Resumen En el presente estudio, diferentes muestras de arcillas excavadas fueron activadas térmicamente a 550 °C y 650 °C, estas arcillas con bajo contenido de caolinita y presencia de dickita tienen una explotación industrial limitada, pero se encuentran ampliamente disponibles en países en desarrollo y tienen el potencial para su uso como material puzolánico. Los efectos sobre la fijación de hidróxido de calcio y la resistencia a la compresión fueron evaluados en pastas de cal y morteros mezclados con arcillas excavadas calcinadas. Los resultados experimentales y la modelación estadística usando un análisis de regresión múltiple mostraron que la resistencia a la compresión a los 28 días se incrementa un 5% cuando los contenidos de caolinita y dickita se incrementan hasta un 20% y un 40% respectivamente, en una arcilla con ASE de 4000 cm2/g calcinada a 550 °C. Igualmente, cuando se incrementa el ASE hasta 6000 cm2/g y la temperatura de calcinación hasta 650 °C, la resistencia a la compresión se incrementa 10% and 15%, respectivamente.

Abstract In the present study, samples of excavated waste clays were thermally activated at 550 °C and 650 °C, these clays with low kaolinite content and presence of dickite have a limited industrial exploitation but are widely availability in developing countries and have the potential to use as pozzolanic material. The effects on the calcium hydroxide fixation and the compressive strength were evaluated in lime pastes and mortars blended with calcined excavated clays. The experimental results and statistical modelling using multiple regression analysis showed that the compressive strength at 28 days increased 5%, when the kaolinite increased up to 20% and dickite up to 40%, for a clay with SSA of 4000 cm2/g and calcined at 550 °C. Also, by increasing SSA up to 6000 cm2/g and calcination temperature up to 650 °C, the compressive strength increased 10% and 15%, respectively.

RESUMO Pirólisis de aerosol en llama (FSP), es una de las metodologías más prometedoras en la producción de nanopartículas a gran escala, dado su potencial de escalamiento y producción en continuo. Este artículo aborda los fenómenos químicos y físicos ocurridos durante el proceso, desde la preparación de la solución de precursores, los procesos de transformación en la llama y la formación de nanopartículas, los cuales permiten explicar las propiedades de los productos de reacción. Finalmente, se presenta el equipo de síntesis, sus componentes y la importancia del diseño del equipo sobre las propiedades de los materiales.

ABSTRACT Flame Spray Pyrolysis (FSP) is one of the most promising methodologies in large-scale nanoparticle production, given its potential for scaling and continuous production. This review addresses the chemical and physical phenomena that occur during the process, from the preparation of the starting solution, the transformation processes in the flame and the formation of nanoparticles, allowing to explain the properties of the products. Finally, the synthesis setup, its components, and the importance its design on the properties of materials are presented.

Resumen La manufactura del cemento demanda mucha energía y aporta cantidades importantes de CO2. Las arcillas calcinadas, demandan menos energía y emiten en vez de CO2, agua a la atmósfera, convirtiéndolas en objeto de atención, fundamentalmente aquellas ricas en caolinita. No obstante, están siendo desincentivadas, por su ubicación y alto precio en el mercado. El presente estudio se enfocó hacia las arcillas de bajo contenido de caolinita, como las derivadas de paragneiss, encontrándose en Colombia, horizontes de meteorización con profundidades hasta 40 metros. Los resultados arrojaron contenidos de Al2O3 del 20%, Fe2O3 menores al 14%, SiO2 mayores al 60%, contenidos de caolinita menores de 40%, illita 20% y cuarzo mayores al 30%. Siendo calcinadas a 750 °C, se emplearon en morteros, obteniendo valores de IAR a 28 días entre el 80 y 100%, que sumados a los resultados de ensayos Frattini, muestran que su uso como material cementante suplementario es factible.

Abstract The manufacture of cement demands a lot of energy and gives off large amounts of CO2. Calcined clays need less energy and emit water instead of CO2, which has drawn attention to them, especially those rich in kaolinite. However, their use has been discouraged due to their location and high market price. Hence, the present study focuses on calcined clays with a low kaolinite content, specifically those derived from paragneiss. In Colombia they are located in weathering horizons with depths of up to 40 meters. The results showed contents of 20% Al2O3, less than 14% Fe2O3, more than 60% SiO2, less than 40% kaolinite, 20% illite and more than 30% quartz. Calcined at 750 °C, they were used in mortars, obtaining SAI values of between 80 and 100% after 28 days, which, added to the results of Frattini tests, show that their use as a supplementary cementing material is feasible.

RESUMEN Se estudió la actividad autolimpiante en pastas de cemento Portland adicionadas con nanopartículas de oxinitruro de titanio (TiO2-xNy). Se evaluaron 1% y 3% de TiO2-xNy bajo irradiación de luz UV y visible, a 65 horas y 28 días de curado. Rodamina B fue el pigmento utilizado y su pérdida de color en las pastas se determinó utilizando un Espectrómetro UV / Vis usando las coordenadas CIE (Comisión Internacional de la Eclara) L *, a *, b *. La decoloración del pigmento en las muestras se estableció como el coeficiente de eficiencia fotocatalítica (ε). Además, muestras con nanopartículas de TiO2 (1% y 3%) se estudiaron en las mismas condiciones y sus rendimientos se compararon con los obtenidos con TiO2-xNy. La presencia de nitrógeno en la estructura del TiO2 se evidenció mediante difracción de rayos X, espectrofotometría ultravioleta-visible de reflectancia difusa y análisis elemental CHN. La banda prohibida para TiO2 y TiO2-xNy se determinó mediante la función Kubelka-Munk transformada ([F(R∞)hv]1/2). Los resultados mostraron un comportamiento similar para ambas adiciones bajo irradiación ultravioleta, siendo 3% la adición con la mayor eficiencia fotocatalítica en las primeras edades de curado. Sin embargo, el TiO2-xNy mostró actividad bajo irradiación con luz visible, a diferencia del TiO2, que solo fue activo bajo luz UV. A edades de curado tardío, las muestras con 3% de TiO2-xNy presentaron la mayor eficiencia bajo irradiación de luz UV y visible.

ABSTRACT Self-cleaning activity of Portland cement pastes blended with nanoparticles of titanium oxynitride (TiO2− x N y ) was studied. Samples with various amounts of TiO2− x N y (1% and 3%) were evaluated under irradiation of UV and visible light, and with two curing ages (65 hour and 28 days). Rhodamine B was the pigment used and its loss of color on the cement pastes was carried out using a Spectrometer UV/Vis measuring the coordinates CIE (Commission Internationale de l’Eclairage) L*, a*, b*. Discoloration of Rhodamine B on the surface of the samples was established as the photocatalytic efficiency coefficient (ε). In addition, samples with TiO2 nanoparticles (1% and 3%) were studied under the same conditions and their performances were compared with TiO2-xNy. The presence of nitrogen in the tetragonal structure of TiO2 was evidenced by X-ray diffraction (XRD), ultraviolet-visible diffuse reflectance spectrophotometry and Carbon, Hydrogen and Nitrogen (CHN) analysis. The band gap for TiO2 and TiO2-xNy was determined by the transformed Kubelka-Munk function ([F(R∞) hv]1/2). The results have shown a similar behavior for both additions under UV light irradiation, with 3% being the addition with the highest photocatalytic efficiency obtained in the early ages of curing time. TiO2− x N y showed activity under irradiation with visible light, unlike TiO2, which could only be activated under UV light. At the late curing ages, the samples with 3% of TiO2-xNy showed the highest efficiency under irradiation of UV and visible light.

Resumen En esta investigación se evaluó el efecto de la adición de humo de sílice (SF) y cenizas volantes (FA) al cemento Portland ordinario (OPC) de manera individual y combinada, sobre la reología, resistencia a la compresión y capacidad de autocompactación en mezclas de cemento. Se realizó la caracterización fisicoquímica de las materias primas mediante FRX, SEM y DTP. Se hizo el análisis reológico para determinar el esfuerzo de fluencia y la viscosidad plástica. Se midió la resistencia a compresión a 7 y 28 días de curado normal. Por último, se realizó la medición de la capacidad de autocompactación por medio cono en V. Se encontró que la FA influye de manera positiva al reducir el esfuerzo de fluencia y los tiempos de prueba en la autocompactación, pero disminuye la resistencia a la compresión respecto a la muestra control. La adición de SF incrementa el esfuerzo de fluencia y los tiempos de autocompactación, pero influye de manera positiva en la resistencia a la compresión. Al analizar las combinaciones de adiciones de FA y SF los efectos de cada adición se mantienen permitiendo encontrar un rango de adición que entregó valores eficientes tanto para el desempeño en estado fresco como endurecido de las pastas.

Abstract In this research the effect of the addition of silica fume (SF) and fly ash (FA) to the ordinary Portland cement (OPC), individually and in combination, on rheology, compressive strength and self-compacting capacity in mixtures of cement were evaluated. At the beginning, the physicochemical characterization of the raw materials was carried out using XRF, SEM and PSD. Subsequently the rheological analysis was done in order to determine yield stress and plastic viscosity, then the compressive strength was measured at 7 and 28 days of normal curing. Finally, the measurement of the self-compacting capacity by means of a V-funnel was performed. It was found that the FA influences positively because it reduces yield stress and self-compacting test times, but decreases the compressive strength in comparison to control sample. The addition of SF increases the yield stress and self-compacting times, but positively influences the compressive strength. By analyzing the combinations of FA and SF additions the effects of each one are maintained allowing finding an addition range that delivered efficient values for the performance of fresh and hardened state of the blended cement pastes.

Los ácidos orgánicos y principalmente el ácido cítrico generan daños en estructuras de concreto, comprometiendo su correcto desempeño. Por otra parte, el concreto residual (CR) es un problema ambiental debido a los grandes volúmenes generados requiriendo para su correcta disposición amplias extensiones de terrenos. El objetivo de este estudio fue caracterizar química y mineralógicamente el CR y evaluar la disolución de calcio y silicio con ácido cítrico, con el fin de determinar su uso potencial como fuente de estos elementos para suelos degradados. La caracterización permitió identificar como elementos mayoritarios el calcio y el silicio asociados a las fases del concreto como la calcita, portlandita y alumino-silicatos de calcio hidratados. La extracción de calcio y silicio fue investigada mediante análisis químico y mineralógico sobre concreto residual sumergido en solución de ácido cítrico por dos días a 28 °C y 110 rpm controlando y no controlando el pH. Debido a la concentración de calcio y silicio en solución se pudo verificar que estos residuos luego de la acidulación podrían ser empleados como fuente de nutrientes para suelos degradados antrópicamente.

The paper analyses residual concrete (CW) degradation by organic acids and their potential use as nutrient source for degraded soils. The aims of the research were to carry out a chemical and mineralogical characterization of CW and to evaluate the dissolution of calcium and silicon from CW using citric acid in order to determine its potential use as a source of these elements for degraded soils. The chemical and mineralogical characterization made it possible to identify calcium and silicon as major elements associated with the concrete phases in the form of calcite, portlandite, hydrated calcium silicate, and hydrated calcium aluminosilicates. Calcium and silicon extraction was studied through a chemical and mineralogical analysis of CW (smaller than 4 mm), which was submerged in a citric acid solution for two days at 28 °C and 110 rpm under controlled and uncontrolled pH conditions. Based on the concentration of calcium and silicon in solution, it was possible to conclude that after acidulation, this waste can be used as a source of nutrients for soils degraded by human use.

The pozzolanic effect of nanosilica (NS) particles when combined with Multi Walled Carbon Nanotubes (MWCNT) was studied in Ca(OH)2 pastes and Portland cement mortars. Experimental design techniques were used to plan the experiments and identify the effect of the nanoparticles on the properties of the cementing matrices by means of Analysis of Variance (ANOVA). Samples were prepared with different combinations of NS and MWCNT. Ca(OH)2 pastes were used to study the effect the nanoparticles had on the Calcium-Silicate-Hydrate (C-S-H) production. Portland cement mortars were used to study the effect of the nanoparticles on the compressive and flexural strength of the cementing matrices. We found that only NS had a significant effect on the C-S-H formation for up to 21 days of hydration, and that MWCNT did not present a positive effect on the mechanical strength of mortars due to the effects of reagglomeration.

En este trabajo se presentan los resultados de la comparación de la composición química y mineralógica de materias primas minerales nacionales e importadas, como son la fluorita, el yeso y la bauxita para el caso de la industria cementera. Se encontró que en general los materiales colombianos estaban más contaminados desde el punto de vista mineralógico, pero que químicamente son de mejor calidad que los productos importados. Esto permite afirmar que si se establecen metodologías de beneficio de estos productos en el país se tendrían materias primas muy competitivas a nivel internacional y se podrían sustituir algunas importaciones.

In this paper we are presenting the results of comparison of chemical and mineralogical composition for national and imported minerals raw materials as fluorite, gypsum and bauxite for the cement industry. We found than in general the Colombian materials were more contaminates with another minerals, but chemically they have better quality than imported ones. Our country should have products more competitive internationally if benefits methodologies were established and it should replace some minerals raw materials imported.