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dc.contributor.advisorSuárez, O. Marcelo
dc.contributor.authorSoto Toro, Hildélix L.
dc.date.accessioned2019-01-17T18:38:54Z
dc.date.available2019-01-17T18:38:54Z
dc.date.issued2018
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.11801/1694
dc.description.abstractModern construction industry requires new technologies to comply with increasingly stricter environmental regulations. In particular, cutting back cement demand in concrete fabrication lowers carbon dioxide emissions caused by its production. One solution is cement replacement by other materials with smaller carbon footprints and equivalent cementitious properties, such as fly ash. This industrial waste material in contact with water turns into a cement-like paste. Alas, due to a slower reaction, at early age fly ash decreases the rate of strength gain in concrete. Counteracting such strength loss at early age with the addition of nanostructured silica motivated the present research. Furthermore, since the study of concrete mix with Portland cement, nanosilica, and fly ash can be complex and time-demanding, a statistical design of experiment for mixtures was developed. In this controlled experimental design, the compressive strength was response variable; the levels of Portland cement, fly ash and nanosilica were the independent factors whereas the water-to-binder ratio was kept constant. Five combinations of cement components were prepared for this design. Compressive, flexural and tensile strength results were measured at 7, 28 and 90 days of curing. On mixes with a 3% replacement with nanosilica, a strength development of 82% (of final resistance normalized at 90 days) was attained at 7 days. In addition, a 40% increment of compressive strength and a faster development of such strength were obtained by replacing part of cement with fly ash and nanosilica compared with mixtures containing only fly ash. Absorption and permeability test were conducted to identify properties which can eventually have an effect on concrete durability and other mechanical properties. This thesis reveals that a higher reduction of permeable voids and absorption is feasible in mixes with higher content of fly ash and nanoparticles. Finally, an analysis of the high performance concrete market, costs and concrete performance was used to evaluate costs of the product to, in the near future, develop a commercialization strategyen_US
dc.description.abstractLa industria de la construcción moderna requiere nuevas tecnologías para cumplir con las regulaciones ambientales cada vez más estrictas. En particular, la reducción de la demanda de cemento en la fabricación de hormigón reduce las emisiones de dióxido de carbono causadas por su producción. Una solución es el reemplazo de cemento por otros materiales con menos contaminantes y con propiedades cementicias equivalentes, como la ceniza volante. La ceniza volante es un bio-producto de la industria eléctrica que en contacto con el agua se convierte en una pasta similar al cemento. Por desgracia, debido a una reacción lenta, a temprana edad, las cenizas volantes disminuyen la razón de desarrollo de propiedades mecánicas en el hormigón. Este efecto provocado por el reemplazo de cenizas volantes en el hormigón motivó la presente investigación a incorporar sílice nanoestructurada para contrarrestar el desarrollo de resistencia tardío a temprana edad . Ha sido probado que la sílice activa el efecto puzzolánico en el hormigón. Dado que el estudio de la mezcla de concreto con cemento Portland, nanosílice y ceniza volante puede ser complejo y requerir mucho tiempo, se desarrolló un diseño estadístico de experimento para mezclas (DOE). Este diseño experimental se desarrolló con la resistencia a la compresión como variable de respuesta, y los niveles de cemento Portland, cenizas volantes y nanosílice, como factores independientes, mientras que la relación agua-cemento se mantuvo constante a 0.3. Se prepararon cinco combinaciones de componentes cementicios para este diseño. Los resultados de compresión, flexión y resistencia a la tracción se midieron a los 7, 28 y 90 días de curado. En las mezclas con un reemplazo de 3% de nanosílice, se logró un desarrollo de resistencia del 82% (de resistencia final normalizada a 90 días) a los 7 días. Además, se obtuvo un incremento de aproximadamente 40% en la resistencia a la compresión y un desarrollo más rápido de la resistencia mediante la sustitución de una parte del cemento por cenizas volantes y nanosílice en comparación con mezclas que contienen solo cenizas volantes. Pruebas de absorción y permeabilidad fueron realizadas para identificar propiedades que eventualmente pueden tener un efecto sobre la durabilidad del concreto y otras propiedades mecánicas. Los resultados de esta tesis muestran que es posible una mayor reducción en vacíos permeables y absorción en mezclas con mayor contenido de cenizas volantes y la adición de nanopartículas de sílice. Finalmente, se utilizó un análisis del mercado, los costos y el desempeño del hormigón de alto desempeño para analizar y evaluar los costos del producto para, en un futuro próximo, desarrollar una estrategia de comercialización.en_US
dc.description.sponsorshipCREST Projecten_US
dc.language.isoEnglishen_US
dc.subjectHigh performance concreteen_US
dc.subjectMarketen_US
dc.subjectConcrete performanceen_US
dc.subjectCommercialization strategyen_US
dc.titleCharacterization of an optimized hig performance concrete with partial replacement of cement by fly ash and nanosilicaen_US
dc.rights.licenseAll rights reserveden_US
dc.rights.holder(c) 2018 Hildélix L. Soto Toroen_US
dc.contributor.committeeAcosta Costa, Felipe J.
dc.contributor.committeeCáceres, Arsenio
dc.contributor.committeeShafiq, Basir
dc.contributor.representativeVega, José
thesis.degree.levelM.S.en_US
thesis.degree.disciplineCivil Engineeringen_US
dc.type.thesisThesisen_US
dc.contributor.collegeCollege of Engineeringen_US
dc.contributor.departmentDepartment of Civil Engineeringen_US
dc.description.graduationSemesterSpring (2nd semester)en_US
dc.description.graduationYear2018en_US


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