Publico hoy el artículo de la Arq. Mariana Rincón sobre la utilización de la nanotecnología en el mejoramiento de materiales aplicados en el sector de la construcción como el cemento, lo que da origen a nuevos materiales constructivos.
LA
NANOTECNOLOGÍA EN EL CONCRETO
Arq. Mariana Rincón
C.I. 21.164.522
La aplicación de la Nanotecnología
permite contar con materiales que hacen la construcción más eficiente y
sostenible, reduciendo los costos a largo plazo y menor agresividad
medioambiental. Los nano materiales constructivos son de mayor resistencia
mecánica, mayor durabilidad, más ligeros, de mayor poder aislante, más
impermeables y de una mayor resistencia al fuego.
La Nanotecnología puede hacer
posible también la fabricación de materiales inteligentes, que indican su
estado tensional o de fisuración en tiempo real, la auto reparación (self
healing) y las propiedades derivadas del efecto foto catalítico, la auto limpieza
(self cleaning) y la neutralización de partículas contaminantes en la atmósfera
como los óxidos de nitrógeno (NOx, SOx, CO y COVx), entre otros; estas propiedades
contribuyen a incrementar los niveles de seguridad durante la construcción y
durante la vida útil de los edificios y de las obras de infraestructura.
El concreto es el material de
construcción que más se utiliza actualmente; su componente principal es el
cemento que constituye la matriz aglomerante del concreto. La Nanotecnología
puede contribuir a mejorar las propiedades del cemento a partir de un nuevo
nano clinker, fabricado con nano materiales pulverulentos obtenidos de las
materias primas tradicionalmente utilizadas en su fabricación.
La conminución, a un tamaño
nano métrico de los minerales que componen la materia prima: óxidos de calcio,
de silicio de hierro y aluminio, principalmente; será un proceso de eficiencia
creciente en un futuro. En la actualidad es posible reducir el tamaño de los
granos de cemento a 200-300nm mediante un método físico-mecánico, por vía
húmeda, utilizando perlas esféricas de ZNO2 que se mueven en etanol a 3600 rpm
durante seis (6) horas. Las nano partículas del cemento cambian la hidratación y
sugieren una diferente cinética de la reacción, manteniendo una termodinámica
similar. La reducción a tamaño nano métrico de los granos de cemento,
incrementa drásticamente la reactividad temprana del cemento. La reducción de
la temperatura de clinkerización (de 1470° a 1200°) permite una reducción de la
emisión de CO2 y del consumo de energía.
El nano cemento obtenido del
nano Clinker, será un cemento más reactivo químicamente y estará formado por
partículas sólidas multifase de nano cristales con capacidad de modificar la
velocidad y el grado de hidratación del cemento, así como la micro estructura
de la pasta de cemento y, en consecuencia, de mejorar sus propiedades físicas y
químicas.
En la fabricación de los
nano cementos se utilizarán nano partículas como activadores y catalizadores,
para rebajar la temperatura de la clinkerización y diversos tipos de nano
puzolanas, en determinadas proporciones, para fabricar cementos compuestos,
binarios, ternarios o cuaternarios, con objeto de reducir la cantidad de
Clinker en el nano cemento fabricado, utilizando nano materiales alternativos
como: cenizas volantes, escorias de horno alto, arenas de fundición, cenizas de
residuos de industrias papeleras, residuos industriales, productos cerámicos y
otras materias primas con contenidos bajos en carbono como los basaltos y los
minerales de boemita AlO (OH), principal constituyente de la bauxita.
Los cementos
nanotecnológicos serán materiales ecológicos(eco-frienly); se utilizarán en su
fabricación fuentes alternativas de energía como la madera, los aceites y
pinturas, los fertilizantes, la biomasa, las basuras y otras energías como la
solar ;se utilizarán también en la fabricación del Clinker, en sustitución de
las materias primas tradicionales, puzolanas, humo de sílice, subproductos
industriales amorfos (IBP) procedente del reciclado de vertederos, utilizando
la técnica de la fragmentación electrodinámica.
En la fabricación de los
nuevos cementos se sustituirá, en la mayor medida posible, el Clinker del cemento
por materiales cementíceos suplementarios (SCM) como: cenizas volantes,
escorias de horno alto, humo de sílice, cascarillas de arroz, micro sílice y
nano sílice…debidamente activadas. (Ver gráfico 1).
Gráfico 1. Principales materiales cementíceos
suplementarios
El desarrollo de nuevas técnicas de comminución más
eficientes, combinadas con el desarrollo de nuevos activadores químicos
alcalinos más potentes, harán posible disponer de puzolanas con una reactividad
química muy elevada, que permita incrementar el porcentaje de sustitución del
cemento utilizado frecuentemente por puzolanas super activadas, hasta valores
del 70% y aun hasta del 100%.
La adición de nano partículas al cemento tiene la
potencialidad de mejorar las propiedades de los materiales cementíceos por su
mayor reactividad química, consecuencia de su elevada área superficial
disponible para reaccionar a nano escala con las partículas próximas presentes
en la pasta de cemento en proceso de hidratación.
