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Self-compacting concrete (SCC) contains fine mineral fillers such as limestone powder. The idea of this study was to partially replace limestone with waste sulfur since it is hydrophobic, insoluble in water and therefore chemically inert and to compare the properties of produced concrete samples. Fresh concrete proper­ties included: slump-flow, t500, V-funnel time, L-box ratio, segregation ratio, density, and entrained air content. Hardened concrete was tested for compressive, flexural and bond strengths, ultrasonic velocity, dynamic elas­ticity modulus, dynamic Poisson’s ratio, and microstructure. Flowability and segregation increased, while bulk density, compressive and flexural strength, dynamic elasticity modulus and ultrasonic velocity slight declined. Times t500 and V-funnel time, L-box ratio and entrained air changed insignificantly. Considering that all proper­ties should remain or improve in case of waste valorization and the criteria should set to satisfy requirements for SCC, this study proved that all mixtures can be used for structural applications., El hormigón autocompactante (SCC, del inglés Self-compacting concrete) contiene cargas (fillers) minerales finas como polvo de piedra caliza. La idea de este estudio fue reemplazar parcialmente la piedra caliza por contenido de residuos de azufre, ya que es hidrófobo, insoluble en agua y, por lo tanto, químicamente inerte, y comparar las propiedades de las muestras de hormigón producidas. Las propiedades analizadas en el hormigón fresco incluyeron: flujo de asentamiento, t500, tiempo del embudo en V (V-funnel time), relación de caja en L (L-box ratio), relación de segregación, densidad y contenido de aire ocluido. En el hormigón endurecido se analizó la resistencia a compresión, flexión y adherencia, velocidad ultrasónica, módulo dinámico de elasticidad, coefi­ciente dinámico de Poisson y microestructura. La fluidez y la segregación aumentaron, mientras que la densidad aparente (bulk density), la resistencia a la compresión y la flexión, el módulo de elasticidad dinámica y la veloci­dad ultrasónica disminuyeron ligeramente. Los tiempos t500 y el tiempo del embudo V, la relación de la caja L y el aire ocluido cambiaron de manera insignificante. Considerando que al valorizar residuos, se deben conseguir propiedades similares o mejoradas, y que los criterios deben establecerse para satisfacer los requisitos de SCC, este estudio demostró que todas las mezclas se pueden utilizar para aplicaciones estructurales.

Self-compacting concrete (SCC) contains fine mineral fillers such as limestone powder. The idea of this study was to partially replace limestone with waste sulfur since it is hydrophobic, insoluble in water and therefore chemically inert and to compare the properties of produced concrete samples. Fresh concrete properties included: slump-flow, t500, V-funnel time, L-box ratio, segregation ratio, density, and entrained air content. Hardened concrete was tested for compressive, flexural and bond strengths, ultrasonic velocity, dynamic elasticity modulus, dynamic Poisson’s ratio, and microstructure. Flowability and segregation increased, while bulk density, compressive and flexural strength, dynamic elasticity modulus and ultrasonic velocity slight declined. Times t500 and V-funnel time, L-box ratio and entrained air changed insignificantly. Considering that all properties should remain or improve in case of waste valorization and the criteria should set to satisfy requirements for SCC, this study proved that all mixtures can be used for structural applications. Efectos del contenido de residuos de azufre en las propiedades del hormigón autocompactante. El hormigón autocompactante (SCC, del inglés Self-compacting concrete) contiene cargas (fillers) minerales finas como polvo de piedra caliza. La idea de este estudio fue reemplazar parcialmente la piedra caliza por contenido de residuos de azufre, ya que es hidrófobo, insoluble en agua y, por lo tanto, químicamente inerte, y comparar las propiedades de las muestras de hormigón producidas. Las propiedades analizadas en el hormigón fresco incluyeron: flujo de asentamiento, t500, tiempo del embudo en V (V-funnel time), relación de caja en L (L-box ratio), relación de segregación, densidad y contenido de aire ocluido. En el hormigón endurecido se analizó la resistencia a compresión, flexión y adherencia, velocidad ultrasónica, módulo dinámico de elasticidad, coefi ciente dinámico de Poisson y microestructura. La fluidez y la segregación aumentaron, mientras que la densidad aparente (bulk density), la resistencia a la compresión y la flexión, el módulo de elasticidad dinámica y la velocidad ultrasónica disminuyeron ligeramente. Los tiempos t500 y el tiempo del embudo V, la relación de la caja L y el aire ocluido cambiaron de manera insignificante. Considerando que al valorizar residuos, se deben conseguir propiedades similares o mejoradas, y que los criterios deben establecerse para satisfacer los requisitos de SCC, este estudio demostró que todas las mezclas se pueden utilizar para aplicaciones estructurales.

The use of porous concrete solutions with lightweight aggregates has become increasingly common in noise control due to their versatility in exterior and interior applications. In this work, samples of porous consolidated concrete with aggregates of expanded clay were produced, in order to study the influence of the grain size, thickness and water/aggregate/cement ratio on the sound absorption. Experimental techniques were used to obtain the surface impedance and sound absorption coefficient. In addition to experimental characterizations, an inverse method was used (based on a genetic algorithm) to obtain the macroscopic parameters capable of representing the materials studied through the theoretical model of Horoshenkov-Swift. Using the theoretical Horoshenkhov-Swift model it becomes possible to represent these materials in numerical models as equivalent fluids., El uso de soluciones basadas en hormigón poroso con agregados ligeros se ha vuelto cada vez más común en el ámbito del control de ruido debido a su versatilidad en aplicaciones exteriores e interiores. En este trabajo, se han preparado muestras de hormigón poroso con agregados de arcilla expandida, para estudiar la influencia del tamaño de grano, el espesor y la relación agua / agregado / cemento en la absorción de sonido. Se han utilizado técnicas experimentales para obtener la impedancia superficial y el coeficiente de absorción de sonido. Además de las caracterizaciones experimentales, se ha aplicado un método inverso (basado en un algoritmo genético) para obtener los parámetros macroscópicos capaces de representar los materiales estudiados a través del modelo teórico de Horoshenkov-Swift. Mediante el modelo teórico de Horoshenkhov-Swift, es posible representar estos materiales en modelos numéricos como fluidos equivalentes.

The use of porous concrete solutions with lightweight aggregates has become increasingly common in noise control due to their versatility in exterior and interior applications. In this work, samples of porous consolidated concrete with aggregates of expanded clay were produced, in order to study the influence of the grain size, thickness and water/aggregate/cement ratio on the sound absorption. Experimental techniques were used to obtain the surface impedance and sound absorption coefficient. In addition to experimental characterizations, an inverse method was used (based on a genetic algorithm) to obtain the macroscopic parameters capable of representing the materials studied through the theoretical model of Horoshenkov-Swift. Using the theoretical Horoshenkhov-Swift model it becomes possible to represent these materials in numerical models as equivalent fluids. El uso de soluciones basadas en hormigón poroso con agregados ligeros se ha vuelto cada vez más común en el ámbito del control de ruido debido a su versatilidad en aplicaciones exteriores e interiores. En este trabajo, se han preparado muestras de hormigón poroso con agregados de arcilla expandida, para estudiar la influencia del tamaño de grano, el espesor y la relación agua / agregado / cemento en la absorción de sonido. Se han utilizado técnicas experimentales para obtener la impedancia superficial y el coeficiente de absorción de sonido. Además de las caracterizaciones experimentales, se ha aplicado un método inverso (basado en un algoritmo genético) para obtener los parámetros macroscópicos capaces de representar los materiales estudiados a través del modelo teórico de Horoshenkov-Swift. Mediante el modelo teórico de Horoshenkhov-Swift, es posible representar estos materiales en modelos numéricos como fluidos equivalentes. This work was developed within the scope of the POCI-01-0247-FEDER-033990 (iNBRail) Project, funded by FEDER funds through COMPETE 2020, Portugal 2020. This work was also supported by FEDER funds through the Competitivity Factors Operational Programme - COMPETE and by national funds through FCT – Foundation for Science and Technology within the scope of the project POCI-01-0145-FEDER-007633 and through the Regional Operational Programme CENTRO2020 within the scope of the project CENTRO-01-0145-FEDER-000006. The support of COST (European Cooperation in Science and Technology) through the COST Action CA15125 – DENORMS: “Designs for Noise Reducing Materials and Structures” is here also acknowledged.

Self-compacting concrete has a characteristic microstructure inherent to its specific composition. The higher content of fine particles in self-compacting concrete relative to the equivalent vibrated concrete produces a different fracture behavior that affects the main fracture parameters. In this work, a comprehensive experimental investigation of the fracture behavior of self-compacting concrete has been carried out. Twelve different self-compacting concrete mixes with compressive strength ranging from 39 to 124 MPa (wider range than in other studies) have been subjected to three-point bending tests in order to determine the specific fracture energy. The influence of the mix design and its composition (coarse aggregate fraction, the water to binder ratio and the paste to solids ratio) on its fracture behavior has been analyzed. Moreover, further evidence of the objectivity of the size-independent fracture energy results, obtained by the two most commonly used methods, has been provided on the self-compacting concrete mixes., Los hormigones autocompactantes tienen una microestructura interna inherente a su composición específica. Su mayor contenido de partículas finas, en comparación con hormigones vibrados equivalentes, provoca un comportamiento diferente en fractura que afecta a los principales parámetros de fractura. En este trabajo, se ha realizado una amplia investigación experimental del comportamiento en fractura de hormigones autocompactantes. Así, se han realizado ensayos de flexión en tres puntos para determinar sus propiedades de fractura sobre 12 hormigones autocompactantes de diferente composición, con resistencias a compresión que van desde 39 hasta 124 MPa (mayor que en otros estudios). De esta forma, se ha analizado la influencia de la dosificación del hormigón y su composición (contenido en árido grueso, relación agua-cemento y pasta-sólidos) sobre su comportamiento en fractura. Además, se ha validado, para hormigones autocompactantes, la objetividad de los resultados obtenidos mediante los dos métodos habitualmente empleados para la determinación de la energía de fractura.

Self-compacting concrete has a characteristic microstructure inherent to its specific composition. The higher content of fine particles in self-compacting concrete relative to the equivalent vibrated concrete produces a different fracture behavior that affects the main fracture parameters. In this work, a comprehensive experimental investigation of the fracture behavior of self-compacting concrete has been carried out. Twelve different self-compacting concrete mixes with compressive strength ranging from 39 to 124 MPa (wider range than in other studies) have been subjected to three-point bending tests in order to determine the specific fracture energy. The influence of the mix design and its composition (coarse aggregate fraction, the water to binder ratio and the paste to solids ratio) on its fracture behavior has been analyzed. Moreover, further evidence of the objectivity of the size-independent fracture energy results, obtained by the two most commonly used methods, has been provided on the self-compacting concrete mixes. Influencia de la composición de la mezcla sobre la energía de fractura de hormigones autocompactantes de resistencias media y alta. Los hormigones autocompactantes tienen una microestructura interna inherente a su composición específica. Su mayor contenido de partículas finas, en comparación con hormigones vibrados equivalentes, provoca un comportamiento diferente en fractura que afecta a los principales parámetros de fractura. En este trabajo, se ha realizado una amplia investigación experimental del comportamiento en fractura de hormigones autocompactantes. Así, se han realizado ensayos de flexión en tres puntos para determinar sus propiedades de fractura sobre 12 hormigones autocompactantes de diferente composición, con resistencias a compresión que van desde 39 hasta 124 MPa (mayor que en otros estudios). De esta forma, se ha analizado la influencia de la dosificación del hormigón y su composición (contenido en árido grueso, relación agua-cemento y pasta-sólidos) sobre su comportamiento en fractura. Además, se ha validado, para hormigones autocompactantes, la objetividad de los resultados obtenidos mediante los dos métodos habitualmente empleados para la determinación de la energía de fractura. Ministerio de Economía y Competitividad BIA2016- 75431-R

Installing utility pipelines generates a significant amount of trench arisings, which are usually transported to landfills instead of being reused as backfill material. This practice generates CO2 emissions and wastes raw materials. This paper presents a more sustainable solution, an eco-trench, which is based on re-using trench arisings as backfill and adding a top layer of expansive concrete to improve the eco-trench’s structural performance. The technical feasibility of the eco-trench was evaluated through a finite element model, which identified the degree of expansion in concrete required to avoid failure or subside the stresses caused by traffic. The potential expansion of concrete was measured under confined conditions in the laboratory by means of a novel test developed for this purpose. The results showed that adding calcium oxide generates the required internal stress. The results were then confirmed in a pilot experience., Las zanjas para instalaciones de servicios generan un elevado volumen de materiales de excavación que son transportados a vertederos en lugar de ser reaprovechados como relleno. Esto conlleva un mayor consumo de materias primas y emisiones de CO2 asociadas al transporte. Este estudio presenta una solución más sostenible, denominada ecozanja, basada en la reutilización de los materiales de excavación como relleno de la zanja con una capa superficial de hormigón expansivo. Su aplicabilidad se evalúa mediante un modelo de elementos finitos que permite determinar el grado de expansión necesario en el hormigón para garantizar la resistencia de las tensiones debidas al tráfico de vehículos sobre la zanja. La expansividad del hormigón se evaluó mediante un ensayo desarrollado específicamente para tal objetivo. Los resultados indican que la adición de óxido de calcio genera las tensiones internas necesarias. Asimismo, la propuesta se validó mediante una experiencia piloto en obra.

Installing utility pipelines generates a significant amount of trench arisings, which are usually transported to landfills instead of being reused as backfill material. This practice generates CO2 emissions and wastes raw materials. This paper presents a more sustainable solution, an eco-trench, which is based on re-using trench arisings as backfill and adding a top layer of expansive concrete to improve the eco-trench’s structural performance. The technical feasibility of the eco-trench was evaluated through a finite element model, which identified the degree of expansion in concrete required to avoid failure or subside the stresses caused by traffic. The potential expansion of concrete was measured under confined conditions in the laboratory by means of a novel test developed for this purpose. The results showed that adding calcium oxide generates the required internal stress. The results were then confirmed in a pilot experience. Las zanjas para instalaciones de servicios generan un elevado volumen de materiales de excavación que son transportados a vertederos en lugar de ser reaprovechados como relleno. Esto conlleva un mayor consumo de materias primas y emisiones de CO2 asociadas al transporte. Este estudio presenta una solución más sostenible, denominada ecozanja, basada en la reutilización de los materiales de excavación como relleno de la zanja con una capa superficial de hormigón expansivo. Su aplicabilidad se evalúa mediante un modelo de elementos finitos que permite determinar el grado de expansión necesario en el hormigón para garantizar la resistencia de las tensiones debidas al tráfico de vehículos sobre la zanja. La expansividad del hormigón se evaluó mediante un ensayo desarrollado específicamente para tal objetivo. Los resultados indican que la adición de óxido de calcio genera las tensiones internas necesarias. Asimismo, la propuesta se validó mediante una experiencia piloto en obra.