La nanotecnología aplicada a la industria de la Construcción permitirá la fabricación de nuevos materiales de construcción, más resistentes y dúctiles que el acero actual que se emplea en la construcción, manteniendo sus propiedades resistentes a temperaturas más altas y con una mayor resistencia a la corrosión, entre otras propiedades.
Los nuevos materiales cementíceos (hormigones, morteros…) tendrán una mayor resistencia a la fisuración, una mayor resistencia a compresión y a tracción y una mayor durabilidad; podrán ser también más impermeables.
Los nuevos materiales nanotecnológicos de construcción serán, también, más resistentes, ligeros y durables. Se fabricarán materiales con un mayor poder aislante y materiales más resistentes al fuego.
Los nuevos materiales serán más ecológicos y eficientes, fabricados con un menor consumo de energía y una menor emisión de gases como el CO2. Tendrán también la capacidad de eliminar elementos contaminantes existentes en la atmósfera, como el monóxido de carbono y los óxidos de nitrógeno, entre otros.
Los nanomateriales de construcción serán “inteligentes” con la capacidad de medir su estado de fisuración, su estado tensional y la deformación producida a lo largo de su vida útil.
Los nanomateriales de construcción abaratarán notablemente los costes de construcción y de explotación de las infraestructuras, estructuras y superestructuras. Su utilización incrementará también el nivel de seguridad de las construcciones, mejorando también su estética y confort, con un ahorro de energía muy notable, que contribuirá a alcanzar un desarrollo sostenido de la actividad humana.
Algunos nano materiales de construcción
El NanoHormigón:
El hormigón tradicional se puede convertir en un Nano-Hormigón por los siguientes procedimientos:
- Adición de Nano partículas al cemento
- Reducción de las partículas de cemento a nanopolvo de cemento
- Hibridación del Silicato Cálcio Hidratado (C-S-H)
- Incorporación de NanoRefuerzos: Nanotubos y NanoFibras
Métodos de fabricación con adición de Nano partículas al cemento:
- NanoSílice (n.SiO2)
- Nano Óxido de Titanio (n.TiO2)
- Nano Óxido Férrico (n.Fe2O3)
- Nano Óxido de Aluminio (Alúmina) (n.Al2O3)
- Nano partículas de Arcilla
La adición de Nano partículas al cemento influye muy notablemente en su proceso de hidratación, a todas las escalas: nano, micro y macro, de los compuestos químicos que se generan, modificando su estructura; esta influencia incluye la nano y la micro estructura del ( C-S-H ) gel , que tienen un efecto muy notable en la resistencia del hormigón a macro-escala.
Las Nano partículas rellenan los huecos entre los granos de cemento y entre los áridos y actúan como núcleos activos que incrementan la hidratación del cemento, por la gran reactividad de su superficie; mejoran sus propiedades resistentes, reducen su porosidad y la retracción del hormigón que causa su fisuración así como su posible posterior degradación.
La adición de Nano partículas incrementa también la cantidad de(C-S-H ) de alta densidad, presente en la pasta de cemento y disminuye las cantidades de hidróxido cálcico Ca (OH) 2 y la cantidad de ( C-S-H ) gel de menor densidad; la presencia en el hormigón de mayores cantidades de ( C-S-H ) gel de muy alta densidad, incrementa la resistencia a la disolución del carbonato cálcico de la matriz del hormigón.
La fabricación de nano productos cementantes (nano binders ), compuestos, mayoritariamente, por productos minerales finamente pulverizados como: las cenizas volantes, el humo de sílice, el meta caolín , la nano sílice ,con la adición de un 20%-30% de cemento portland finamente pulverizado ,para rellenar los huecos entre las partículas de los aditivos minerales, permitirá disponer de nano productos de un mayor poder cementante y de materiales cementíceos de propiedades muy superiores a las de los cementos actuales. Estos nuevos nano productos cementantes reducirán significativamente las emisiones de CO2, producidas en la fabricación del cemento portland con menor consumo de energía; reducirán también el consumo de las materias primas tradicionales, principalmente calizas(limestone) y la reducción declinker de cemento portland. Como consecuencia de las mejores propiedades de los nuevos nano materiales cemetíceos, se reducirá la fabricación y el consumo de cemento portland; este conjunto de acciones contribuirá a mejorar globalmente la sostenibilidad de la industria de la construcción en los próximos años.
Propiedades de los hormigones Nanotecnológicos según el tipo de Nano partícula añadida
El NanoHormigón tiene las partículas de cemento de un tamaño <500 nanometros
Se puede decir que el Hormigón es un producto nanotecnológico cuando se disponga de herramientas químicas o mecánicas para controlar los nanoporos existentes y el emplazamiento de los productos de( C-S-H ) gel.
- 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.
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 Youngpor el elevado módulo delos 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 auto chequeo, en tiempo real, de su estado de fisuración, de su estado tensional y de su deformación durante su vida útil.Los nanomateriales tienen la capacidad de incrementar muy notablemente las propiedades de los materiales cementícios, por su elevada superficie específica (hasta 600m²/g) y por su elevado índice de esbeltez (>1000), con la potencialidad de eliminar, prácticamente, la fisuración autógena que se produce en los hormigones y morteros durante el proceso de endurecimiento, distribuyendo las tensiones generadas por toda la masa de la matriz cementícea.
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