La presente tesis evalúa la efectividad de diferentes materiales activos basados en SIO2 para su utilización como materiales suplementarios en sistemas tradicionales de cemento Portland o como fuente adicional de sílice en sistemas conglomerantes no convencionales de activación alcalina, con el próposito de obtener materiales con un mejor desempeño, prolongada vida útil y de menor afectación ambiental. El humo de sílice es la adición puzolánica de mayor uso para la producción de hormigones de elevado desempeño. No obstante, su comercialización en su estado desinficado conlleva a una disminución en el grado de reactividad como consecuencia de la falta de los componentes del hormigón. La aplicación de un tratamiento ultrasonidos de elevada frecuencia mejora el grado de dispersión del humo de sílice conduciendo a un incremento en la resistencia a compresión y refinamiento de la red de poros en los morteros. Esto es atribuido a una mejora en la reactividad puzolánica lograda mediante la dispersión de las micropartículas de SIO2, para promover un mayuor consumo de portlandita durante el curado y formación de geles de C-S-H, con un mayor grado de reticulación y de cadenas más largas. Esto sugiere que la utilización de humo de sílice sonicado como adición puzolánica en sistemas tradicionales de cemento Portland puede reducir la cantidad de adición mineral requerida para lograr un desempeño específico, con la ventaja adicional de obtener una estructura altamente densifiada, una estructura de poro refinada y menor permeabilidad, contribuyendo así a aun incremento tanto en el desempeño mecánico del material como a unas mejores propiedades de durabilidad, especialmente cuando es sometido a ambientes agresivos. Adicionalmente, la activación del humo de sílice meidante tratamientos de sonicación conduce a la obtención de volúmenes elevados de partículas con diámetros inferiores a una 1 um y cuya eficacia como adición puzolánica es significativamente mayor frente a otros nano o / Rodríguez Martínez, ED. (2012). EFECTO DE LA INCORPORACIÓN DE MATERIALES BASADOS EN SÍLICE SOBRE LAS PROPIEDADES DE MATRICES DE CEMENTO PÓRTLAND Y ACTIVADAS ALCALINAMENTE [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/17400 / Palancia

Ministerio de Educación, Cultura y Deporte. Beca FPU 12/03242

[EN] One binder with less "carbon footprint" is investigated, by replacing 50% of cement Portland (CP) siliceous fly ash (CV), adding hydrated lime (CL) being the CL/CV=0.20 ratio (in some CL/CV will be 0.10). In previous work, in which these authors, (Calabuig and Lorca, 2009, Lorca et al, 2014) are involved, the advantages of CP ternary systems studied were CV:CL with good results. This research aims to go a step further to improve these systems. For this purpose, the CV joint grinding and CL "(CV:CL)m" increasing fineness and improving homogeneity and reactivity of both components. This thesis comprises research into the physical behavior and/or hydrated lime pozzolan in simple systems and binary CP:CP:CV. It also studies the compressive strength of binder varying the ratio water/binder (w/b) the type of binder, contrasting the results with respect to the binder CP:(CV:CL)m. These binary systems CP/CV=1 ratio and CL/CV=0.20 ratio. A study of durability of microconcretes is relative w/b=0.5, contrasting the performance of CP and CP:CV systems CP:CV regarding (CV:CL)m. The tests consist mainly on the durability of concrete against sulfate, and reinforcement against corrosion. To monitor the degree of corrosion of steel reinforcements techniques electrochemical were applied, measuring the polarization resistance of specimens cured in water (reference) and exposed to corrosion by chlorides and chloride-sulfate, monitoring at the same time resistivity of concrete specimens, as these results are crucial to understand the spreading of the chlorides. An interesting application of the binder CP:CV:CL may be as a component of self compacting concrete based on the properties of cohesion and viscosity providing hydrated lime to fresh concrete. The results of this thesis show that in simple CP systems in the absence of other fine, hydrated lime acts as an inert fine, fine limestone similar manner, improving the mechanical strength of short-term system. In these systems, when saturated of fines (fine limestone or fly ash), CL adding apparently no effect on the mechanical strength. In binary systems CP:CV (CP/CV=1), the addition of CL has always improved mechanical strength at all ages. Being equal, the binder CP:(CV:CL)m (binder varying w/b) clearly improves the mechanical strength of CP systems: CP and CV:CV:CL to all ages studied. Also, in the long-term (one year) this binder exceeds the compressive strength binder made only with CP. The binder CP:(CV:CL) m, improves the durability of CP systems. Regarding the reinforcement against corrosion, when the lime content was CL/CV=0.2, CP has similar behavior, improving only when the attack of chlorides and offering greater resistance to Cl- ion penetration for the studied ages. Moreover, regarding the concrete carbonation CP:(CV:CL)m improves systems CP:CV, expert systems being a little worse than only with CP. One thermogravimetric analysis is performed to verify the presence of Ca(OH)2. The results of this test to 360 days show a very low content of Ca(OH)2, when the binder was CP:CV (CP/CV=1). This system can be considered practically self-neutralization, which did not happen in addition CL systems. Under laboratory conditions, more severe than natural conditions, we can say that this binder has excellent performance and can compete very well, if not with a CEM I 52 R itself, with other cements with the additions listed in RC-08. It is true that these binders containing CV require longer curing periods. / [ES] Se investiga un conglomerante con menor "huella de carbono", mediante la sustitución de 50% de cemento Portland (CP) por ceniza volante silícea (CV), añadiendo cal hidratada (CL) y siendo la relación CL/CV=0,20 (en algunos CL/CV será 0,10). En trabajos anteriores, en los que participa este autor (Calabuig y Lorca, 2009; Lorca et al., 2014), se estudiaron las ventajas de sistemas ternarios CP:CV:CL con buenos resultados. En esta investigación se pretende dar un paso más para mejorar estos sistemas. Para ello se muele conjuntamente la CV y CL "(CV:CL)m" aumentando la finura, mejorando la homogeneidad y reactividad de ambos componentes. Esta tesis comprende investigaciones sobre el comportamiento físico y puzolánico de la cal hidratada en sistemas simples CP y binarios CP:CV. También estudia la resistencia a compresión de microhormigones variando la relación agua/conglomerante (w/b) y el tipo de conglomerante, contrastando los resultados respecto del conglomerante CP:(CV:CL)m. En estos sistemas binarios la relación CP/CV=1 y la relación CL/CV=0,20. Se hace un estudio de durabilidad de microhormigones con relación w/b=0,5, contrastando las prestaciones de los sistemas CP y CP:CV respecto de CP:(CV:CL)m. Las pruebas consisten, fundamentalmente, en durabilidad del hormigón frente a sulfatos y corrosión de las armaduras. Para el seguimiento del grado de corrosión de las armaduras de acero se han aplicado técnicas electroquímicas, midiendo la resistencia a la polarización de probetas curadas en agua (referencia) y sometidas a corrosión por cloruro y cloruro-sulfato. A la vez, se hace un seguimiento de la resistividad del hormigón, en las mismas probetas, dado que dicho valor es determinante en la difusión de cloruros. Una aplicación de interés del conglomerante CP:CV:CL puede ser como componente de hormigones autocompactantes aprovechando las propiedades de cohesión y viscosidad que proporciona la cal hidratada al hormigón fresco. Los resultados de esta tesis muestran que, en sistemas simples de CP, en ausencia de otros finos, la cal hidratada funciona como un fino inerte, de manera similar a los finos calizos, mejorando la resistencia mecánica del sistema a corto plazo. En estos sistemas, cuando están saturados de finos (finos calizos o ceniza volante), la adición de CL, aparentemente, no produce ningún efecto sobre la resistencia mecánica. En sistemas binarios CP:CV (CP/CV=1), la adición de CL ha mejorado siempre la resistencia mecánica a todas las edades. En igualdad de condiciones, el conglomerante CP:(CV:CL)m (en microhormigones variando w/b) mejora con claridad la resistencia mecánica de sistemas CP:CV y CP:CV:CL a todas las edades estudiadas. También, a largo plazo, un año, este conglomerante supera la resistencia a compresión en microhormigones hechos solo con CP. El conglomerante CP:(CV:CL)m, mejora la durabilidad de sistemas CP:CV en todas las pruebas realizadas. Respecto de la corrosión de las armaduras, cuando el contenido de cal fue CL/CV=0,2, tiene un comportamiento similar al CP, mejorando cuando el ataque es sólo de cloruros, ofreciendo mayor resistencia a la penetración de ión Cl- para las edades estudiadas. Por otra parte, respecto a la carbonatación del hormigón con CP:(CV:CL)m mejora los sistemas CP:CV siendo algo peor que en sistemas sólo con CP. Se realizan análisis termogravimétricos para comprobar la presencia de Ca(OH)2 a largo plazo en estos conglomerantes. Los resultados de esta prueba a 360 días manifiestan un contenido muy bajo de Ca(OH)2. Se puede considerar prácticamente autoneutralizado, no ocurriendo lo mismo en sistemas con adición CL. En condiciones de laboratorio, más severa que las condiciones naturales, se puede afirmar que este conglomerante tiene unas prestaciones excelentes, pudiendo competir con ventaja si no con un CEM I 52,R sí con otros cementos con adiciones, contemplados en RC-08. Cierto es que estos conglomerantes que contienen C / [CA] S'investiga un conglomerant amb menor "huella de carbono", mitjançant la substitució de 50% de ciment Portland (CP) per cendra volant silícia (CV), afegint calç hidratada (CL) sent la relació CL/CV=0,20 (en alguns CL/CV serà 0,10). En treballs anteriors, en els quals participa aquest autor (Calabuig i Lorca, 2009; Lorca et al., 2014), es van estudiar els avantatges de sistemes ternaris CP:CV: CL amb bons resultats. En aquesta investigació es pretén fer un pas més per millorar aquests sistemes. Per a això es mol conjuntament la CV i CL "(CV:CL)m" augmentant la finor, millorant l'homogeneïtat i reactivitat de tots dos components. Aquesta tesi comprèn investigacions sobre el comportament físic i/o putzolànic de la calç hidratada en sistemes simples CP i binaris CP:CV. També estudia la resistència a compressió de formigons variant la relació aigua / conglomerant (w/b) i el tipus de conglomerant, contrastant els resultats respecte del conglomerant CP:(CV:CL)m. En aquests sistemes binaris la relació CP/CV=1 i la relació CL/CV= 0,20. Es fa un estudi de durabilitat de formigons amb relació w/b=0,5, contrastant les prestacions dels sistemes CP:CP:CV respecte de CP:(CV:CL)m. Les proves consisteixen, fonamentalment, en durabilitat del formigó enfront de sulfats i corrosió de les armadures. Per al seguiment del grau de corrosió de les armadures d'acer s'han aplicat tècniques electroquímiques, mesurant la resistència a la polarització a provetes curades en aigua (referència) i sotmeses a corrosió per clorurs i clorur-sulfats. Alhora, es fa un seguiment de la resistivitat del formigó a les mateixes provetes atès que aquest valor és determinant en la difusió de clorurs. Una aplicació d'interès del conglomerant CP:CV:CL pot ser com a component de formigons auto-compactants aprofitant les propietats de cohesió i viscositat que proporciona la calç hidratada al formigó fresc. Els resultats d'aquesta Tesi mostren que, en sistemes simples de CP, en absència d'altres fins, la calç hidratada funciona com un fi inert, de manera similar als fins calcaris, millorant la resistència mecànica del sistema a curt termini. En aquests sistemes, quan estan saturats de fins (fins calcaris o cendra volant), l'addició de CL, aparentment, no produeix cap efecte sobre la resistència mecànica. En sistemes binaris CP:CV(CP/CV=1), l'addició de CL ha millorat sempre la resistència mecànica a totes les edats. En igualtat de condicions, el conglomerant CP:(CV:CL)m (en formigons variant w/b) millora amb claredat la resistència mecànica de sistemes CP:CV i CP:CV:CL a totes les edats estudiades. També, a llarg termini, un any, aquest conglomerant supera la resistència a compressió en formigons fets només amb CP. El conglomerant CP:(CV:CL)m, millora la durabilitat de sistemes CP: CV en totes les proves realitzades. Respecte de la corrosió de les armadures, quan el contingut de calç va ser CL/CV=0,2, té un comportament similar al CP, millorant quan l'atac és només de clorurs i oferint major resistència a la penetració d'ió Cl- per a les edats estudiades. D'altra banda, respecte a la carbonatació del formigó amb CP:(CV:CL)m millora dels sistemes CP:CV sent una mica pitjor que sistemes només amb CP. Es realitzen anàlisis termogravimétrics per comprovar la presència de Ca(OH)2. Els resultats d'aquesta prova a 360 dies manifesten un contingut molt baix de Ca(OH)2, quan el conglomerant va ser CP:CV (CP/CV=1). Aquest sistema es pot considerar pràcticament autoneutralitzad, no ocorrent el mateix en sistemes amb addició CL. En condicions de laboratori, més severes que les condicions naturals, es pot afirmar que aquest conglomerant té unes prestacions excel¿lents, podent competir amb avantatge si no amb un CEM I 52, R sí amb altres ciments amb addicions, previstes en RC-08. És cert que aquests conglomerants que contenen CV, requereixen períodes de curat més llargs. / Calabuig Pastor, R. (2015). Efecto de la adición de cal en las propiedades mecánicas y durabilidad de hormigones con altos contenidos en cenizas volantes silíceas [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/59468 / TESIS

El cemento portland y el yeso son conglomerantes que de forma separada, son muy utilizados en la construcción. El cemento portland en estado endurecido presenta buena resistencia y durabilidad en ambiente húmedo, pero tiene un fraguado lento, y es caro. En cambio el yeso, tiene la ventaja de ser más barato y tiene un fraguado rápido; sin embargo su uso está limitado por su baja resistencia mecánica y por su sensibilidad a los ambientes húmedos. Se conoce, ampliamiente que las mezclas de combinación "cemento/yeso" son incompatibles, ya que en ambientes húmedos producen la formación de etringita y otros compuestos, que causan una disminución drástica de resistencia y expansiones excesivas que lo destruyen. Sin embargo, algunos autores han comprobado que la adición de materiales puzolánicos mejora dicha incompatibilidad. En este trabajo se estudian las propiedades mecánicas y de durabilidad de mezclas "cemento/yeso" con adición de puzolanas, como la "ceniza volante" de la clase F y se comparan resultados con mezclas que contienen "filler calizo" como adición puzolánica. Se desarrolla un amplio programa experimental de laboratorio, en donde se ensayan diferentes morteros de conglomerantes con combinaciones del tipo "cemento/yeso/puzolana" a fin de compatibilizar la necesidad de una buena resistencia mecánica con un bajo nivel de expansión volumétrica. Los resultados son variados y los sistemas ternarios "cemento/yeso/ceniza volante", con bajo contenido en "cemento portland", presentan características mecánicas y de durabilidad muy notables. Se pone de manifiesto en estos sistemas, el efecto beneficioso de una puzolana como la "ceniza volante". A la luz de los resultados, se generan expectativas interesantes al reemplazar un porcentaje importante del "cemento portland" por "ceniza volante" y favorecer la compatibilidad entre el yeso y el cemento, lo que lo hace más económico y presenta ventajas que bien puede extender su uso, principalmente a otras aplicaciones constructivas por ser en muchas regiones, más asequible y de bajo coste. Se comprueba que la adición de "ceniza volante", en adecuada proporción, favorece la compatibilidad entre el yeso y el cemento y aporta una ganancia de resistencia, más aún con un ahorro considerable de cemento, reafirmando así el aporte puzolánico en las mejoras de las condiciones de durabilidad. Los resultados sugieren una posible utilización de estos morteros en aplicaciones constructivas, sobre todo en viviendas sociales o protegidas por cuanto, al reemplazar una buena parte del "cemento portland" por "ceniza volante", hay una considerable reducción de coste. / Roldán Latorre, WL. (2011). Materiales puzolánicos para uso en conglomerantes especiales basados en yeso [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/10077 / Palancia

En la actualidad la búsqueda de vías para la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero producidas por la industria cementera constituye un importante campo de investigación. Entre estas vías, destaca la producción de cementos en los que se haya sustituido parcialmente el clínker por adiciones. En esta línea, la producción de cementos comerciales consistentes en mezclas binarias con adiciones es relativamente común. Sin embargo, la producción de cementos comerciales a base de mezclas ternarias es todavía muy baja, al menos en España. En estas mezclas ternarias, el clínker es reemplazado parcialmente por dos adiciones. En la mayoría estudios experimentales en los cuales se ha analizado el comportamiento de cementos preparados con mezclas ternarias, los materiales estudiados se han mantenido en condiciones de laboratorio hasta la fecha de ensayo. Las condiciones ambientales en las que se produce el fraguado y el endurecimiento de los materiales base cemento que forman parte de los elementos constructivos reales frecuentemente difieren bastante de las condiciones ideales en las que se estudian estos materiales en laboratorio. Esto puede afectar al desarrollo de su microestructura y en consecuencia a las propiedades mecánicas y a la durabilidad de estos materiales. Además, la gran variabilidad de condiciones climáticas que se pueden dar en función de la ubicación geográfica del lugar de exposición, aumenta la complejidad a la hora de plantear estudios en los que se analice el comportamiento de materiales base cemento en ambientes reales.