En la presente investigación realizada se evaluaron las propiedades físicas de los agregados, para el cual se ejecutó diseños de mezclas con la finalidad de determinar las propiedades mecánicas del concreto adicionado con viruta de acero fundido en porcentajes de 3% ,6% y 9% como reemplazo parcial del agregado fino. La finalidad de evaluar las propiedades mecánicas del concreto adicionado con viruta de acero fundido, es comprobar la resistencia a la compresión, tracción y flexión en los diferentes porcentajes y edades. Para los ensayos se realizaron diseños de concreto patrón y concreto con adición de viruta acero fundido, según la norma (ACI 211, 2009) para una resistencia a la comprensión de 210 kg/cm2. El estudio estimo la evaluación de las propiedades mecánicas del diseño de concreto patrón en estado fresco (temperatura, slump, peso unitario), y en estado endurecido (resistencia a la compresión, flexión y tracción), evaluación que se realizó también en el diseño de concreto con adición de viruta de acero fundido al 3%, 6% y 9%. Al finalizar los ensayos se observó que el diseño de estudio de concreto con adición de viruta de acero fundido aumenta su resistencia a la compresión, flexión y tracción. / In the present investigation carried out, the physical properties of the aggregates were evaluated, for which mixture designs were executed in order to determine the mechanical properties of the concrete added with molten steel shavings in percentages of 3%, 6% and 9% as partial replacement of fine aggregate. The purpose of evaluating the mechanical properties of concrete added with molten steel shavings is to check the resistance to compression, traction and bending in the different percentages and ages. For the tests, designs of standard concrete and concrete with addition of cast steel shavings were made, according to the (ACI 211, 2009) standard for a resistance to compression of 210 kg / cm2. The study estimated the evaluation of the mechanical properties of the pattern concrete design in the fresh state (temperature, slump, unit weight), and in the hardened state (resistance to compression, bending and traction), evaluation that was also carried out in the design of concrete with addition of 3%, 6% and 9% cast steel shavings. At the end of the tests, it was observed that the concrete study design with the addition of molten steel shavings increases its resistance to compression, bending and traction. / Tesis

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.

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.

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.

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

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

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

[ES] Las cerámicas son cada vez más utilizadas como materiales estructurales con aplicaciones biomédicas debido a sus propiedades mecánicas, biocompatibilidad, características estéticas y durabilidad. En concreto, los compuestos a base de óxido de circonio se utilizan comúnmente para desarrollar restauraciones sin metal en implantes dentales. La consolidación de las cerámicas suele realizarse a través de polvos mediante procesos que requieren de mucha energía, ya que se necesitan largos tiempos de procesado y altas temperaturas (mayores de 1000 C). Nuevas investigaciones se están desarrollando en este campo para reducir tanto el consumo energético como el tiempo del procesado de polvos cerámicos. Una de las técnicas más prometedoras en cuanto a la sinterización de cerámicas es la tecnología de calentamiento rápido por microondas. El principal objetivo de esta tesis doctoral es la obtención de compuestos circona-alúmina con densidades próximas a las teóricas mediante una técnica de sinterización no convencional, conocida como tecnología de microondas. Concretamente, los materiales que se van a estudiar en este trabajo son: 10Ce-TZP/Al2O3 y 3Y-TZP/Al2O3 (ATZ). Tras su sinterización, los materiales son caracterizados con el fin de determinar si las propiedades finales cumplen con los requisitos mecánicos para sus aplicaciones finales, ortopedia y/o dentales. Además, se ha estudiado la resistencia al desgaste de los composites sinterizados para comprobar su durabilidad. Finalmente, se ha investigado la degradación hidrotermal a baja temperatura, cuyo proceso consiste en la transformación de fase espontánea de la circona, dando lugar a un envejecimiento del material. Los resultados de este trabajo indican que los composites circona-alúmina pueden ser consolidados mediante la tecnología de microondas, obteniéndose materiales con propiedades mecánicas comparables a los obtenidos mediante métodos convencionales, pero con una reducción en el tiempo de procesado del 90 %. Por otro lado, la resistencia al desgaste de dichos composites también es del mismo orden de magnitud para ambas técnicas de sinterización. Respecto a la degradación hidrotermal a baja temperatura, los resultados obtenidos sugieren que las muestras consolidadas mediante microondas tienen una mayor resistencia a la degradación (para el composite 3Y-TZP/Al2O3), mientras que para el composite el 10Ce-TZP/Al2O3, no se observa un envejecimiento significativo para ninguna de las muestras. Esto es consecuencia de la adición de la ceria como estabilizador de fase tetragonal de la circona, aumentando la resistencia de la degradación hidrotermal a baja temperatura. En resumen, la sinterización por microondas ha demostrado ser una alternativa excepcional para la sinterización de composites circona-alúmina, debido a la microestructura obtenida y a las excepcionales propiedades mecánicas de los materiales resultantes. Además, esta tecnología requiere temperaturas de sinterización y tiempos de permanencia más bajos que la sinterización convencional, lo que conlleva una reducción de los costes energéticos y de los tiempos de procesamiento y, en consecuencia, la técnica de calentamiento por microondas tiene un menor impacto medioambiental. / [CA] Les ceràmiques són cada vegada més utilitzades com a materials estructurals amb aplicacions biomèdiques a causa de les seues propietats mecàniques, biocompatibilitat, característiques estètiques i durabilitat. En concret, els compostos a base d'òxid de zirconi s'utilitzen comunament per a desenvolupar restauracions sense metall i implants dentals. La consolidació de les ceràmiques sol realitzar-se a través de pols mitjançant processos que requereixen de molta energia, ja que es necessiten llargs temps de processament i altes temperatures (majors a 1000 C). Noves investigacions s'estan desenvolupant en aquest camp per a reduir tant el consum energètic com el temps del processament de pols ceràmiques. Una de les tècniques més prometedores quant a la sinterització de ceràmiques és la tecnologia de calfament per microones. El principal objectiu d'aquesta tesi doctoral és l'obtenció de compostos circonaalúmina altament densificats mitjançant una tècnica de sinterització no convencional, coneguda com a tecnologia de microones. Concretament, els materials que s'estudiaran en aquest treball són: 10Ce-TZP/Al2O3 i 3Y-TZP/Al2O3 (ATZ). Després de la seua sinterització, els materials són caracteritzats amb la finalitat de determinar si les propietats finals compleixen amb els requisits mecànics per a les seues aplicacions finals, ortopèdia i/o dentals. A més, s'ha estudiat la resistència al desgast dels composites sinteritzats per a comprovar la seua durabilitat. Finalment, s'ha investigat la degradació hidrotermal a baixa temperatura, la qual consisteix en la transformació de fase espontània de la circona, donant lloc a un envelliment del material. El resultats d'aquest treball indiquen que els composites circona-alúmina poden ser consolidats mitjançant la tecnologia de microones, obtenint-se materials amb propietats mecàniques comparables als obtinguts mitjançant mètodes convencionals. A més, la resistència al desgast dels composites també és del mateix ordre de magnitud per a les dues tècniques de sinterització. Respecte a la degradació hidrotermal a baixa temperatura, els resultats obtinguts suggereixen que les mostres consolidades mitjançant microones tenen una major resistència a la degradació (per al composite ATZ), mentre que per al composite el 10Ce-TZP/Al2O3, no s'observa un envelliment significatiu per a cap de les mostres. Això és conseqüència de l'addició de la ceria com a estabilitzador de fase tetragonal de la circona, augmentant la resistència de la degradació hidrotermal a baixa temperatura. En definitiva, la sinterització per microones ha demostrat ser una alternativa excepcional per a la sinterització de compostos circona-alúmina, a causa de la fina microestructura i a les excepcionals propietats mecàniques dels materials resultants. A més, aquesta tecnologia requereix temperatures de sinterització i temps de permanència més baixos que la sinterització convencional, la qual cosa comporta una reducció dels costos energètics i dels temps de processament i, en conseqüència, la tècnica de calfament per microones té un menor impacte mediambiental. / [EN] Ceramics are increasingly used as structural materials with biomedical applications due to their mechanical properties, biocompatibility, aesthetic characteristics and durability. Specifically, zirconia-based compounds are commonly used to develop metal-free restorations and dental implants. The consolidation of ceramics is usually carried out through powders by means of processes that require a lot of energy, as long processing times and high temperatures (over 1000oC) are required. New research is being developed in this field to reduce both energy consumption and processing time of ceramic powders. One of the most promising techniques for sintering ceramics is microwave heating technology. The main objective of this doctoral thesis is to obtain highly densified zirconia-alumina compounds by means of a non-conventional sintering technique, known as microwave technology. Specifically, the materials to be studied in this work are: 10Ce-TZP/Al2O3 and 3Y-TZP/Al2O3 (ATZ). After sintering, the materials are characterized in order to determine whether the final properties meet the mechanical requirements for their final applications, orthopaedics and / or dental. In addition, the wear resistance of sintered composites has been studied to test their durability. Finally, hydrothermal degradation at low temperature has been investigated, the process of which consists in the spontaneous phase transformation of the zirconia, leading to an ageing of the material. The results of this work indicate that zirconia-alumina composites can be consolidated by means of microwave technology, obtaining materials with mechanical properties comparable to those obtained by conventional methods. In addition, the wear resistance of these composites is also of the same order of magnitude for both sintering techniques. Regarding hydrothermal degradation at low temperature, the results obtained suggest that the samples consolidated by microwave have a higher resistance to degradation (for composite ATZ), while for composite 10Ce-TZP/Al2O3, no significant aging is observed for any of the samples. This is a consequence of the addition of ceria as a tetragonal phase stabilizer of zirconia, increasing the resistance of hydrothermal degradation at low temperature. In short, microwave sintering has proven to be an exceptional alternative for sintering zirconia-alumina compounds, due to the fine microstructure and the exceptional mechanical properties of the resulting materials. In addition, this technology requires lower sintering temperatures and residence times than conventional sintering, which leads to a reduction in energy costs and processing times and, consequently, the microwave heating technique has a lower environmental impact. / A la Generalitat Valenciana, por la concesión del proyecto PROMETEO para grupos de excelencia (PROMETEO/2016/040), del cual ha sido financiado mi contrato predoctoral para la realización de esta Tesis Doctoral. / Gil Flores, L. (2020). DISEÑO Y DESARROLLO DE BIOCERÁMICAS BASE CIRCONA OBTENIDAS MEDIANTE TECNOLOGÍA DE MICROONDAS [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/141086 / TESIS

Tesis por compendio / [ES] Debido a los rápidos avances tecnológicos de las últimas décadas han surgido nuevas necesidades que requieren la generación de nuevos materiales a la carta que cumplan con ciertas funcionalidades o que adquieran características concretas. A este diseño de materiales a la carta hay que sumar la problemática de los procesos de conformado, que en el caso de los materiales cerámicos son procesos largos que requieren altas temperaturas y conllevan un gran consumo energético. Materiales cerámicos como la circona (ZrO2) han atraído la atención de los investigadores debido a sus excelentes propiedades mecánicas, térmicas y de alta resistencia química. Además, hay que mencionar que se trata de un material altamente biocompatible y que no reacciona en ambientes húmedos, lo cual hace que pueda utilizarse en una amplia gama de sectores transversales, que van desde el aeroespacial hasta la medicina protésica. Una de las características importantes de la circona, dada su naturaleza de sólido cristalino blanco, es que sea sencilla de colorear, pudiendo obtener tonalidades muy similares a las de la dentina humana con pequeños dopajes de óxidos metálicos, es por ello que su uso se ha extendido ampliamente en la odontología. Otra de las propiedades significativas que hacen de esta cerámica un material excepcional es su alta conductividad iónica, que le permite ser utilizada como electrolito en las pilas de combustible de óxido sólido (SOFC). El conjunto de todas las propiedades mencionadas hace de la circona un material muy versátil con un amplio abanico de posibles aplicaciones, que abarca desde celdas de combustible sólido, recubrimientos para hélices de turbinas, intercambiadores de calor, así como para medicina protésica, odontología y otras aplicaciones. El propósito de esta tesis doctoral es la obtención de materiales cerámicos nanoestructurados basados en circona que puedan ser empleados en la fabricación de nuevos composites con propiedades a carta para los diversos sectores anteriormente mencionados. Para ello, se utilizará la tecnología de sinterización no convencional basada en microondas, la cual nos permite consolidar materiales altamente densificados a temperaturas relativamente bajas y ciclos muy cortos de tiempo, a la vez de que se trata de un procesado limpio, ecológico y medioambientalmente sostenible. En esta investigación se ha planteado el estudio de distintos composites base circona estabilizada con ytria: circona dopada con óxido de hierro (Fe2O3), composites de circona con manganita de lantano dopada con estroncio (LSM) y composites circona-circón (ZrSiO4). Los resultados obtenidos de esta investigación permitirán, por una parte, determinar si la técnica de sinterización rápida no-convencional empleada mejora las propiedades tanto mecánicas, eléctricas, magnéticas y químicas de los materiales en comparación con la sinterización convencional, y por otra parte, avanzar en el diseño y fabricación de materiales cerámicos avanzados. / [CA] A causa dels ràpids avanços tecnològics de les últimes dècades han sorgit noves necessitats que requereixen la generació de nous materials a la carta que complisquen amb unes certes funcionalitats o que adquirisquen característiques concretes. A aquest disseny de materials a la carta cal sumar la problemàtica dels processos de conformat, que en el cas dels materials ceràmics són processos llargs que requereixen altes temperatures i comporten un gran consum energètic. Materials ceràmics com la circona (ZrO2) han atret l'atenció dels investigadors a causa de les seues excel·lents propietats mecàniques, tèrmiques i d'alta resistència química. A més, cal esmentar que es tracta d'un material altament biocompatible i que no reacciona en ambients humits, la qual cosa fa que puga utilitzar-se en una àmplia gamma de sectors transversals, que van des de l'aeroespacial fins a la medicina protètica. Una de les característiques importants de la circona, donada la seua naturalesa de sòlid cristal·lí blanc, és que siga senzilla d'acolorir, podent obtindre tonalitats molt similars a les de la dentina humana amb xicotets dopatges d'òxids metàl·lics, és per això que el seu ús s'ha estés àmpliament en l'odontologia. Una altra de les propietats significatives que fan d'aquesta ceràmica un material excepcional és la seua alta conductivitat iònica, que li permet ser utilitzada com a electròlit en les piles de combustible d'òxid sòlid (SOFC). El conjunt de totes les propietats esmentades fa de la circona un material molt versàtil amb un ampli ventall de possibles aplicacions, que abasta des de cel·les de combustible sòlid, recobriments per a hèlices de turbines, bescanviadors de calor, així com per a medicina protètica, odontologia i altres aplicacions. El propòsit d'aquesta tesi doctoral és l'obtenció de materials ceràmics nanoestructurats basats en circona que puguen ser emprats en la fabricació de nous compòsits amb propietats a carta per als diversos sectors anteriorment esmentats. Per a això, s'utilitzarà la tecnologia de sinterització no convencional basada en microones, la qual ens permet consolidar materials altament densificats a temperatures relativament baixes i cicles molt curts de temps, alhora de què es tracta d'un processament net, ecològic i mediambientalment sostenible. En aquesta investigació s'ha plantejat l'estudi de diferents compòsits base circona estabilitzada amb ytria: circona dopada amb òxid de ferro (Fe2O3), compòsits de circona amb manganita de lantani dopada amb estronci (LSM) i compòsits circona-circón (ZrSiO4). Els resultats obtinguts d'aquesta investigació permetran, d'una banda, determinar si la tècnica de sinterització ràpida no-convencional empleada millora les propietats tant mecàniques, elèctriques, magnètiques i químiques dels materials en comparació amb la sinterització convencional, i d'altra banda, avançar en el disseny i fabricació de materials ceràmics avançats. / [EN] Due to the rapid technological advances of recent decades, new needs have arisen that require the generation of new on demand materials that meet certain functionalities or acquire specific characteristics. In addition to the design of tailor-made materials, there is the problem of forming processes, which in the case of ceramic materials are long processes that require high temperatures and entail high energy consumption. Ceramic materials such as zirconia (ZrO2) have attracted the attention of researchers due to their excellent mechanical, thermal and high chemical resistance properties. In addition, it should be mentioned that it is a highly biocompatible material that does not react in humid environments, which makes it suitable for use in a wide range of cross-cutting sectors, ranging from aerospace to prosthetic medicine. One of the important characteristics of zirconia, given its nature as a white crystalline solid, is that it is easy to color, being able to obtain shades very similar to those of human dentin with small doping of metal oxides, which is why its use has been widely extended in dentistry. Another significant property that makes this ceramic an exceptional material is its high ionic conductivity, which allows it to be used as an electrolyte in solid oxide fuel cells (SOFC). All these properties together make zirconia a very versatile material with a wide range of possible applications, ranging from solid fuel cells, coatings for turbine propellers, heat exchangers, as well as for prosthetic medicine, dentistry and other applications. The purpose of this doctoral thesis is to obtain zirconia-based nanostructured ceramic materials that can be used in the fabrication of new composites with tailored properties for the various sectors mentioned above. For this purpose, the non-conventional microwave-based sintering technology will be used, which allows us to consolidate highly densified materials at relatively low temperatures and very short cycle times, as well as being a clean, ecological and environmentally sustainable process. In this research, the study of different zirconia-based composites stabilized with yttria has been proposed: zirconia doped with iron oxide (Fe2O3), zirconia composites with lanthanum manganite doped with strontium (LSM) and zirconia-zirconia composites (ZrSiO4). The results obtained from this research will allow, on the one hand, to determine if the non-conventional fast sintering technique used improves the mechanical, electrical, magnetic and chemical properties of the materials in comparison with conventional sintering, and on the other hand, to advance in the design and fabrication of advanced ceramic materials. / Moratal Ruiz, S. (2023). Desarrollo de cerámicas mediante tecnología de microondas basadas en circona y manganitas de lantano [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/200904 / Compendio

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.