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Función de percepción de deformación y daño en materiales cementicios basados en escoria de alto horno activada alcalinamente reforzados con fibra de carbonoVilaplana Abad, Josep Lluís 28 September 2017 (has links)
En los últimos años, se han presentado en la Universidad de Alicante diversas Tesis doctorales sobre percepción en pastas de cemento Portland, reforzadas con fibras, nanofibras y nanotubos de carbono. Se han caracterizado propiedades capaces de otorgar a estas pastas funciones para las que tradicionalmente no estaban preparadas. Sabido es que el principal argumento para el uso del hormigón es su gran potencial para satisfacer la función estructural, sin embargo la adición a las pastas de cemento de materiales conductores (fibra de carbono, nanofibras de carbono, nanotubos de carbono, polvo de grafito, fibras metálicas, etc.) pueden otorgar al hormigón usos distintos a los hasta ahora considerados, transformándolo en un material cementico conductor multifuncional. Numerosas investigaciones han mostrado el buen comportamiento del cemento y hormigones basados en la activación alcalina de escorias de alto horno (EAA), que además de poseer importantes propiedades mecánicas y de durabilidad, son una buena alternativa a los cementos Portland, en consideración a la sostenibilidad ambiental. El hecho contrastado es que a día de hoy es posible una total sustitución de los cementos Portland por cementos alcalinos. No obstante el principal problema al que se enfrentan estos compuestos cementicios activados alcalinamente es su gran retracción, que habitualmente requiere el empleo de aditivos reductores de retracción para garantizar su integridad. Paralelamente, el uso de fibras como adición en la fabricación también ha resultado útil como agente controlador de la retracción. En el caso particular de emplear fibras conductoras de la electricidad en la mezcla, como son las fibras de carbono (FC), además de mejora las prestaciones mecánicas del compuesto, éste se transforma en un material conductor, estableciéndose así la posibilidad de realizar funciones distintas de su función estructural, como la posibilidad de funcionar como ánodo de extracción electroquímica de cloruros o la percepción de deformaciones. Dicha capacidad de ser sensibles a su propia deformación, que presentan estos materiales reforzados con materiales conductores, se estudia correlacionando los cambios en su resistividad eléctrica con su estado de deformación. Alternativamente, el empleo de EAA como sensor de deformaciones, apenas ha sido estudiado, y puede generar materiales con mayor sensibilidad de su deformación. En este trabajo pastas de EAA se han reforzado con FC, estudiándose el efecto de la concentración del activador alcalino y la relación de aspecto de la fibra, (se ha utilizado diferentes longitudes para el mismo diámetro), en las propiedades físico-mecánicas de las pastas y en las propiedades que rigen la percepción de deformación y daño de los materiales. La caracterización físico-mecánica ha comprendido el estudio de la resistencia a compresión, flexión, densidad, la velocidad de paso de ultrasonidos y la medida de retracción de las pastas, constatándose que la adición de FC mejoran las resistencias mecánicas de las pastas al tiempo que controlan la retracción de las mismas otorgándoles estabilidad estructural, ya que en condiciones desfavorables con humedades relativas del 50 % los ejemplares no reforzados llegan a romper. Además, en este estudio, se ha constatado que las pastas EAA reforzadas con FC, presentan buenas prestaciones de conductividad eléctrica, que las hace susceptibles de ser utilizadas en aplicaciones funcionales distintas de las estructurales como pueden ser el apantallamiento de interferencia electro-magnética (EMI), la calefacción por resistencia o la estudiada en este trabajo de percepción de deformación y daño. La sensibilidad a la percepción de deformación de estos compuestos reforzados con FC, es muy alta, llegando a elevados valores de factor de galga una vez estudiados ciclos de carga y descarga axial de las muestras, lo que indica un comportamiento muy lineal y reversible en la variación de la resistividad eléctrica del material al ser deformado. Se ha constatado en este trabajo la capacidad de estos materiales para percibir su daño, al variar súbitamente la resistividad del mismo, al producirse daño en la matriz, incluso antes de evidenciarse físicamente.
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Los residuos de construcción y demolición (RCD) y las escorias de central térmica como áridos para la elaboración de hormigones y prefabricados no estructurales. Estudio en laboratorio y aplicación industrialRodríguez, Carlos 08 March 2019 (has links)
En los últimos años hay una tendencia creciente sobre la reutilización de residuos en el sector de construcción. Esto incluye los residuos generados por el propio sector, y que en el caso de los residuos de construcción y demolición (RCD), suponen entre un 25% y un 30% de todos los residuos sólidos generados en el país. Otra actividad que genera grandes volúmenes de residuos, son las centrales térmicas de carbón. En esta tesis, se estudia el empleo de los áridos reciclados (AR) procedentes de RCD, y los residuos de centrales térmicas de Gasificación Integrada en Ciclo Combinado (GICC) para la elaboración de prefabricados no estructurales vibrocomprimidos y de hormigones no estructurales. Dentro de los RCD, los áridos reciclados mayoritarios que se producen, corresponden a áridos reciclados mixtos (ARM). Estos provienen de demoliciones de edificaciones y rehabilitaciones y suponen alrededor del 80% de total de RCD disponible. Están formados por una composición heterogénea de materiales. Este tipo de material se ha empleado de forma más común como capas granulares en rellenos y carreteras, aplicaciones de bajo valor añadido. Uno de los principales residuos que generan las centrales térmicas convencionales son las cenizas volantes, y en menor medida las escorias. Pero en los últimos años, la aparición de otras tecnologías como las centrales de GICC, hace que el volumen de escorias producidas sea más elevado. Este tipo de residuo, ha sido principalmente empleado en aplicaciones para rellenos, capas granulares en carreteras y para la fabricación de bloques de hormigón ligeros. Con el objetivo de ampliar su uso en otras aplicaciones de alto valor añadido, llegando a su aplicación a escala industrial, en esta tesis se han realizado 3 investigaciones sobre el empleo de los ARM en la elaboración de prefabricados y hormigones no estructurales, así como, el uso de las escorias de GICC como árido y adición en hormigones. En el primer artículo, se estudió el empleo de ARM para la elaboración industrial de prefabricados de hormigón no estructurales. Diferentes porcentajes de árido natural fueron sustituidos por ARM (25%, 50%, 75% y 100%) para la fabricación de adoquines, bordillos, bovedillas y terrazos. Se mantuvieron las dosificaciones empleadas por las empresas, sin cambiar el contenido de agua efectiva ni cemento. La caracterización de los elementos preparados fue realizada determinando las propiedades habituales de estos productos durante un año: resistencia a la rotura y flexión, absorción de agua, tolerancias dimensionales, densidad, abrasión y resistencia al deslizamiento. Los resultados mostraron que se podían obtener adoquines, bovedillas y bordillos con ARM que mantuvieran las propiedades esenciales de estos productos, hasta sustituciones de un 25%. En cambio, su uso en los terrazos no resultó tan bueno, debido a que el acabado superficial se vio afectado por la presencia de componentes débiles como las partículas flotantes. En la segunda investigación, también se emplearon áridos reciclados para la producción industrial de prefabricados no estructurales: bovedillas y adoquines. A diferencia de la investigación anterior, en este caso se utilizaron diferentes composiciones de áridos reciclados procedentes de RCD para sustituir los áridos naturales, tanto la fracción gruesa como fina. Se estudiaron dos porcentajes de sustitución (15% y 30%), acorde a los resultados obtenidos en la etapa previa (primer artículo). Además, se evaluó el uso de una adición, humo de sílice. Se emplearon las mismas dosificaciones y métodos que seguían las empresas habitualmente en su fabricación. Los elementos prefabricados fueron ensayados según las normas de referencia de estos productos mediante ensayos de resistencia a la rotura, flexión, absorción de agua, densidad, abrasión y resistencia al deslizamiento. Los resultados mostraron que, en general, el aumento del ratio de ARM empleado supone una disminución de algunas de las propiedades estudiadas. Este efecto no pudo ser compensado por el empleo de humo de sílice, posiblemente debido a las condiciones de curado empleadas en la industria. A pesar de ello, el estudio demuestra que el empleo de este tipo de residuos es viable a escala industrial, satisfaciendo los productos fabricados los requerimientos de la normativa Española. En el tercer artículo, áridos reciclados procedentes de escorias de GICC y RCD con diferentes composiciones, fueron empleados para la preparación de hormigones no estructurales. Asimismo, se evaluó el uso de cenizas volantes y escoria de central térmica de GICC como adición. Los hormigones fueron caracterizados mediante la determinación de las propiedades mecánicas, absorción de agua, densidad, carbonatación acelerada, penetración de cloruros y resistencia a los sulfatos hasta los 180 días. Los resultados de las escorias de GICC como árido mostraron un excelente comportamiento mecánico y en durabilidad, especialmente la fracción fina posiblemente debido al mayor contenido de partículas más finas (Ø<0.063 mm). El empleo de los dos tipos de adiciones resultó favorable para compensar la pérdida de propiedades provocada por el empleo de ARM, por lo que se puede afirmar que la posible combinación de estos áridos reciclados con residuos de GICC da como resultado hormigones que podrían ser usados con garantía. En líneas generales, y en base a todo el trabajo desarrollado en la tesis, se han encontrado porcentajes de ARM con los que es posible producir industrialmente adoquines, bordillos y bovedillas que satisfagan la normativa en España. Las propiedades, composición y tratamiento recibido por los ARM van a influir en las prestaciones obtenidas. Por otro lado, las escorias de GICC han mostrado resultados muy prometedores tanto como sustituto del árido como de adición al hormigón. Se han obtenido hormigones no estructurales adecuados mediante la combinación de los residuos de centrales térmicas de GICC con ARM, lo que supone una buena alternativa tanto desde el punto de vista técnico como medioambiental.
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Influencia de la exposición a ambientes reales en la microestructura y propiedades de morteros sostenibles elaborados con cementos binarios y ternariosIbáñez Gosálvez, Javier Francisco 08 February 2022 (has links)
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.
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Propiedades mecánicas del concreto con fibras sintéticas para rehabilitar pavimento flexible mediante la técnica Whitetopping, en Avenida Central San Juan de Lurigancho, Lima, 2020 / Mechanical properties of concrete with synthetic fibers to rehabilitate flexible pavement using the Whitetopping technique, in Avenue Central San Juan de Lurigancho, Lima, 2020Pirca Ramos, Wilmer, Chinchay Liviapoma, Landys Noé 28 April 2021 (has links)
En la investigación actual se realizó un estudio de las propiedades mecánicas del concreto utilizado para la rehabilitación de pavimentos flexibles, a través de la metodología de Whitetopping, mediante la adición de fibras sintéticas. Esta nueva técnica se aplicó en la Avenida Central de San Juan de Lurigancho, en Lima, para lo cual se planteó como objetivo general determinar el cambio de las propiedades mecánicas del concreto con adición de las mencionadas fibras sintéticas para rehabilitar pavimentos flexibles.
Los resultados fueron satisfactorios, obteniéndose para las resistencias a la tracción un aumento de 27.30 kg/cm2 sin fibra a 33.80 kg/cm2 con fibra al 4 %, y 41.71 kg/cm2 con fibra al 7 %. Con respecto a la resistencia a flexión, aumentó de 33.3 kg/cm2 sin fibra a 41.4 kg/cm2 con fibra al 4 %, y 50.6 kg/cm2 con fibra al 7 %. Y, por último, en el módulo de elasticidad mejoró de una deformación de 24.9 GPa sin fibra a 25.2 GPa con fibra al 4 % y 25.6 GPa al 7%.
Finalmente se calculó el espesor del pavimento Whitetopping en función al estudio del tráfico y todas las variables definidas en la ecuación establecida por AASHTO 93, donde se obtuvo que el espesor del pavimento Whitetopping es de 17 cm, por lo tanto, se logró un Whitetopping delgado.
Se concluyó que, con el uso de fibra sintéticas en el concreto Whitetopping, se mejoraron las propiedades del concreto. / In the current research, a study of the mechanical properties of the concrete used for the rehabilitation of flexible pavements was carried out, through the Whitetopping methodology, by means of the addition of synthetic fibers. This new technique was applied in the Central Avenue of San Juan de Lurigancho, in Lima, for which the general objective was to determine the change in the mechanical properties of concrete with the addition of the aforementioned synthetic fibers to rehabilitate flexible pavements.
The results were satisfactory, obtaining for the tensile strengths an increase of 27.30 kg/cm2 without fiber to 33.80 kg/cm2 with 4% fiber, and 41.71 kg/cm2 with 7% fiber. Regarding flexural strength, it increased from 33.3 kg/cm2 without fiber to 41.4 kg/cm2 with 4% fiber, and 50.6 kg/cm2 with 7% fiber. And, finally, the modulus of elasticity improved from a deformation of 24.9 GPa without fiber to of 25.2 GPa with fiber at 4% and 25.6 GPa at 7%.
Finally, the thickness of the Whitetopping pavement was calculated based on the traffic study and all the variables defined in the equation established by AASHTO 93, where it was obtained that the thickness of the Whitetopping pavement is to 17 cm, therefore, a slim whitetopping was achieved.
It was concluded that, with the use of synthetic fiber in the whitetopping concrete, the properties of the concrete were improved. / Tesis
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Estudio del comportamiento de las propiedades mecánicas del adobe reforzado con fibras de algas marinas en el Perú / Study of the behavior of the mechanical properties of adobe reinforced with seaweed fibers in PeruMedrano Valencia, Valeria, Ramos Dionisio, Shiomara Esther 07 November 2021 (has links)
Actualmente existe la búsqueda de recursos e insumos que permitan desarrollar la construcción de viviendas con un bajo nivel de contaminación, eco-amigable y sostenible ambientalmente. Por tanto, este estudio presenta los resultados del uso de la fibra de algas marinas como una alternativa efectiva que permita mejorar las propiedades mecánicas del adobe. Las dosificaciones por emplear son en base a 3 categorías B0 como bloque de adobe sin estabilizar, BA-1 como bloque de adobe con 2% de fibra de algas y BA-2 como bloque de adobe con 3% de fibra de algas. Asimismo, los resultados de los ensayos a las propiedades mecánicas se realizaron de acuerdo con las normas establecidas y se compararon con otras investigaciones.
Finalmente, se identificó que a medida se incrementa el porcentaje de fibra de algas se produce un incremento gradual en la resistencia de los bloques de adobe además de cumplir con los requisitos establecidos en la norma peruana. / Currently there is a search for resources and inputs to develop the construction of housing with a low level of pollution, eco-friendly and environmentally sustainable. Therefore, this study presents the results of the use of seaweed fiber as an effective alternative to improve the mechanical properties of adobe. The dosages to be used are based on 3 categories B0 as unstabilized adobe block, BA-1 as adobe block with 2% seaweed fiber and BA-2 as adobe block with 3% seaweed fiber. The results of the mechanical properties tests were also carried out in accordance with established standards and compared with other investigations.
Finally, it was identified that as the percentage of seaweed fiber increases there is a gradual increase in the strength of adobe blocks in addition to meeting the requirements established in the Peruvian standard. / Trabajo de investigación
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Análisis del comportamiento de las propiedades mecánicas de un suelo limo arcilloso mediante la incorporación de tereftalato de polietileno (PET) triturado / Analysis of the behavior of the mechanical properties of a silty clay soil incorporating crushed polyethylene terephthalate (PET)Palomino Miranda, Renzo Elehazar, Trujillo Vidal, Alessandra Patricia 21 March 2021 (has links)
El presente documento presenta un estudio basado en el análisis del comportamiento de las propiedades mecánicas de un suelo limo arcilloso con la incorporación de fibras de PET triturado.
Para conocer el comportamiento de un suelo, es necesario conocer primero su génesis. Las muestras analizadas provienen de la capa de subrasante de una carretera que une las ciudades de Munichis y Yurimaguas, en el departamento de Loreto, Perú. El tipo de suelo en las zonas de selva baja suele tener características como bajo índice de soporte, media a elevada plasticidad, y demás características que lo hacen considerar como un suelo problemático, esto debido a factores como el clima, humedad, y ubicación geográfica. Para realizar un análisis preciso del comportamiento de este suelo en combinación con el PET, se llevó a cabo ensayos como la prueba del hidrómetro, Proctor modificado y CBR con porcentajes variables de PET respecto a la masa de la muestra de suelo. Cada uno de ellos, principalmente, para conocer bien el tipo de muestra, y el índice de soporte con cada porcentaje incorporado. Los resultados son evidencia que mientras mayor sea el porcentaje de PET, el suelo pierde características resistentes, por lo que su índice de soporte disminuye; por el contrario, mientras menor es el porcentaje de PET incorporado, el índice de soporte se incrementa. En suma, para poder conocer el comportamiento esperado, es necesario realizar distintas pruebas, y haciendo uso de distintos tipos de suelos. / This study is based on the analysis of the behavior of the mechanical properties of a silty clay soil with crushed PET fibers incorporated.
To understand the behavior of a soil, it is necessary to know its origin. The analyzed samples come from the subgrade layer of a highway that connects the cities of Munichis and Yurimaguas, in the region of Loreto, Peru. The material in this area usually has characteristics such as low support index, medium to high plasticity, and other characteristics that make it considered a problematic soil, this due to factors such as climate, humidity, and geographical location. To perform a precise analysis of the behavior of this soil in combination with PET, tests such as the hydrometer test, Modified Proctor and CBR with different percentages of PET, were carried out. to the mass of the sample. Each of them mainly to know well the type of sample, and the support index with each percentage incorporated. The results show that as higher the percentage of PET, the soil loses resistant characteristics, so its support index decrease, on the other hand, the lower percentage of PET used, the support index increases. In summary, to know the expected behavior, it is necessary to carry out different tests, and make use of different types of soil. / Trabajo de investigación
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Estructuras de madera aplicadas al sector de la construcción en el PerúOrdoñez García, Patricia Katherine, Lugo Chávez, Yessenia Katerine 07 May 2016 (has links)
Tomando como antecedente el bajo consumo de la madera como material estructural para la construcción debido a la escasa información actual sobre las propiedades de la misma en nuestro país, la presente memoria investiga el comportamiento de un sistema estructural en base a la madera.
Considerando que los bosques de nuestro país cubren una superficie de 73 millones de hectáreas, lo que representa el 57% de la superficie del territorio nacional y que el 30% del territorio nacional es apto para la extracción de madera, es posible decir que el Perú es un país potencialmente forestal. Bajo este escenario, resulta interesante evaluar a la madera como material estructural en un país como el Perú, donde se ha centralizado al hormigón y el adobe como materiales exclusivos para la construcción.
En una primera etapa de la presente investigación, se realizó ensayos mecánicos de flexión, resistencia a la compresión paralela y perpendicular a la fibra y resistencia al corte paralelo a la fibra aplicados a especímenes de madera (especie: Pino Radiata). Con estos resultados y evaluando el proceso de agrupamiento de la madera en el Perú, se verificó la posibilidad de clasificar esta especie en la NORMA E.010 MADERA. Los resultados obtenidos de las propiedades mecánicas fueron comparados con las propiedades de especies nacionales con características similares. Esto con el fin de incentivar la promoción de nuevas especies diferentes a las actualmente comercializadas, lo que evitaría la extracción selectiva y la posible extinción de las más conocidas.
En una segunda etapa, se evaluó el comportamiento sísmico, aplicando la señal sísmica de mayo 1970 a un prototipo en escala real de una vivienda de tres pisos de madera.
Dicho prototipo se construyó en base a entramados de madera compuestos por bastidores de pino radiata y cerramientos de paneles de OSB (Oriented Strand Board), fijados bajo un esquema de clavado específico. En esta etapa se pudo comprobar la excelente capacidad del entramado de madera para resistir carga horizontal (corte) debido al sismo. Finalmente se modeló el sistema con ayuda del software SAP 2000 para comparar los resultados con los experimentales.
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Determinación de propiedades mecánicas de la mampostería de adobe, ladrillo y piedra en edificaciones históricas peruanasVargas Díaz, Luiggi 12 November 2016 (has links)
El presente estudio aborda sobre la caracterización de las propiedades mecánicas
de resistencia del adobe y el ladrillo de arcilla cocida, de edificaciones históricas del
Perú, a la compresión axial y diagonal en mampostería. Como parte del Proyecto
Técnicas de Estabilización Sísmica de Patrimonio en Tierra (SRP), donde se
evaluaron los materiales, elementos y sistemas constructivos que conforman el
patrimonio histórico.
Con la finalidad de determinar la resistencia del adobe y ladrillo de arcilla cocida de
edificaciones histórica, se extrajo en Lima, material del Antiguo Hotel El Comercio,
de la Casona del Jr. Ancash, contigua a la primera, y de la Casa Welsch. En Ica, de
La Catedral y finalmente del Cusco, de la Iglesia Kuño Tambo. Cabe resaltar que
las muestras obtenidas de los inmuebles fueron con el permiso y la supervisión del
Ministerio de Cultura del Perú.
En total se ensayaron cincuenta especímenes; entre pilas, muretes, cubos y
bloques de adobe y ladrillo cocido; siete de ellos directamente extraídos de los
muros del Hotel Comercio; los demás fueron reconstruidos en el laboratorio con
bloques y mortero originales. Además de 9 cubos de cal y arena, que se usó en el
mortero de las pilas y muretes de ladrillo elaborados en laboratorio con los bloques
históricos
El programa de ensayos experimentales incluyó la compresión uniaxial en pilas,
compresión diagonal en muretes, compresión en unidades y análisis granulométrico
tierra en el caso del adobe.
De la evaluación de éstas muestras, se determinó que las edificaciones históricas
estudiadas, en lo general, presentan cimentos y sobrecimientos de piedra y/o
ladrillo y muros de adobe.
Asimismo, se obtuvo que los esfuerzos a compresión axial y diagonal se
encuentran por encima de los esfuerzos mínimos admisibles (0.2 y 0.025MPa
respectivamente de la Norma). En cuanto a la resistencia a compresión axial del
ladrillo en el Hotel Comercio se obtuvo en promedio 1.7MPa, para los muretes
directamente extraídos, y 6.04MPa, para los especímenes reconstruidos en
laboratorio. Mientras que para compresión diagonal se obtuvo 0.16 y 0.55MPa, para
los muretes directamente extraídos y los reconstruidos en laboratorio,
respectivamente. En ambos casos, adobe y ladrillo, los valores hallados como
módulos de elasticidad E y corte G resultaron muy dispersos. Esto se debe a la
fragilidad de los materiales, por su composición molecular y su deterioro en sí; que
hace que la etapa elástica, de donde se consideran las deformaciones para el
cálculo de estos módulos, sea muy corta para ser medida con los deformímetros
utilizados.
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Estudio del sinterizado de materiales compuestos de plástico reciclado y madera recuperada mediante moldeo por compresiónBrañez Haro, Luz Elena 01 July 2018 (has links)
En las últimas décadas, la industria de los plásticos ha crecido considerablemente
con el uso de materiales, tales como el polipropileno y polietileno en la innovación
de diversos productos en sectores del envasado, construcción y automovilístico. No
obstante, el manejo de los desechos plásticos aún sigue siendo una problemática
mundial; ya que, existe un porcentaje de éstos que son depositados en vertederos.
Por tanto, la disminución de la contaminación ambiental se ha convertido en un
objetivo importante para las entidades gubernamentales, empresas y sociedad en
general. De esta manera, se insiste en la implementación de proyectos que
disminuyan el impacto ambiental y contribución al desarrollo y progreso del país
mediante el reciclaje de residuos plásticos y reutilización de otros desechos.
En esta perspectiva, el objetivo de la presente tesis es el estudio del sinterizado de
materiales compuestos fabricados a partir de polipropileno reciclado y partículas de
madera capirona recuperadas, empleando el proceso de moldeo por compresión.
La metodología experimental de la investigación consta de cuatro etapas
fundamentales: Primeramente, se realizó la caracterización de la materia prima
(plástico y madera) de acuerdo a normas ASTM. En segundo lugar, se fabricó un
total de 63 muestras (variando la temperatura y tiempo de trabajo) con la finalidad
de determinar los parámetros de sinterizado para la fabricación del material
compuesto. Posteriormente, se fabricó 45 muestras del material compuesto
sinterizado manteniendo la temperatura y tiempo de trabajo constantes con la
variación del contenido y tamaño de partícula de madera. Finalmente, se fabricaron
probetas que se utilizaron en los ensayos de flexión, tracción, impacto, densidad y
absorción de agua según normas ASTM, y se realizó un análisis térmico de los
compuestos que demostraron mejores propiedades mecánicas; así como el análisis
morfológico con un microscopio electrónico de barrido (SEM) en la rotura de la
probeta después de los ensayos mecánicos.
A partir del estudio del proceso de sinterizado de los materiales compuestos
fabricados con polipropileno reciclado y partículas de madera capirona mediante el
moldeo por compresión, se determinó que, para una misma proporción y tamaño de
partícula de madera, las propiedades mecánicas en geometría de flexión se
incrementan a mayor temperatura de trabajo y, de manera similar, también se
incrementa con el tiempo hasta un máximo para luego disminuir con tiempos
excesivos. / Tesis
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Fabricación y Caracterización de Green Composites con Bioresina y Tejido de Fibra Natural de Lino mediante Moldeo por Transferencia de ResinaMuñoz Dominguez, Eva 01 March 2016 (has links)
[EN] Fibre reinforced polymer composites, represent a great technological advance and are present in many objects in our lives. Composites stand out for their excellent mechanical properties and low weight compared to other materials. Nevertheless, composites have generated serious environmental problems, due to their non-biodegradable nature and petroleum-based origin. In the context of sustainable development, an increasing environmental consciousness has encouraged the researchers to develop environmentally friendly polymers and composites.
The purpose of this Ph.D. Thesis is to manufacture and characterise Green Composites, derived from renewable resources, a natural fibre woven fabric of flax and a bio-based epoxy resin, by means of Liquid Composite Moulding Processes (LCM Processes). The methodology used involves experimental techniques of Thermogravimetric Analysis (TGA), Morphological Analysis (Scanning Electron Microscopy-SEM), Mechanical Analysis, measurement of the permeability of the reinforcement, and water absorption process. Natural fabric and bioresin are characterised from the point of view of the composite manufacture, with the objective of assessing their characteristics for use as reinforcement and matrix. The impregnation and compaction behaviour of the reinforcement in the manufacturing stages has been evaluated with the experimental measurement of its permeability, and by means of compression tests. Bioresin cure kinetics model has been obtained and proposed from the results of thermal degradation process of the cure resin, through TGA analysis. Mechanical, thermal and water absorption behaviour of Green Composites have been characterised. Tensile and flexural mechanical properties have been assessed as a function of fibre volume fraction. Composites have been immersed in water to study their water absorption behaviour and its effect on mechanical properties, including morphological analysis. The thermal analysis (TGA) has shown that thermal stability of natural fabric and composite, is assured during the manufacture and the service life. The validation of the results of the reinforcement and matrix characterisation has been carried out using a commercial software of LCM processes simulation to composite manufacture.
It can be concluded that the methodology proposed has permitted the suitable study and assessment of the materials and composite. It is possible that Liquid Composite Moulding Processes could be used to manufacture green composites successfully, with renewable flax fibre and bioepoxy matrix. Their good mechanical properties and water absorption behaviour, become green composites in a potential sustainable alternative to replace traditional synthetic composites, as glass fibre reinforced composites, to the use in certain engineering applications. / [ES] Los materiales compuestos de matriz polimérica reforzados con fibras "Composites", representan un gran avance tecnológico y están presentes en multitud de objetos en nuestra vida. Destacan por sus buenas propiedades mecánicas y su reducido peso, en comparación a otros materiales. Sin embargo, han generado graves problemas medioambientales, debido a su naturaleza no biodegradable y a su origen derivado del petróleo. En el contexto del desarrollo sostenible, el aumento de la conciencia medioambiental, ha animado a los investigadores a desarrollar polímeros y composites respetuosos con el medio ambiente.
El propósito de la presente Tesis Doctoral es fabricar y caracterizar Green Composites, desarrollados a partir de recursos renovables, un tejido de fibra natural de lino y una bioresina epoxi, mediante procesos de transferencia de resina líquida-Procesos LCM. Para ello, se ha utilizado una metodología basada en técnicas experimentales de análisis termogravimétrico (TGA), análisis morfológico (microscopía electrónica de barrido-SEM), análisis mecánico, medida de la permeabilidad del refuerzo, y proceso de absorción de agua. El tejido natural y la bioresina se caracterizan desde el punto de vista de la fabricación del composite, con el objetivo de estudiar sus características para su uso como refuerzo y matriz. El comportamiento del refuerzo en las etapas de impregnación y compactación se ha evaluado con la medida experimental de su permeabilidad, y mediante ensayos de compresión. Se ha obtenido y propuesto modelo de la cinética de la reacción de curado de la bioresina, a partir de los resultados del proceso de descomposición térmica de la resina curada con análisis TGA. Los Green Composites se han caracterizado en base a su comportamiento mecánico, térmico y de absorción de agua. Se han estudiado sus propiedades mecánicas a tracción y flexión en función del contenido en fibra. Los composites han sido sometidos a un proceso de absorción por inmersión en agua, para estudiar su comportamiento y su efecto en las propiedades mecánicas, incluyendo el análisis morfológico. El análisis térmico (TGA) ha mostrado que la estabilidad térmica del tejido natural y del composite, está garantizada durante la fabricación y vida en servicio. Los resultados de la caracterización del refuerzo y matriz han sido validados en un software comercial de simulación de procesos LCM para la fabricación de composites.
Se puede concluir que la metodología propuesta ha permitido la correcta caracterización de los materiales y del composite. Es posible fabricar con éxito mediante procesos de transferencia de resina líquida Green Composites, a partir de fibra de lino en matriz epoxi de origen renovable. Sus buenas propiedades mecánicas y su comportamiento ante la absorción de agua, los convierte en una potencial alternativa sostenible para reemplazar a tradicionales composites sintéticos, como los reforzados con fibra de vidrio, en ciertas aplicaciones de uso en ingeniería. / [CA] Els materials compostos de matriu polimérica reforçats amb fibres "Composites", representen un gran avanç tecnològic i estan presents en multitud de objectes de la nostra vida. Destaquen per les seues bones propietats mecàniques i el seu reduït pes, en comparació a altres materials. No obstant això, han generat greus problemes mediambientals, per la seua naturalesa no biodegradable i al seu origen derivat del petroli. En el context del desenvolupament sostenible, el augment de la consciència mediambiental, ha animat els investigadors a desenvolupar polímers i composites respectuosos amb el medi ambient.
El propòsit de la present Tesi Doctoral és fabricar i caracteritzar Green Composites, desenvolupats a partir de recursos renovables, un teixit de fibra natural de lli i una bioresina epoxi, mitjançant processos de transferència de resina líquida-Processos LCM. Per a això, s'ha utilitzat una metodología basada en tècniques experimentals d'anàlisi termogravimètric (TGA), anàlisi morfològic (microscòpia electrònica de rastreig - SEM), anàlisi mecànic, mesura de la permeabilitat del reforç, i procés d'absorció d'aigua. El teixit natural i la bioresina es caracteritzen des del punt de vista de la fabricació del composite, amb l'objectiu d'estudiar les seues característiques per al seu ús com a reforç i matriu. El comportament del reforç en les etapes d'impregnació i compactació s'ha avaluat amb la mesura experimental de la seua permeabilitat, i per mitjà d'assaigs de compressió. S'ha obtingut i proposat model de la cinètica de la reacció de curat de la bioresina, a partir dels resultats del procés de descomposició tèrmica de la resina curada amb anàlisi TGA. Los Green Composites s'han caracteritzat en base al seu comportament mecànic, tèrmic i d'absorció d'aigua. S'han estudiat les seues propietats mecàniques a tracció i flexió en funció del contingut en fibra. Els composites han sigut sotmesos a un procés d'absorció per immersió en aigua, per a estudiar el seu comportament i el seu efecte en les propietats mecàniques, incloent l'anàlisi morfològic. L'anàlisi tèrmic (TGA) ha mostrat que la estabilitat tèrmica del teixit natural i del composite, està garantida durant la seua fabricació i vida útil. Els resultats de la caracterització del reforç i matriu han sigut validats en un software comercial de simulació de processos LCM per a la fabricació de composites.
Es pot concloure que la metodologia proposta ha permés la correcta caracterització dels materials i del composite. És possible fabricar amb èxit Green Composites, mitjançant processos de transferència de resina líquida, a partir de fibra de lli en matriu epoxi d'origen renovable. Les seues bones propietats mecàniques i el seu comportament davant l'absorció d'aigua, els convertixen en una potencial alternativa sostenible per a reemplaçar a tradicionals composites sintètics, com els reforçats amb fibra de vidre, en certes aplicacions d'ús en enginyeria. / Muñoz Dominguez, E. (2016). Fabricación y Caracterización de Green Composites con Bioresina y Tejido de Fibra Natural de Lino mediante Moldeo por Transferencia de Resina [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/61299
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