and freeze-thaw cycles with better performances observed in Portland cement systems. Similarly, other alkali-activated precursors were obtained from the hydration and carbonation of type cements CEM III/A, CEM IV/A and calcium aluminate cement, these precursors were identified as Mag3, Mag4 and Atacama CAC. The physical-chemical characterization of the precursors was carried out and pastes and mortars were produced with these new alkali-activated precursors. Similarly, the physical-chemical characteristics of a real fine fraction of construction and demolition waste (C&D) from a recycling plant were determined. Their pozzolanic behavior was determined, alkali-activated mortars were produced using C&D, and by substituting with slag; the mechanical viability of the mortars was demonstrated, as was their durability. In order to investigate the carbon footprint of the new precursors, the balance (emission and fixation) of the amount of CO2 produced during the manufacture of the Magallanes HCC, Mag3, Mag4 and Atacama CAC was studied. CO2 emissions from the manufacturing process of geopolymer mortars were also evaluated. The data showed that the precursors have a much lower impact than Portland cement. All these results demonstrate that the materials from hydrated cement-waste are suitable to be re-used as precursors in alkali-activated binders when they have undergone an additional carbonation process, which involves a significant amount of fixed CO2. They can therefore be used as a new building material. / [ES] La industria de la construcción es una gran generadora de residuos que impacta de forma directa al medio ambiente, desde el proceso de construcción hasta el fin de la vida útil de las estructuras. Los procesos constructivos involucran el uso de grandes cantidades de materiales de construcción, entre ellos el cemento Portland (OPC). Este material es el de mayor producción a nivel mundial y durante su proceso de fabricación se emiten gases de efecto invernadero, especialmente elevadas emisiones de CO2. Otro de los factores que afectan el medio ambiente durante todo el ciclo de vida de una estructura de construcción es la generación de grandes volúmenes de residuos de construcción y demolición (RCD). A partir de estos problemas ambientales, los científicos y la industria del cemento están estudiando la forma de disminuir las emisiones de CO2, y además, están valorando la reutilización y aprovechamiento de los residuos sólidos, provenientes de los distintos sectores industriales y, por supuesto, de la construcción. Así, una posible vía alternativa está encaminada hacia la sustitución parcial del OPC por residuos o el uso de otros tipos de conglomerantes como los geopolímeros o conglomerantes de activación alcalina. En la investigación realizada se presenta el estudio que simula en laboratorio un residuo de demolición a partir del cemento hidratado y carbonatado (a partir de cemento tipo CEM I), el cual contiene, entre otros compuestos, sílice y alúmina vítreas; para ello se realizó un proceso de carbonatación acelerada, saturando al residuo con CO2 en dos tipos de ambientes; un ambiente seco y el otro un medio acuoso y frío. Adicionalmente, el CHC Magallanes se combinó con otros materiales, con el fin de evaluar la influencia de diversas sustancias finas que se encuentran presentes en los residuos de construcción y demolición, como es el caso del yeso. En ese caso los valores de resistencia mecánica del CHC Magallanes activado alcalinamente no fueron muy elevados, por lo que se desarrolló con éxito una línea de trabajo a partir de mezclas con escoria y cemento de aluminato de calcio (CAC). Estos sistemas binarios con CHC Magallanes han presentado unos excelentes comportamientos frente al ataque por sulfatos y a los ciclos hielo-deshielo, con unas prestaciones superiores a los sistemas con cemento Portland. Similarmente, se procedió a la obtención de otros precursores de activación alcalina a partir de la hidratación y carbonatación de los cementos tipo CEM III/A, CEM IV/A y cemento de aluminato cálcico, los cuales se identificarán como Mag3, Mag4 y CAC Atacama. Se llevó a cabo su caracterización físico - química y se fabricaron pastas y morteros con estos nuevos precursores de activación alcalina. Análogamente, se procedió a determinar las características físico - químicas de una fracción fina real de un RCD proveniente de una planta de reciclaje. Se determinó su comportamiento puzolánico, y se fabricaron morteros de activación alcalina usando RCD y con sustitución de escoria; se demostró la viabilidad de los morteros, tanto desde el punto de vista mecánico como de durabilidad. Con el fin de conocer la huella de carbono de los nuevos precursores, se procedió a estudiar el balance (emisión y fijación) de CO2 producido en la fabricación de cada uno de los materiales CHC Magallanes, Mag3, Mag4 y CAC Atacama y las emisiones de (CO2) resultantes en el proceso de fabricación de los morteros geopoliméricos. Los datos demostraron que los precursores tienen un impacto mucho menor que el cemento Portland. Todos estos resultados demuestran que los materiales proveniente de residuos relacionados con cemento hidratado, tras un proceso adicional de carbonatación, lo cual supone una cantidad significativa de CO2 fijado, poseen características adecuadas para ser reutilizados como precursores en conglomerantes activados alcalinamente, y por ende se pueden utilizar como un / [CA] La indústria de la construcció és una gran generadora de residus que impacta de forma directa al medi ambient, des del procés de construcció fins a la fi de la vida útil de les estructures. Els processos constructius suposen l'ús de grans quantitats de materials de construcció, entre els quals es troba el ciment Portland (OPC). Aquest material és el de major producció a nivel mundial i durant el seu procés de fabricació s'emeten gasos d'efecte hivernacle, especialmente elevades emissions de CO2. Altre dels factors que afecta el medi ambient durant tot el cicle de vida d'una estructura de construcció és la generació de grans volums de residus de construcción i demolició (RCD). A partir d'aquests problemes ambientals, els científics i la indústria del ciment estan estudiant la forma de disminuir les emissions de CO2, i a més, estan valorant la reutilització i aprofitament dels residus sòlids, provinents dels diferents sectors industrials i, per descomptat, de la pròpia construcció. Així, una possible via alternativa està encaminada cap a la substitució parcial del OPC per residus o l'us de conglomerants alternatius com els geopolímers o conglomerants d'activació alcalina. A la investigació realitzada es presenta l'estudi que simula en laboratori un residu de demolició a partir del ciment hidratat i carbonatat (a partir del ciment CEM I), el qual conté, entre altres compostos, sílice i alúmina vítries; per açò es va realitzar un procés de carbonatació accelerada, saturant al residu amb CO2 en dos tipus d'ambients; un ambient sec i altre ambient aquós i fred amb. Addicionalment, el CHC Magallanes es va combinar amb altres materials, amb la finalitat d'avaluar la influència de diverses substàncies fines que es troben presents en els residus de construcció i demolició, com és el cas del guix. En aquest cas els valors de resistència mecànica del CHC Magallanes activat alcalinament no van ser molt elevats, per la qual cosa es va desenvolupar amb èxit una línia de treball a partir de mescles amb escòria d'alt forn i ciment d'aluminat de calci (CAC). Aquests sistemes binaris amb CHC Magallanes han presentat uns excel.lents comportaments front l'atac per sulfats i als cicles de gel - desgel, amb unes prestacions elevades respecte dels sistemes amb ciment Portland. Similarment, es va procedir a l'obtenció d'altres precursors d'activació alcalina a partir de la hidratació i carbonatació dels ciments tipus CEM III/A), CEM IV/A i ciment d'aluminat càlcic, els quals s'identificaran com Mag3, Mag4 i CAC Atacama. Es va dur a terme la seua caracterització fisicoquímica i es van fabricar pastes i morters amb aquests nous precursors d'activació alcalina. Anàlogament, es va procedir a determinar les característiques fisicoquímiques d'una fracció fina real d'un residu de construcció i demolició (RCD) provinent d'una planta de reciclatge. Es va determinar el seu comportament putzolànic, i es van fabricar morters d'activació alcalina de RCD amb substitució parcial d'escòria; va quedar demostrada la viabilitat dels morters, tant des del punt de vista mecànic com de la durabilitat. Amb la finalitat de conèixer la petjada de carboni dels nous precursors, es va procedir a estudiar el balanç (emissió i fixació) de CO2 produït en la fabricació de cadascun dels materials CHC Magallanes, Mag3, Mag4 i CAC Atacama i les emissions de (CO2) resultants del procés de fabricació dels morters geopolimèrics. Les dades van demostrar que els precursors tenen un impacte molt menor que el ciment Portland. Tots aquests resultats demostren que els materials provinents de residus relacionats amb ciment hidratat, després d'un procés addicional de carbonatació, la qual cosa suposa una quantitat significativa de CO2 fixat, posseeixen característiques adequades per poder ser reutilitzats com a precursors en conglomerants activats alcalinament, i per tant es pot utilizar com un nou material / Segura Sierpe, YP. (2016). Reutilización de residuos de construcción en la fabricación de conglomerantes de activación alcalina [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/67271

[EN] In the nineteenth century, in the Atacama Region, Chile, dozens of nearby smelters to mining sites were established. The copper slags generated have remained in landfills abandoned for at least 100 years without any use of these so far in the area of construction. The scientific literature reports few studies about on the use of copper slag of old landfills as a cementitious material. In this research plan the cementitious properties of the copper slag were studied and the possibility of its use as an alternative material to the Chilean construction industry is proposed. Seven different copper slags were studied, 4 of them coming from the abandoned dumps in Atacama region in the nineteenth century and, for comparison, 3 other current smelting copper slags. Pastes Hydrated lime and cement pastes containing copper slags, mortars with replacement of Portland cement by slags, and alkali activated copper slag mortars were made. Different techniques for copper slag characterization and reactivity were used: XRF, XRD, TGA, LDA, FTIR, FESEM, PIM, reactivity in aqueous suspensions by the conductimetric method and environmental aspects of availability were based on NEN 7371 standard. The results indicated that all the copper slags have pozzolanic reactivity with different reactivity degrees and they can be used as alternative material for Portland cement based binder and for alkali activated cement. In the compressive strength in mortars with Portland cement substitutions by 25% of copper slag an average compressive strength of 58 MPa at 28 days curing time was obtained. In alkali activated slag mortars the best results were achieved at curing temperature of 65ºC and 7 days curing time with compressive strength in the range 44-63 MPa. The obtained results suggest that nineteenth century copper slags have cementitious properties to be utilized as a new material in civil construction. / [ES] En el siglo XIX, en la Región de Atacama, Chile, se establecieron decenas de fundiciones cercanas a los yacimientos mineros. Estas fundiciones generaron escorias de cobre, las cuales han permanecido en los vertederos como depósitos abandonados por al menos 100 años, sin que exista hasta ahora, un uso de éstas en el área de la construcción. La literatura científica reporta pocos estudios sobre el uso de escorias de cobre de vertederos antiguos como un material cementante. Este plan de investigación, consistió en estudiar las propiedades cementantes de las escorias de cobre y proponer a la industria de la construcción chilena la posibilidad de su uso como un material alternativo. Se estudiaron 7 diferentes escorias de cobre, 4 de ellas del siglo XIX procedentes de vertederos abandonados en la Región de Atacama y, con el propósito de establecer comparaciones, otras 3 escorias de cobre de fundiciones actuales. Se fabricaron pastas de cal hidratada y cemento, morteros con sustitución de cemento Pórtland por escoria, y morteros con escoria activada alcalinamente. Diferentes técnicas de ensayo se utilizaron en la caracterización y determinación de la reactividad puzolánica de las escorias de cobre: FRX, DRX, ATG, ADL, FTIR, FESEM, PIM, reactividad en suspensiones acuosas por el método conductimétrico y aspectos medioambientales utilizando el ensayo de disponibilidad basado en la norma NEN 7371. Los resultados indican que todas las escorias de cobre poseen reactividad puzolánica en diversos grados y pueden ser utilizadas como materiales alternativos en mezclas de cemento Pórtland y en cementos de activación alcalina. En la resistencia a la compresión en morteros con sustituciones de cemento Pórtland por un 25% de escoria de cobre, se obtuvo como promedio una resistencia a compresión de 58 MPa a los 28 días de curado. En morteros de escoria activada alcalinamente, los mejores resultados se consiguieron a temperaturas de curado de 65ºC a la edad de 7 días, alcanzando resistencias a compresión en el intervalo de 44-63 MPa. Los resultados obtenidos sugieren que las escorias del siglo XIX poseen propiedades cementantes para ser utilizadas como un nuevo material en la construcción civil. / [CA] Al segle XIX, a la Regió d'Atacama, Xile, es van establir desenes de foneries properes als jaciments miners. En aquestes foneries es van generar escòries de coure, les quals han romàs en els abocadors com dipòsits abandonats per almenys 100 anys, sense haver-hi tingut cap ús al dia d'avui, dins l'àrea de la construcció. La literatura científica reporta pocs estudis sobre l'ús d'escòries de coure d'abocadors antics com un material cimentant. Aquesta investigació du a terme un pla que va consistir a estudiar les propietats cimentants de les escòries de coure i proposar a la indústria de la construcció xilena la possibilitat del seu ús com un material alternatiu. S'han estudiat set diferents escòries de coure, 4 d'elles del segle XIX procedents d'abocadors abandonats a la Regió d'Atacama, i, amb el propòsit d'establir comparacions, 3 escòries de coure de foneries actuals. Es van fabricar pastes amb calç hidratada i ciment portland, morters de ciment Pòrtland amb substitució parcialper escòria, i morters d'escòria activada alcalinament. Amb la finalitat de caracteritzar i determinar la reactivitat putzolànica de les escòries de coure es va emprar una combinació de diferents tècniques d'assaig: FRX, DRX, ATG, ADL, FTIR, FESEM, PIM, reactivitat en suspensions aquoses pel mètode conductimètric i aspectes mediambientals utilitzant l'assaig de disponibilitat basat en la norma NEN 7371. Els resultats indiquen que totes les escòries de coure posseeixen reactivitat putzolànica en diversos graus i que poden ser utilitzades en ciments portland i en ciments d¿activació alcalina. Quant a la resistència a compressió als morters amb substitucions de ciment Pòrtland per un 25% d'escòria de coure, es va obtenir com a mitjana 58 MPa als 28 dies de guarit. Respecte als morters d'escòria activada alcalinament, els millors resultats es van aconseguir a temperatures de guarit de 65ºC i a la edat de 7 dies, aconseguint resistències a compressió entre els 44 i 63 MPa. Els resultats obtinguts suggereixen que les escòries del segle XIX posseeixen propietats cimentants per a ser utilitzades com un nou material en la construcció civil. / Nazer Varela, AS. (2016). Caracterización y determinación de las propiedades cementantes de escorias de cobre del siglo XIX de la Región de Atacama, Chile para su uso en construcción [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/67691

ABSTRACT The use of concrete as a building material is a very widespread practice throughout the world thanks to its high mechanical strength, versatility and low cost. Nevertheless, the production of one of its components, the Portland cement, involves a high environmental impact. It is not a recent or an exclusive problem of our country, but it is a global issue associated with the growth of population, among others. Through this approach and the fact that the consumption of cement will continue to increase, the scientific community is studying alternative materials, such as calcium sulfoaluminate cements, belitic cements, and alkali activated cements, also known as geopolymers. The latter acquire chemical and physical properties and many researchers consider them to be the third generation of building materials after lime and Portland cement. Materials made from Portland cement have distinctive properties such as mechanical strength and durability. These properties are related to the pore structure within the matrix. This structure depends on the pore volume, the size distribution, the connectivity and the percolation of the pores. These parameters can be determined by different methods, whose results vary depending on the technique used. There are different types of with a diameter based classification. Among them there are two main type, gel pores and capillary pores. An important aspect related to the porous microstructure that also affects the durability of the mortar or concrete matrix is the ionic transport; for this reason, there are non-destructive techniques such as electrical methods and Electrical Impedance Spectroscopy (EIS) for the characterization of this porous microstructure. In the current Doctoral Thesis, Electrical Impedance Spectroscopy (EIS) has been used in mortar and concrete of Portland cement and alkali activated mortars, to describe in detail its evolution in time by means of electrical parameters, from an Equivalent Electric Circuit (EEC) and to be able to relate the two types of porosity. In addition, the equivalent electrical circuit, which represents the electrical conductivity of mortars and concretes from more than a hundred days of curing, has been determined. The results show the variations produced in the hydration and geopolymerization process, and as well as they allow the separation of the components of electrical conductivity related to gel pores, capillary pores and the interface between them. Generally, two relaxations are obtained at medium and high frequency, in both mortars and concretes. The electrical resistivity is measured in direct current and it is related to the hydration of the cement and the process of geopolymerization of alkali activated materials. Moreover, this resistivity has been tried to correlate with the values of the mechanical resistance to compression and with its microstructural properties, obtained from tests by scanning electron microscopy (SEM), thermogravimetric analysis (TG) and Mercury Porosimetry techniques. Thus, in this Doctoral Thesis it was possible to develop a distinctive method of mortars and concretes, independently of the binder employed, either Portland cement or geopolymer matrixes, through the same type of electrical circuit. / RESUMEN La utilización del hormigón como material de construcción es una práctica muy extendida a lo largo de todo el mundo gracias a su gran resistencia mecánica, versatilidad y coste relativamente bajo. No obstante, la producción de uno de sus componentes, el cemento Portland, conlleva un alto impacto ambiental. No es un problema reciente ni exclusivo de nuestro país, sino que se trata de un asunto global asociado, entre otros aspectos, al crecimiento de la población. Tras este planteamiento y el hecho de que el consumo de cemento va a continuar aumentando, la comunidad científica está estudiando materiales alternativos, como pueden ser los cementos de sulfoaluminato de calcio, cementos belíticos, y los cementos activados alcalinamente, también conocidos como geopolímeros. Estos últimos adquieren propiedades químicas y físicas tales, que se consideran por muchos investigadores, la tercera generación de materiales de construcción tras la cal y el cemento Portland. Los materiales fabricados a partir del cemento Portland tienen unas propiedades características como son la resistencia mecánica y la durabilidad. Estas dos propiedades están relacionadas con la estructura de poros que se encuentra dentro de la matriz. Esta estructura depende del volumen de poros, de la distribución de tamaños, de la conectividad y de la percolación de los mismos. Estos parámetros pueden determinarse por diferentes métodos, cuyos resultados varían dependiendo de la técnica empleada. Existen diferentes tipos de poros cuya clasificación se basa en su diámetro, entre ellos se caracterizan dos tipos, los poros tipo gel y los poros capilares. Un aspecto importante relacionado con la microestructura porosa que también afecta a la durabilidad de la matriz de mortero u hormigón es el transporte iónico; por este motivo, para la caracterización de esa microestructura porosa existen técnicas de tipo no destructivo como son los métodos eléctricos y la Espectroscopía de Impedancia Eléctrica (EIE). En esta Tesis Doctoral, se ha utilizado La Espectroscopía de Impedancia Eléctrica (EIE) en morteros y hormigones de cemento Portland y morteros activados alcalinamente, para caracterizar su evolución en el tiempo por medio de unos parámetros eléctricos, a partir de un circuito eléctrico equivalente (CEE) y poder relacionar así los dos tipos de porosidad. Además, se ha determinado el circuito eléctrico equivalente, que representa la conductividad eléctrica de los morteros y hormigones desde el día 2 hasta más de 100 días de curado, mostrando las variaciones producidas en el proceso de hidratación y geopolimerización, y permitiendo separar los componentes de la conductividad eléctrica relacionados con los poros tipo gel, los poros capilares y la interfase entre éstos. Se obtienen, en general, dos relajaciones, a media y alta frecuencia, tanto en morteros como en hormigón. Se mide la resistividad eléctrica en corriente continua y se trata de relacionar con la hidratación del cemento y el proceso de geopolimerización de los materiales activados alcalinamente. Además, dicha resistividad se ha tratado de correlacionar con los valores de la resistencia mecánica a compresión y con sus propiedades microestructurales, obtenidas a partir de ensayos con microscopía electrónica de barrido (SEM), termogravimetría (TG) y Porosimetría de mercurio. De este modo, en esta Tesis Doctoral ha sido posible desarrollar un método de caracterización, de morteros y hormigones, independientemente del conglomerante empleado, ya sea cemento Portland o matrices geopoliméricas, mediante un mismo tipo de circuito eléctrico. / RESUM La utilització del formigó com a material de construcció és una pràctica molt estesa al llarg de tothom gràcies a la seua gran resistència mecànica, versatilitat I cost relativament baix. No obstant això, la producció d'un dels seus components, el ciment Portland, comporta un alt impacte ambiental. No és un problema recent ni exclusiu del nostre país, sinó que es tracta d'un assumpte global associat, entre altres aspects, al creixement de la població. Després d'aquest plantejament i el fet que el consum del ciment continuarà augmentant, la comunitat científica està estudiant materials alternatius, com poden ser els ciments de sulfoaluminat de calci, ciments belítics, I els ciments activats alcalinament, també coneguts com a geopolímers. Aquests últims adquireixen propietats químiques I físiques tals, que es consideren per molts investigadors, la tercera generació de materials de construcció després de la calç I el ciment Portland. Els materials fabricats a partir del ciment Portland tenen unes propietats característiques com són la resistència mecànica i la durabilitat. Aquestes dues propietats estan relacionades amb l'estructura de porus que es troba dins de la matriu. Aquesta estructura depén del volum de porus, de la distribució de grandàries, de la connectivitat i de la percolació d'aquests. Tals paràmetres poden determinar-se per diferents mètodes, els resultats dels quals varien depenent de la tècnica empleada. Existeixen diferents tipus de porus la classificació dels quals es basa en el seu diàmetre, entre ells es caracteritzen dos tipus, els porus de tipus gel i els porus capil·lars. Un aspecte important relacionat amb la microestructura porosa i que també afecta la durabilitat de la matriu de morter o formigó és el transport iònic; per aquest motiu, per a la caracterització d'aqueixa microestructura porosa existeixen tècniques de tipus no destructiu com són els mètodes elèctrics i l'Espectroscòpia d'Impedància Elèctrica (EIE). En aquesta Tesi Doctoral, s'ha utilitzat l'Espectroscòpia d'Impedància Elèctrica (EIE) en morters i formigons de ciment Portland i morters activats alcalinament, per a caracteritzar la seua evolució en el temps per mitjà d'uns paràmetres elèctrics, a partir d'un ircuit elèctric equivalent (CEE) i poder relacionar així els dos tipus de porositat. A més, s'ha determinat el circuit elèctric equivalent, que representa la conductivitat elèctrica dels morters i formigons des del dia 2 fins a més de 100 dies de guarit, mostrant les variacions produïdes en el procés d'hidratació i geopolimerització, i permetent separar els components de la conductivitat elèctrica relacionats amb els porus tipus gel, els porus capil·lars i la interfase entre aquests. S'obtenen, en general, dues relaxacions, a mitjana i alta freqüència, tant en morters com en formigó. Es mesura la resistivitat elèctrica en corrent continu i es tracta de relacionar amb la hidratació del ciment i el procés de geopolimerització dels materials activats alcalinament. A més, aquesta resistivitat s'ha tractat de correlacionar amb els valors de la resistència mecànica a compressió i amb les seues propietats microestructurals, obtingudes a partir d'assajos amb les tècniques de microscòpia electrònica d'escombratge (SEM), termogravimetria (TG) i Porosimetría de mercuri. D'aquesta manera, en aquesta Tesi Doctoral ha sigut possible desenvolupar un mètode de caracterització, de morters i formigons, independentment del conglomerant emprat, siga ciment Portland o matrius geopolimèriques, mitjançant un mateix tipus de circuit elèctric. / Calvo Muñoz, C. (2017). Evaluación mediante el Método de Espectroscopia de Impedancia Eléctrica (EIE), del proceso de geopolimerización de pastas, morteros y hormigones en conglomerantes activados alcalinamente [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/82601

La finalidad de este trabajo de investigación es producir cemento geopolímero para la elaboración de shotcrete o concreto lanzado a partir de la activación alcalina de relaves mineros, el cual pueda mejorar sus propiedades físicas y mecánicas, principalmente la resistencia a la compresión. Para llevar a cabo este proceso se utilizarán activadores alcalinos como el silicato de sodio (Na₂SiO₃) e hidróxido de sodio (NaOH). Por otro lado, para la validación de esta investigación se realizará el ensayo normalizado para la determinación de la resistencia a la compresión de concreto en muestras cilíndricas, con el objetivo de analizar las propiedades mecánicas alcanzadas por el shotcrete producido a base de cemento geopolímero de 12 y 15M de concentración de NaOH. Los principales resultados indican que es posible obtener concreto ecoeficiente con una resistencia a la compresión de hasta 19 MPa a los 28 días de curado. Asimismo, es una alternativa sostenible, porque utiliza los relaves y presenta una reducción de un 73% en emisiones de CO2 en comparación con la producción del cemento Portland. En síntesis, este trabajo se centra en desarrollar cemento geopolímero sostenible, el cual se utilizará como material para la elaboración de shotcrete. / The purpose of this research work is to produce geopolymer cement for the manufacture of shotcrete or shotcrete from the alkaline activation of mining tailings, which can improve its physical and mechanical properties, mainly its resistance to compression. To carry out this process, alkaline activators such as sodium silicate (Na₂SiO₃) and sodium hydroxide (NaOH) will be used. On the other hand, for the validation of this research, the standardized test will be carried out to determine the compressive strength of concrete in cylindrical samples, with the aim of analyzing the mechanical properties achieved by the shotcrete produced from 12 and 15M NaOH concentration. The main results indicate that it is possible to obtain eco-efficient concrete with a compressive strength of up to 19 MPa after 28 days of curing. It is also a sustainable alternative, because it uses tailings and presents a 73% reduction in CO2 emissions compared to the production of Portland cement. In summary, this work focuses on developing sustainable geopolymer cement, which will be used as a material to produce shotcrete. / Trabajo de investigación