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ISSN (Print) 0716-2952 - ISSN (Online) 0718-5073
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  • Natural zeolite-based geopolymer as alternative building materials

    • Abstract: : The use of natural zeolites to synthesize geopolymer composites (pastes, mortars and concretes) has attracted great interest in recent years by researchers seeking to replace the use of ordinary Portland cement partially or totally. The main objective of this paper is to expand the information available on the development of alternative materials, for which, in the present research work, samples of natural zeolites-based geopolymer mortar were prepared as a possible building material application, in which their mechanical properties were evaluated through compressive strength. Additionally, the mix design was optimized using two alkaline activators (NaOH 14M and Na2SiO3) in different proportions, river sand as fine aggregate, curing time and temperature. All samples were characterized by quantitative X-ray diffraction, SEM-EDS, simultaneous TGA-DSC analysis and compressive strength. The results obtained showed that the best mixture corresponds to: NaOH: 14M, Na2SiO3/NaOH: 3, activator/zeolite: 0.5, sand/zeolite: 1.5, cured at 60 ºC, which showed an increase in compressive strength (17,3 MPa) at early age as well as in the long term.Resumen: El uso de zeolitas naturales para sintetizar compuestos de geopolímero (pastas, morteros y hormigones) han atraído gran interés en los últimos años por los investigadores, que buscan reemplazar la utilización del cemento ordinario portland de forma parcial o total. El objetivo principal de este documento es ampliar la información disponible sobre el desarrollo de materiales alternativos, para lo cual, en el presente trabajo de investigación, se prepararon muestras de mortero de geopolímero basadas en zeolitas naturales como posible aplicación de material de construcción, en las cuales se evaluó sus propiedades mecánicas a través de la resistencia a la compresión. Adicionalmente, se optimizó el diseño de la mezcla utilizando; dos activadores alcalinos (NaOH 14M y Na2SiO3) en diferentes proporciones, arena de río como agregado fino, tiempo y temperatura de curado. Todas las muestras se caracterizaron mediante difracción cuantitativa de rayos X, SEM-EDS, análisis simultáneo TGA-DSC y resistencia a la compresión. Los resultados obtenidos demostraron que la mejor mezcla corresponde: NaOH: 14M, Na2SiO3/NaOH: 3, activador/zeolita: 0.5, arena/zeolita: 1.5, curado a 60 ºC, que mostraron un incremento de resistencia a la compresión (17,3 MPa) a temprana edad como a largo plazo.
  • Evaluating the function of prefabrication in high-rise buildings

    • Abstract: Resumen: La prefabricación en un edificio de gran altura puede reducir los desechos de la construcción. En esta investigación, se estudiaron las empresas constructoras de gran altura en Irán y se identificaron las ventajas y desventajas de la prefabricación; luego se revisaron las estrategias de desarrollo de esta industria. Para ello se utilizaron cuestionarios para seleccionar los subsistemas adecuados para prefabricación. A partir de la opinión de los expertos se aplicó el método Delphi Snowball para identificar y adoptar los cuestionarios adecuados. Luego, se examinó el efecto de la prefabricación en componentes no estructurales en la reducción de desechos. En consecuencia, los resultados de la investigación de la producción de desechos en un edificio de gran altura revelaron que la prefabricación puede reducir el costo de los desechos al 97.54% y el costo total del proyecto se reduciría en un 5.06%. : Prefabrication in a high-rise building can reduce construction waste. In this research, high-rise construction companies in Iran were studied, and the advantages and disadvantages of prefabrication were identified; then the development strategies of this industry were reviewed. For this purpose, the questionnaires were used to select the proper sub-systems for prefabrication. Delphi Snowball method was applied according to experts 'opinion, and these questionnaires were identified and adopted. Then the effect of prefabrication on non-structural components was examined on the extent of waste reduction. Consequently, the investigation results of waste production on a high-rise building revealed that prefabrication can reduce the cost of waste to 97.54%, and the total cost of the project would be reduced by 5.06%.
  • Photocatalytic mortar with tiO2 for the reduction of air pollutants
           produced by vehicular emissions

    • Abstract: Resumen: El mortero fotocatalítico con TiO2 conlleva a la reducción de la contaminación del aire por emisiones procedentes de vehículos en Lima, Perú. Para este fin se utilizó el método experimental que consistió en la elaboración de morteros con una misma proporción de 1:4, una resistencia de 145 kg/cm2 y condiferentes porcentajes de dióxido de titanio (0% y 10%), los cuales fueron evaluados en las mismas condiciones por los siguientes ensayos: Cantidad de gases contaminantes, resistencia a la compresión y capacidad fotocatalítica. Los resultados obtenidos, reducción del dióxido de carbono en un 97.9%, el sulfuro de hidrógeno en un 72.9%, el dióxido de azufre en un 67.2%, el monóxido de nitrógeno en un 63.4%, el monóxido de carbono en un 40.5% y recuperación del oxígeno en un 7.7%, confirmaron el rendimiento del proceso fotocatalítico a través del dióxido de titanio (TiO2) en términos de una mejora en la calidad del aire, y la reducción de los colorantes, rodamina en un 89.10% y el azul metileno en un 53.06%, confirmaron la capacidad autolimpiante del mismo mejorando de esta manera la reducción de la contaminación del aire. : Photocatalytic mortar with TiO2 leads to a reduction in air pollution due to vehicle emissions. For this purpose, the experimental method was used, which consisted of the preparation of mortars with the same proportion of 1: 4, a strength of 145 kg / cm2 and with different percentages of titanium dioxide (0% and 10%), which were evaluated under the same conditions through the following tests: Quantity of polluting gases, compressive strength and photocatalytic capacity. The results obtained-reduction of carbon dioxide by 97.9%, hydrogen sulfide by 72.9%, sulfur dioxide by 67.2%, nitrogen monoxide by 63.4%, carbon monoxide by 40.5% and oxygen recovery by 7.7%-confirmed the performance of the photocatalytic process through titanium dioxide (TiO2) in terms of an improvement in air quality, and the reduction of colorants, rhodamine by 89.10% and methylene blue 53.06% confirmed its self-cleaning capacity, thus improving the reduction of air pollution.
  • Resistance factor calibration for perforated cold-formed steel compression

    • Abstract: Resumen: Los perfiles de acero conformados en frío son perfiles estructurales muy utilizados en la construcción civil, comúnmente fabricados con perforaciones. El diseño se puede realizar utilizando el método de resistencia directa. Las formulaciones fueron adaptadas por (Moen y Schafer, 2008), las cuales consideran la presencia de perforaciones. El objetivo de este estudio es investigar la seguridad estructural de columnas con perforaciones en el alma. El cálculo de la capacidad de resistencia se realizó utilizando las formulaciones propuestas por los autores mencionados. Los índices de confiabilidad se determinaron utilizando el Método de Confiabilidad de Primer Orden (FORM), de Primer Orden Segundo Momento (FOSM) y el Método de Montecarlo, que son métodos de confiabilidad para los Factores de Carga y de Resistencia (LRFD) y Estados Límite (LSD). Siguiendo los mismos criterios realizados por el AISI S100, los factores de resistencia se obtuvieron del método FOSM. Con base en los resultados, se encontró que no se logró el nivel de seguridad deseado para la filosofía LSD. Los factores de resistencia calculados son predominantemente más bajos que el objetivo. Sin embargo, para la filosofía LRFD, se logró el nivel de seguridad y los factores de resistencia fueron más altos que el objetivo. : Cold-formed Steel profiles are structural profiles widely used in civil construction. They are often manufactured with perforations. The designing can be performed using the direct resistance method. Formulations were adapted by (Moen and Schafer, 2008) to consider the presence of perforations in these profiles. The objective of this study is to investigate the structural safety of columns with web perforations. The calculation of the resistance capacity was performed using the formulations proposed by the authors. The reliability indexes were determined using the First Order Reliability Method (FORM), First Order Second Moment (FOSM) and Monte Carlo Method (MCM), which are reliability methods for the Load and Resistance Factor Design (LRFD) and Limit States Design (LSD) philosophies. Following the same criteria performed by AISI S100, the resistance factors were obtained from the FOSM method. Based on the results, it was found that the desired security level for the LSD philosophy was not achieved. The calculated resistance factors are predominantly lower than the target. However, for the LRFD philosophy, the safety level was achieved, and the resistance factors were higher than the target.
  • Effect of Iron Ore Tailing and Glass Powder on Concrete Properties

    • Abstract: Resumen: El objetivo de esta investigación es probar las características del concreto por sustitución de agregado fino con relaves de mineral de hierro y polvo de vidrio parcial como en lugar de cemento. El hormigón con productos de desecho como polvo de vidrio y relaves de mineral de hierro ofrece ventajas técnicas, económicas y medioambientales. En esta investigación experimental se reemplaza polvo de vidrio por cemento en un 10%, 20% y 30% y relaves de mineral de hierro con agregados finos en un 30% que es el porcentaje óptimo. Para estudiar el papel del polvo de vidrio y la combinación de relaves de mineral de hierro en el concreto, las propiedades como la resistencia a la compresión, la resistencia a la flexión, la resistencia a la tracción y también los parámetros de durabilidad, la investigación de absorción de agua probable para el concreto M40 se lleva a cabo con diferentes porcentajes de polvo de vidrio manteniendo el hierro. porcentaje de relaves de mineral constante. Con un 30 % de sustitución de polvo de vidrio como cemento y arena con IOT aumenta la eficacia del hormigón. El concreto con 10% de polvo de vidrio y 30% de relaves de mineral de hierro mostró una mayor resistencia en comparación con la mezcla convencional durante 28 días. La mezcla de concreto que contenía 10 % de GP y 30 % de IOT mostró una mayor resistencia a la flexión de 5,05 MPa durante 28 días. El valor de resistencia a la tracción de división también está aumentando i. e para 10% de polvo de vidrio y 30% de IOT, la resistencia a la tracción por división obtenida fue de 4,48 MPa y el valor del módulo de elasticidad también aumentó. El experimento de absorción de agua da como resultado que la absorción de agua disminuye con un aumento en el porcentaje de GP. La trabajabilidad del hormigón tiende a disminuir cuando aumenta el contenido de polvo de vidrio. El concreto que contenía 10% de polvo de vidrio y 30% de IOT mostró la máxima resistencia y se considera la dosificación óptima. : The aim of this research is to test the characteristics of concrete by substitute fine aggregate with iron ore tailings and partial glass powder as in the place of cement. Concrete with waste products such as glass powder and iron ore tailings offers technical, economic and environmental advantages. In this experimental investigation, glass powder is replaced with cement by 10%, 20% and 30% and iron ore tailings with fine aggregates by 30% which is the optimum percentage. To study the role of glass powder and iron ore tailings combination in concrete, The properties such compressive strength, flexural strength, tensile strength and also durability parameters likely water absorption investigation for M40 concrete is carried out with different percentages of glass powder by keeping the iron ore tailings percentage constant. At 30% glass powder substitution as cement and sand with IOT increases concrete effectiveness. The concrete with 10% glass powder & 30% iron ore tailings showed a higher strength compared to the conventional mix for 28 days. Concrete mix containing 10% GP and 30% IOT showed higher flexural strength of 5.05 MPa for 28 days. Splitting tensile strength value is also increasing i. e for 10% glass powder and 30% IOT, obtained splitting tensile strength was 4.48 MPa and modulus of elasticity value was has also increased. Water absorption experiment consequences results that water absorption decreases with an increase in GP percentage. The concrete workability tends to decrease when with glass powder content increase. Concrete containing 10% glass powder and 30% IOT showed maximum strength and it is considered as the optimum dosage.
  • Analysis of water performance of coating mortars incorporated with tire

    • Abstract: Resumen: En este trabajo se analiza el comportamiento de las mezclas de mortero con adición de caucho proveniente del recauchaje de neumáticos, sustituyendo parcialmente el contenido de arena, con contenidos de caucho del 5%, 10%, 15% y 20% en volumen. Se usaron dos tipos de granulometría para el caucho: gruesa (que pasa por un tamiz de 1,19mm) y fina (que pasa por un tamiz de 0,60mm). Se realizaron ensayos para evaluar la retención de agua, absorción por capilaridad, secado, absorción por inmersión, permeabilidad al vapor de agua y permeabilidad al agua bajo presión. Los resultados muestran que los morteros con adición de caucho de granulometría fina presentan mayor capacidad de retención usando contenidos del 15% y 20% de caucho, menor absorción tanto por capilaridad como por inmersión, mayor capacidad de secado, mayor permeabilidad al vapor de agua y menor permeabilidad al agua bajo presión. : This paper analyzed the behavior of mixed mortars incorporated with rubber from the tire retreading process, based on partial sand substitution. The content of rubber incorporation in the mortars was 5%, 10%, 15%, and 20% by volume. The different granulometries of rubber were denominated as thick (passed through a sieve # 1.19 mm) and fine (passed through a sieve # 0.60 mm). Tests were performed to evaluate water retention, capillary absorption, drying, immersion absorption, water vapor permeability, and permeability to water under pressure. The results showed that the fine rubber was distinguished by its higher retention of water at the contents of 15% and 20%, lower absorption via both capillary and immersion, higher drying capacity, higher permeability to water vapor, and lower permeability to water under pressure.
  • Assessment of Utilization of Ceramic Waste as a Substitute to Concrete
           Constituents -

    • Abstract: Resumen: Debido al alto consumo de componentes del hormigón, esto es, agregados naturales y cemento, cuyo agotamiento se observa globalmente, muchos investigadores, durante años, han estado ideado alternativas para reemplazar estos componentes básicos del hormigón. Aún no han encontrado alguna forma satisfactoria de reutilización de los desechos generados por la industria de cerámicos (ya sea tejas, artefactos sanitarios, refractarios cerámicos, aisladores cerámicos, vajillas cerámicas, etc.) y éstos se depositan en vertederos, aumentando la contaminación del suelo y dando también lugar a problemas de salud. Estos desechos cerámicos se pueden moler fácilmente al tamaño requerido, hecho que ha interesado a algunos investigadores para intentar ocuparlos en la producción del hormigón. Hasta la fecha, estos desechos se han utilizado como reemplazo parcial del cemento, áridos grueso y finos. Este artículo de revisión analiza el potencial de los desechos cerámicos en la producción de hormigón como reemplazo de los componentes y su efecto sobre las propiedades mecánicas y de durabilidad. La revisión de la literatura se llevó a cabo en tres aspectos: revisión sobre el uso de desechos cerámicos para reemplazar parte del cemento, agregados finos y agregados gruesos. El estudio muestra diferentes investigaciones que utilizan diferentes fuentes de desechos cerámicos, con propiedades variadas, utilizados como reemplazo parcial de alguno de los componentes. El estudio informa el efecto de este reemplazo parcial sobre la resistencia y durabilidad del hormigón. : Due to high consumption of concrete constituents namely, natural aggregates and cement, their depletion is observed globally. Over the years, many researchers have come up with alternatives to these basic constituents of concrete. Ceramic waste (CW) generated from ceramic industries (indus-tries producing tiles, sanitaryware, ceramic refractories, ceramic insulators, ceramic crockery) have not found any reuse and is deposited as landfills, which further increases land pollution and also give rise to health issues. The CW can be easily grinded as per required size, which have interested many re-searchers to use it in the production of concrete. Till date CW has been used as partial replacement to cement, fine aggregates and coarse aggregates. This review paper discusses the potential of CW as re-placement to concrete constituents in the production of concrete and its effect on mechanical and durability properties. The literature review is carried in three parts - review on use of CW to replace cement, fine aggregates and coarse aggregate. The study shows different researches using different sources of CW having varied properties being used as partial replacement. The effect of replacement on concrete strength and durability is reported.
  • Current situation of construction material management at international

    • Abstract: Resumen: La presente investigación tuvo como objetivo proporcionar un panorama amplio referente a la gestión de los materiales de construcción. Como punto de partida, se describe la concepción del conjunto de acciones que componen a la gestión de materiales y se señala su importancia dentro del sector constructivo; se abordan también los diversos óbices que actualmente afronta este sector al gestionar sus materiales, en un ámbito global, y los cuales obstaculizan el desarrollo óptimo del sector. Asimismo, se describen nuevas tecnologías de apoyo a la gestión como Identificación por Radio Frecuencia (RFID) sistemas basados en la web para gestión de materiales y aplicaciones de almacenamiento de datos, ofreciendo una visión de las ventajas y desventajas que implican la implementación estas tecnologías de la información. De igual modo se reseñan las técnicas de apoyo para control de inventario más comunes. Se llega a la conclusión de que la industria de la construcción conoce el concepto de gestión de materiales, sin embargo, aún enfrenta problemas para la aplicación de una correcta ejecución de dicho concepto; además de que se encuentra en una etapa temprana en la adopción de las nuevas técnicas y tecnologías de apoyo a la gestión de los materiales de construcción. : The present research aimed to provide a broad overview regarding the management of construction materials. As a starting point, the conception of the set of actions that make up the materials management is described and its importance within the construction sector is pointed out; It also addresses the various obstacles that this sector currently faces when managing its materials, in a global scope, and which hinder the optimal development of the sector. Likewise, new management support technologies such as Radio Frequency Identification (RFID) web-based systems for materials management and data storage applications are described, offering a vision of the advantages and disadvantages involved in implementing these information technologies. In the same way, the most common support techniques for inventory control are outlined. It is concluded that the construction industry knows the concept of materials management, however, it still faces problems for the application of a correct execution of said concept; In addition, it is at an early stage in the adoption of new techniques and technologies to support the management of construction materials.
  • Analysis for implementing green roofs on reinforced concrete slabs.

    • Abstract: Resumen: En la búsqueda de asumir métodos que brinden un mejor confort en el sistema de vivienda, éstos requieren de mejores prestaciones estructurales en las edificaciones actuales. Las prácticas constructivas en la región se han ido desprestigiando con el paso del tiempo, concibiendo edificaciones vulnerables, que dejan expuesto a quienes las habitan. El objetivo de esta investigación fue analizar de forma integral las características técnicas, constructivas y de diseño de losas de concreto armado, en su implementación como estructura de soporte para techos verdes en la ciudad de Tuxtla Gutiérrez, Chiapas, México. Para realizar el análisis se consideraron las propiedades intrínsecas del miembro de soporte (losas), el estado actual en las que estas se encuentran y su diseño bajo regímenes de durabilidad. Tras realizar la investigación se encontró que los espesores de la losa y las cuantías de acero son menores para claros promedio, según lo estipulado por las normas técnicas correspondientes. Los daños por corrosión del acero son esperados y se encuentran bajo un régimen de diseño inadecuado, aunado a la deficiencia durante el proceso constructivo. Las construcciones analizadas y desarrolladas por procesos de construcción formal o de autoconstrucción evidencian patologías similares. La falta de centros de capacitación para los propietarios y los obreros que adopten los métodos de autoconstrucción, así como el poco rigor de las autoridades en el cumplimiento de los reglamentos de construcción se han convertido en una brecha del conocimiento clave. Finalmente, es poco probable la implementación de techos verdes en estas estructuras sin antes realizar cambios significativos en toda la construcción. : In the search for adopting methods that provide more comfort in the housing system, they require better structural performances in current buildings. Construction practices in the region have been discredited over time, conceiving vulnerable buildings whose inhabitants are subject to risk. The objective of this research is to comprehensively analyze the technical, construction, and design characteristics of reinforced concrete slabs regarding their implementation as a reinforcing structure for green roofs in the city of Tuxtla Gutiérrez, Chiapas, Mexico. To carry out the structural analysis, the intrinsic properties of the supporting members (slabs) were considered, as well as their current condition, and design based on durability standards. The research results revealed that the slab depth and the amount of steel were lower for average spans, as stipulated by the corresponding technical standards. Corrosion damages in steel bars are expected and they were found under an inadequate design standard, combined with deficiencies throughout the construction process. The constructions analyzed and developed with formal construction or self-build processes show similar pathologies. The city of Tuxtla Gutiérrez lacks training centers for homeowners and workers to be able to adopt self-build methods. Moreover, the authority is not rigorous regarding the compliance with building codes. These members have become a key knowledge gap. Finally, the implementation of green roofs in these structures is unlikely without prior significant changes in the entire construction.
  • Risks involved in vertical shafts construction for the eastern drainage
           tunnel in Mexico

    • Abstract: Resumen: Este artículo describe las principales etapas involucradas en la construcción de los pozos verticales (pozos verticales de gran diámetro), necesarios para la posterior construcción de los tramos del túnel. Se analizan las diferentes situaciones de riesgo existentes durante la construcción del Túnel de Drenaje Oriental en el valle de la Ciudad de México (en español, "Túnel Emisor Oriente"). Para que este túnel de 52 km de largo y 7,5 m de ancho lleve parte de las aguas residuales de la ciudad, primero se deben construir 25 pozos, de 55 a 150 metros de profundidad. La magnitud de un proyecto de este tipo implica trabajar en diferentes áreas geográficas y estratos geológicos variados que involucran la presencia de aguas subterráneas, lo que aumenta los riesgos por posibles deslizamientos de tierra o inundaciones durante la excavación. Dado que la excavación se realizará en diferentes tipos de suelo, se deben utilizar distintos procedimientos según el tipo de suelo. Asimismo, debido a la magnitud de este tipo de proyectos, se requiere una programación y planificación detalladas, ya que se requieren trabajos simultáneos en diferentes frentes para cumplir con los plazos. El estudio menciona que, si bien proyectos como estos implican altos riesgos para los trabajadores, se realizan análisis de actividades y situaciones precisamente para demostrar que dichos riesgos pueden reducirse considerablemente. : This article describes the main stages involved in the construction of the vertical shafts (large-diameter vertical wells), which are necessary for the subsequent construction of the tunnel´s sections. The different risk situations existing during the construction of the Eastern Drainage Tunnel in the valley of Mexico City (in Spanish, "Tunel Emisor Oriente") are analyzed. In order for this 52 km-long and 7.5 m-wide tunnel to carry part of the city’s sewage, 25 shafts must first be built, ranging from 55 to 150 meters deep. The magnitude of such a project implies working in different geographical areas and varied geological strata involving the presence of groundwater, which increases the risks due to possible landslides or flooding during excavation. As digging will occur in different types of soil, varying procedures must be used depending on soil type. Likewise, due to the magnitude of this kind of project, detailed scheduling and planning are required as simultaneous works on different fronts are necessary to meet deadlines. The study mentions that, while projects like these involve high risks for workers, analysis of activities and situations are conducted precisely to demonstrate that such risks can be considerably reduced.
School of Mathematical and Computer Sciences
Heriot-Watt University
Edinburgh, EH14 4AS, UK
Tel: +00 44 (0)131 4513762

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