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    Accelerated construction as a new approach for underground-mining pavement : Productivity, cost and environmental study through stochastic modeling
    (2020) Brescia Norambuena, Leonardo Sebastián; Pickel, D.; González Hormazabal, Marcelo Andrés; Tighe, S. L.; Azua, G.
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    Assessing the effect of fly ash with a high SO3 content in hybrid alkaline fly ash pastes (HAFAPs)
    (2020) Rios, A.; González Hormazabal, Marcelo Andrés; Montes, C.; Vasquez, J.; Arellano, J.
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    Escoria de cobre: una alternativa sustentable para la construcción de pavimentos rígidos
    (Departamento de Ingeniería Civil de la Universidad Católica de la Santísima Concepción, Chile., 2025) Valdes Kern, Benjamin Eduardo; Burbano Garcia, Claudia Patricia; Silva, Yimmy; Araya Letelier, Gerardo Andrés; González Hormazabal, Marcelo Andrés
    Este artículo investiga el uso de escoria de cobre (EC), residuo masivo de la industria minera, como material cementicio suplementario (MCS) en mezclas de hormigón con posibles usos en pavimentos, evaluando las propiedades mecánicas y durabilidad frente a agentes agresivos. Experimentalmente, se observó que reemplazar hasta un 20% (volumen) del cemento con EC no reduce significativamente la resistencia a la flexo-tracción (FT), y que un 10% de EC aumenta en un 3,3% la resistencia a la FT a largo plazo (360 días) respecto al hormigón de referencia (sin EC). Además, se registró una reducción de la profundidad de penetración de agua en un 36% y 38%, a los 28 y 90 días respectivamente. Se concluye que la EC tiene un uso potencial para mezclas de hormigón para pavimentos, con un adecuado desempeño estructural y un menor impacto medioambiental, aunque son necesarios estudios adicionales específicos de pavimentación para validar estos hallazgos
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    Evaluation of freeze/thaw and scaling response of nanoconcrete for Portland Cement Concrete (PCC) pavements
    (2016) González Hormazabal, Marcelo Andrés; Tighe, S.; Hui, K.; Rahman, S.; De Oliveira, A.
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    Hydration kinetics and mechanical performance of cement pastes with copper slag as supplementary cementitious material
    (2025) Burbano García, Claudia Patricia; Silva Urrego, Yimmy Fernando; Araya Letelier, Gerardo Andrés; González Hormazabal, Marcelo Andrés
    The growing global demand for concrete infrastructure and cement highlights the need to mitigate the environmental impact of cement production. Incorporating alternative supplementary cementitious materials (SCMs) has emerged as a promising strategy. This research investigates the effect of copper slag (CS), a significant global mining-sector waste, as SCM in cement pastes, focusing on hydration and mechanical performance in both the short and long term. CS was used as SCM at dosages of 0 %, 10 %, 20 %, 30 %, and 50 % by volume. The hydration evolution of cement paste mixtures was evaluated using isothermal calorimetry, compressive strength tests, X-ray diffraction (XRD), differential thermogravimetry (DTG), and field emission scanning electron microscopy. Results indicate that up to 20 % CS replacement did not negatively affect compressive strength in the long term, while dosages above 20 % led to a monotonic reduction. XRD and DTG analyses validated the pozzolanic effect of CS, evidenced by the formation of new Fe-siliceous hydrogarnet phases and a reduction in CH content at later ages. Additionally, a predictive model combining random forest and polynomial regression techniques was developed to accurately forecast compressive strength as a function of CS dosage and curing time. This study concludes that incorporating up to 20 % CS as SCM can reduce CO2 emissions associated with the clinker factor without significantly compromising long-term mechanical performance, and offers a viable alternative for greener cement production.
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    Influence of conventional and functionalized carbon nanotubes in hybrid alkaline fly ash pastes that contain high amounts of SO4
    (2020) Vásquez Madariaga, Jeison E.; González Hormazabal, Marcelo Andrés; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    La Industria del cemento y el hormigón es responsable del 6% al 7% de las emisiones de CO2 a nivel mundial. Una de las alternativas que se ha explorado para reducir el nivel de emisiones de gases de efecto invernadero en la fabricación del hormigón es incorporar el uso de ceniza volante en altas cantidades como reemplazo del cemento. Para poder realizar lo anterior es necesaria la activación química de las cenizas volantes. A estas últimas pastas se les ha denominado Pastas Híbridas Alcalinas de Ceniza Volante (HAFAP). Sin embargo, debido a las nuevas regulaciones medioambientales, las cenizas volantes contienen un porcentaje mayor de sulfato (SO4) que el permitido por las normas internacionales de hormigón y cemento, lo que conlleva a una disminución en su desempeño mecánico y de durabilidad. Por otro lado, los Nanotubos de Carbono son nanomateriales de propiedades excepcionales que se han estado investigando ampliamente. En lo particular, son cilindros compuestos de átomos de carbono con extraordinarias propiedades mecánicas, químicas, eléctricas y térmicas, pero principalmente por su naturaleza aromática son inertes y no reaccionan con el medio, lo que es relevante al momento de utilizarlos. La incorporación de Nanotubos de Carbono se ha estudiado en pastas de cemento puro y con adición de ceniza en bajas cantidades (menores al 30%), pero no se conocen sus efectos en pastas híbridas con cenizas que presenten alto contenido de sulfato. En la presente investigación, desarrollada con pastas híbridas de 70% ceniza y 30% cemento en peso, se realizaron pruebas experimentales físicas y mecánicas para evaluar y determinar el impacto de los Nanotubos de Carbono en el desempeño de este tipo de materiales. Los resultados indican que la incorporación de los nanotubos mejora la resistencia a la compresión de un 17% a un 20% y disminuye significativamente la expansión de las pastas, lo que significa una reducción volumétrica y de deterioro en las pastas híbridas alcalinas.
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    Influence of pavements on the urban heat island phenomenon : A scientific evolution analysis
    (2020) Carpio Martínez, Manuel; González Rojas, Alvaro; González Hormazabal, Marcelo Andrés; Verichev, K.
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    Nanoconcrete for Rigid Pavements: Abrasion Response and Impact on Friction
    (2014) González Hormazabal, Marcelo Andrés; De Oliveira Lima, Arthur; Tighe, Susan L.
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    Prediction model based on response surface methodology for the design of low-carbon cement pastes based on wheat straw ash and silica fume
    (2023) Bastías Concha, Bryan Rodrigo; Guindos Bretones, Pablo; González Hormazabal, Marcelo Andrés; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    La industria del cemento y el hormigón es responsable entre el 5% y 7% de las emisiones de CO2 antropogénicas mundiales, y se espera que sigan en aumento debido a la alta demanda de viviendas e infraestructuras. Por ello, una alternativa para mitigar las emisiones de CO2 es el uso de materiales cementicios suplementarios (SCM). Estos materiales se utilizan tanto en la producción de cemento, como in-situ, entre los más conocidos se encuentran cenizas volantes, humo de sílice, polvo de caliza, metacaolín, etc. Los subproductos agrícolas e industriales son viables como SCM con características físico-químicas que pueden beneficiar las propiedades del hormigón. Una limitación de los SCM es el hecho de que no todos están disponibles localmente por lo que es recomendable producir y utilizar los disponibles en cada lugar. Por otro lado, en Chile para el periodo 2022/2023 se estima aproximadamente 1.805.683 toneladas métricas de rastrojos de paja de trigo que puede reutilizarse y transformarse en ceniza de paja de trigo (WSA), un potencial SCM, el que según cada región que se encuentre varían sus propiedades. Sin embargo, estudios muestran que su incorporación en la matriz cementante no permite alcanzar el rendimiento mecánico de una pasta de cemento convencional. Para mitigar los efectos adversos que produce la incorporación de WSA a la matríz cementante, es que la incorporación de Silica Fume (subproducto industrial) puede compensar las pérdidas de resistencia, principalmente por su eficiencia puzolanica. En la presente investigación desarrollada con pastas cementantes híbridas, se analizó el comportamiento de la inclusión conjunta de WSA y SF con pruebas físicas, químicas y mecánicas para evaluar su desempeño, los rangos de reemplazo son de hasta un 20% y 10% respectivamente en peso. Los resultados muestran que para cualquier sustitución de cenizas de paja de trigo entre 0 y 20% en combinación con SF por encima de 5%, se reducen las pérdidas de resistencia a la compresión desde los 28 días de curado.
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    Rutilo en polvo y en adición a pasta de cemento : procesos fotocatáliticos para la descontaminación de agua
    (2021) Retamoso Llamas, Claudia Patricia; González Hormazabal, Marcelo Andrés; Escalona, Néstor; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    La contaminación del agua es un fenómeno asociado a los residuos descargados al ambiente.Actualmente se están investigando alternativas económicamente viables como los Procesosde Oxidación Avanzada (AOP inglés), en donde un material actúa como fotocatalizador yoxida los contaminantes en presencia de luz, en medio acuoso y gaseoso. Dentro de losmateriales fotocatalíticos se destaca el dióxido de titanio (TiO2) en tres fases cristalinasanatasa, rutilo y brookita. Las cuales tienen un máximo de absorción en la región UV, paraalcanzar la zona visible se ha investigado la modificación química con precursores metálicosy no metálicos, principalmente en la anatasa, que han llegado a la zona visible. Es importanteestudiar las características del rutilo y como mejorar su fotoactividad respecto a la eficienciaencontrada con anatasa. Otro desafío del TiO2 es el medio de soporte que lo exponga en unaamplia superficie; por esto el uso de materiales en base a cemento ofrecen una alternativacon una amplia superficie de exposición en la industria de la construcción. En estainvestigación se propone analizar la actividad fotocatalítica en una solución modelo de azulde metileno, de los materiales derivados de la arena de rutilo chilena y soportados en pastade cemento, buscando correlacionarlos con las propiedades fisicoquímicas, explicando los procesos de fotocatálisis heterogénea. Se emplearon diferentes técnicas de caracterizacióntales como difracción de rayos X (XRD inglés, espectroscopia de reflectancia difusa (DRSinglés), espectroscopia fotoelectrónica de rayos X (XPS inglés), entre otras. La fotocatálisisse realizó en reactores de cuarzo expuestos a luz artificial filtrada. Se caracterizaron ycorrelacionaron las propiedades superficiales del TiO2 rutilo con la actividad fotocatalíticadel material en polvo y soportado en pasta de cemento. Se obtuvo un 64% de efectividad enla descontaminación con rutilo nanométrico en polvo y 49% cuando está soportado en pastade cemento, aunque los resultados sugieren que al existir menor cantidad de rutilo en lasuperficie de la pasta de cemento es posible que la efectividad sea más alta cuando está enpasta de cemento que cuando se encuentra en polvo. Se recomienda posteriormente analizarla sustentabilidad del ciclo de vida para establecer la conveniencia del uso en la industria dela construcción.
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    Short/long term assessment of precast concrete block waste as a supplementary cementitious material: mechanical performance, hydration, and microstructure evolution
    (2025) Burbano García, Claudia Patricia; Lopez, M.; Araya Letelier, Gerardo Andrés; Silva Urrego, Yimmy Fernando; Zúñiga Rosales, Sebastián Alejandro; González Hormazabal, Marcelo Andrés
    The massive production of cement and concrete is projected to grow significantly, with cement alone accounting for 7 %–8 % of global CO2 emissions. Reducing the environmental impact of the cement industry is critical, and low-carbon cement blends incorporating supplementary cementitious materials (SCMs) valorized from industrial wastes are a promising near-term solution. Precast concrete block waste (PCBW), an industrial waste from precast concrete plants and masonry demolition, offers potential as an SCM. This study evaluates the effects of PCBW replacement (0 %, 10 %, 20 %, and 50 % by volume) in cement paste mixtures (CPMs) on hydration and mechanical performance over short (3 days) and long (90 days) terms. The evaluation included isothermal calorimetry, compressive strength, X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), differential thermogravimetric (DTG) analysis, and field-emission scanning electron microscopy. Predictive models using polynomial regression and support vector regression (SVR) were developed to estimate CPM compressive strength based on PCBW replacement levels and curing ages. Results showed that a 10 % PCBW replacement did not statistically affect CPM compressive strength, while 20 % replacement reduced it by 12 % at 90 days. XRD and FTIR analyses revealed high quartz and calcite content in PCBW, consistent with its chemical composition. DTG confirmed the low pozzolanic activity of PCBW compared to other SCMs. The predictive models demonstrated accuracy through 5-fold cross-validation. Using PCBW as an SCM up to 10 % is recommended to reduce environmental impacts without compromising mechanical performance.
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    Sound Absorption and Friction Properties of Nano-Lotus Leaf Coated Concrete for Rigid Pavement
    (2016) González Hormazabal, Marcelo Andrés; Safiuddin, Md.; Cao, Jingwen; Tighe, Susan
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    State-of-the-art report on use of nano-materials in concrete
    (2014) González Hormazabal, Marcelo Andrés
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    Sustainable decision-making through stochastic simulation: Transporting vs. recycling aggregates for Portland cement concrete in underground mining projects
    (2017) González Hormazabal, Marcelo Andrés; Navarrete, Iván; Arroyo Riquelme, Paz; Azúa, Gabriel; Mena, José; Contreras, Martín; CEDEUS (Chile)
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    The antioxidant effect of grape pomace in asphalt binder
    (2019) González Hormazabal, Marcelo Andrés
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    Towards a new high-performance Low-CO2 Lightweight concrete: designing the binder phase
    (2019) Mena Dassonvalle, José Luis; González Hormazabal, Marcelo Andrés; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    Concrete is the most used construction material in the world. The challenges of concrete are focused in its contribution to the productivity and sustainability in the construction industry. Compared to conventional concrete, lightweight aggregate concrete (LWAC) is of broad interest for the construction industry due to the reduced overall dead load and lower sizes of its structural elements, towards modular construction. However, the performance of LWACis generally delimited according to the properties of lightweight aggregate (LWA), thus enforcing a strict requirement for the cementitious matrix. In this research, synergistic supplementary cementitious materials (SCM) and particle packing modeling were used to develop high-strength low-CO2 pastes for LWAC. Physical and chemical contributions of SCM in blended pastes through mix design variables were analyzed. The physical contribution represented by water/cement (w/c) ratio was more significant in the low range of w/c (0.2 to 0.3), and the chemical contributions from SCM were moresignificant in the high range of w/c (0.3 to 0.4). The evidence from this research suggests that the implementation of a new approach that combines SCM replacements with a particle packing model, allow to develop a new low-CO2 cementitious matrix to be applied in high-performance LWAC, reducing up to 30% the carbon footprint and enhancing the mechanical properties