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.