Nano hormigón
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Nano hormigón es un hormigón hecho con partículas de cemento Portland que son menos de 500 nm como un agente de cementación.
Sumario
Introducción
La nanotecnología es una de las áreas de investigación más activas, que tiene amplias aplicaciones en casi todos los campos. Como el hormigón es el material más fácil de usar en la industria de la construcción, ha sido necesario mejorar su calidad. Se han mejorado las propiedades del hormigón mediante la adición de nanopartículas lo que ha representado una mejora significativa sobre el hormigón convencional..
Definición
Nano hormigón es un hormigón hecho con partículas de cemento Portland que son menores de 500 nm como un agente de cementación. Actualmente los tamaños de partícula de cemento van desde unos pocos nanómetros hasta un máximo de alrededor de 100 metros micro.
Métodos de fabricación
El hormigón tradicional se puede convertir en un Nano-Hormigón por los siguientes procedimientos:
1. Adición de Nano partículas al cemento
2. Reducción de las partículas de cemento a nanopolvo de cemento
3. Hibridación del Silicato Cálcio Hidratado (C-S-H)
4. Incorporación de NanoRefuerzos: Nanotubos y NanoFibras
Adición de Nano partículas al cemento
• Nano Sílice (n.SiO2)
• Nano Óxido de Titanio (n.TiO2)
• Nano Óxido Férrico (n.Fe2O3)
• Nano Óxido de Aluminio (Alúmina) (n.Al2O3)
• Nano partículas de Arcilla
Reducción de las partículas de cemento a nanopolvo de cemento
Hay dos procedimientos:
B.1.- Conminución de alta energía del clinker de cemento Portland (top-down)
B.2.- Síntesis química (bottom-up)
Hibridación C-S-H
El proceso de hibridación modifica la estructura del silicato cálcico hidratado (C-S-H) del cemento por dos procesos diferentes:
1) Insertando nano moléculas orgánicas en la estructura del ( C-S-H ) gel.
2) Insertando” nanomoléculas invitadas” para establecer enlaces covalentes con la estructura del ( C-S-H ) gel. e insertando “nanomoléculas invitadas” en los lugares de la cadena del ( C-S-H ) gel, en los puntos que tengan defectos y en los espacios entre capas.
Incorporación de NanoRefuerzos: NanoTubos y NanoFibras
Los hormigones NanoTecnológicos se fabrican también incorporando nanotubos o nanofibras de carbono (CNTS, CNFS). Estos nanomateriales, por sus extraordinarias propiedades mecánicas, también electrónicas y químicas, pueden incrementar las propiedades mecánicas de los materiales cementíceos, como el módulo de Young por el elevado módulo de los nano tubos de carbono (1,0 TPa ) y la resistencia a tracción; además, pueden conferir a los materiales cementíceos otras importantes propiedades, como: servir de escudo de campos electromagnéticos y la capacidad de convertirlos en materiales “inteligentes, pudiendo realizar un autochequeo, en tiempo real, de su estado de fisuración, de su estado tensional y de su deformación durante su vida útil.
Propiedades de los Nano Hormigones
• Procesado a temperatura ambiente.
• Resistencia al calor (>600ºC).
• Hacia la ausencia de la fisuración autógena.
• Disminución drástica del CO2 en su fabricación.
• Resistencias iniciales y finales a compresión y tracción más elevadas.
• Buena trabajabilidad.
• No es necesario el uso de superplastificantes.
• Mayor resistencia a la segregación.
• Mayor aceleración de la hidratación.
• Mejor trabazón entre los áridos y la pasta de cemento.
• Incremento de la tenacidad y de las resistencias al corte, a tracción y a flexión.
• Muy buena compatibilidad química con los nanotubos de carbono para fabricar “el hormigón inteligente”.
• Mayor durabilidad.
Razones para usar la nanotecnología en el hormigón
• Mejora las propiedades de los materiales a granel.
• Por la capacidad de controlar o manipular los materiales a escala atómica.
• Ataque en Nano escala ASR (Reacción silicato de metal alcalino)
• Para obtener los productos finales más delgados y de más rápido tiempo de fraguado.
• Por la relación entre el Costo y la efectividad.
• La disminución de los niveles de contaminación del medio ambiente
Ventajas
• Las nano partículas bien dispersadas aumentan la viscosidad de la fase líquida, mejorando la resistencia a la segregación y la trabajabilidad del sistema.
• Acelera la hidratación.
• Mejor vínculo entre agregados y la pasta de cemento.
• Mejora de la tenacidad, el cizallamiento, la resistencia a la tracción y a la flexión del hormigón
Alcance
• Si el cemento Portland puede ser formulado con partículas de cemento de tamaño nanométrico, se abrirá un gran número de oportunidades.
• El cemento no sólo será más económico que los polímeros orgánicos, también será resistente al fuego
• Un número de investigaciones se han llevado a cabo para el desarrollo de hormigón inteligente utilizando fibras de carbono. Esto se convertirá en una realidad con nano- tubos de cemento debido a que los nano-carbono son mucho más eficaces que las fibras de carbono. El espesor del material compuesto se puede reducir a micras, por lo tanto puede ser fabricado.un material compuesto de cemento flexible e inteligente
