Andrea Carolina Cango Cango y Lucía Alexandra Chalán Cabrera

Escuela de Bioquímica y Farmacia, Universidad Técnica Particular de Loja, Apartado 11-01-608, Loja, Ecuador

(Fecha: 21 julio, 2010)

RESUMEN:

La nano-estructura de los edificios y puentes, revela que el cemento es su principal componente y que

mediante rayos x de dispersión este está constituido por nano-cristales de 3,5 nanómetros de tamaño.

La reología de la pasta auto-compactante, se encuentrafunción de las dosificaciones de cemento,caliza,

superplastificante y agua.

El material metacaolinico, producto del calentamiento de la arena caolinica a 650 °C, contiene entre un31,5 y

un 40% de metacaolinita, ilita, moscovita,cuarzo y feldespato. La arena metacaolínica(MK-1) es un material

puzolanico, que podría utilizarsecomo adición al cemento y en la preparación demorteros.

INTRODUCCIÓN:

Las suspensiones de partículas en líquidos son la

base para materiales de la matriz de procesos y

aplicaciones sorprendentes de la importancia

tecnológica y científica. Las partículas

desempeñan el papel decargas o modificadores

reológicos y su influencia puede sercuantificado en

su totalidad en términos de características

macroscópicas.

El concreto es la sustancia más ampliamente

utilizada en la tierra, además de agua, sin

embargo, la estructura básica de su "pegamento"

sigue siendo desconocido. En la revista Physical

Review Letters 14 de mayo, informan los

investigadores en estudios de rayo X de dispersión

que el cemento está compuesto de nano-cristales

de 3,5 nanómetros de tamaño. Una mejor

comprensión de esta estructura ayuda a la

comprensión y al diseño de algo más fuerte, más

duradero, y más respetuoso con el medio

ambiente.De dos fases se compone el hormigón:

una fase fluida (pasta) y unafase solida (cociente

entre grava y arena fija). Las propiedadesauto-

compactantes derivan necesariamentede la pasta,

los estudios de formulación se basan, en la pasta y

susconstituyentes. Se estudia la reactividad dela

arena calcinada (su potencial puzolanicidad) y el

comportamientode sistemas de cemento Portland

y arena metacaolinica (PCMK). La hidratación y

evolución de lasmezclas y morteros PCMK se

evaluó en función del calorde hidratación, de las

resistencias mecánicas y de laestructura porosa de

los materiales finales.

LA NANOESTRUCTURA DE LOS

EDIFICIOS Y PUENTES

El concreto es la sustancia más ampliamente

utilizada en la tierra, además de agua, sin embargo,

la estructura básica de su "pegamento" sigue

siendo desconocido. Ahora, en la revista Physical

Review Letters 14 de mayo, en estudios de rayos X

de dispersión los resultados muestran que el agente

principal de unión en el cemento está compuesto

de nano-cristales de 3,5 nanómetros de tamaño.

El hormigón contiene tres ingredientes principales:

un material de agregado (por ejemplo, grava),

cemento y agua. El cemento Portland es el tipo de

cemento más común, una mezcla de polvo de

calcio, silicato, y varios iones metálicos. Cuando el

polvo de cemento se mezcla con agua y agregados,

poco antes de su uso en una obra, comienzan las

reacciones químicas que, en definitiva endurecer el

cemento en una matriz sólida que contiene el

hormigón. El calcio-silicato-hidrato (CSH) es el

producto vinculante más importante de estas

reacciones químicas. La producción de hormigón

opera a gran escala, y por cada tonelada de

cemento Portland, cerca de una tonelada de

dióxido de carbono se emite a la atmósfera. Así

que los investigadores han estado tratando de

diseñar procesos para fabricar cemento más fuerte

y duradero, para usar en definitiva, menos del

misma. La estructura de CSH no ha sido

determinada, aunque el trabajo anterior ha

señalado la presencia de un bloque de construcción

a escala nanométrica de algún tipo.

El patrón de interferencia de la CSH sintéticas no

mostró picos agudos, lo que sugiere que no hay

grandes y bien ordenado cristales de autos. Pero el

patrón parecía similar a la de la tobermorita

minerales, que había sido sugerida por otros

investigadores como una estructura CSH posible.

Resultados sugieren CSH podría estar formado de

nanocristales densamente 3,5 nanómetros de

tamaño, con cada uno de nanocristales bien

ordenada similar a tobermorita; también indican

que una ligera flexión de los planos de Ca-O puede

ser responsable de limitar el crecimiento de estos

cristales de tales tamaños pequeños.

AGUJERO MICRO-/NANO-ESTRUCTURAS

Agujero micro-/nanostructures posean estas

mismas característicascomo de baja densidad, alta

relación superficie-volumen y bajacoeficientes de

expansión térmica y el índice de refracción quelos

hacen atractivos para aplicaciones que van del

catalizadorapoyo, recubrimientos antireflejos

superficie, y recargablebaterías. Su capacidad para

encapsular materiales sensiblestales como la

terapéutica, marcadores fluorescentes, y sensible

sobre el terrenoagentes ha sido explotado por

muchos grupos para la entrega de drogas

y proyección de imagen biomédica. El enorme

desarrollo en la síntesis de partículas huecas ha

hecho avanzar enormemente nuestra capacidad

para ajustar suspropiedades mecánicas, ópticas,

eléctricas, químicas, y otros.

La gran parte del espacio vacío en estructuras

huecas ha sido utilizado con éxito paraencapsular y

controlar la liberación de materiales sensibles,

tales comomedicamentos, cosméticos, y el

ADN.Del mismo modo, el espacio vacío en el

agujero de estas partículas se ha utilizado para

modular el índice de refracción, densidad menor,

aumento de la superficie activa para la catálisis,

mejorar la capacidad para resistir partículas

cambios cíclicos en volumen, ypara ampliar la

gama de marcadores de imagen adecuada para

principios dedetección de cáncer.

Estos avances han catalizado la exploración a su

vez en un crecimientolista de aplicaciones, que por

su propia cuenta sin duda merecen unarevisión

prevista al efecto.

PASTA AUTO-COMPACTANTE

El principal parámetro para la elección de los

materialeses su abundante disponibilidad y su

moderado costo.El cemento utilizado es un CPJ-

CEMII/A-P,el cual contiene menos de un 20% de

puzolana natural.El super-plastificante. Es un

producto no cloradoformado a base de un co-

polímeroacrílico en forma líquida,conteniendo un

40% de extracto seco, de densidad1.085 g/cm3 y

un pH de 4,5. Se ha demostrado en

diferentesestudios (1-2) que es posible elaborar

algunoshormigones auto-compactantes sin el uso

de un agenteplastificante. Estudiando la pasta de

cemento, sería posible prever el

comportamientodel hormigón constituido con ella.

El porcentajede componentes (cemento + piedra

caliza) se mantieneconstante y la cantidad máxima

de super-plastificanterecomendada por el

fabricante es del 3%.Arena metacaolinica es el

Material prometedor como adición al cemento

Portland.

La mezcla de pasta puede ser seca y dura (Figura

2a), cuando se confecciona con una cantidad de

agua insuficiente y una tasa de piedra de caliza

incorporada importante (F (piedra caliza) = 30% y

E(agua)/L(cemento + piedra caliza) = 0,22). La

pasta está formada pero no puede fluir (2b). Por el

contrario, en otros casos se constato que la pasta

puede fluir pero presenta una capa blanca (2c),

sinónimo de segregación entre la fase solida y la

fase liquida que constituye la pasta. También

puede darse la situación de que la pasta esta bien

formada pero la segregación pueda observarse

mediante la medida del escurrimiento y la

aparición de burbujas. Muestra una mezcla bien

formada y homogénea, obtenida con unas medidas

de los diámetros de escurrimiento y un tiempo de

flujo determinados(2d).

ARENA METACAOLINICA: MATERIAL DE

ADICION AL CEMENTO PORTLAND

El Cemento Portland CEM I 42.5 R y arena

metacaolinica (MK-1). El PC se mezclo con MK-1

endistintas proporciones en peso; y en

proporciones diferentes para las mezclas de

PCMK-1 en el caso de los morteros PCMK-1.

También se fabricaron una pasta y un mortero de

PC de referencia (100% de PC).La arena MK-1

tenía un contenido en metacaolinita del 36% en

peso.

Se estudiaron dos sistemas de materiales: el

cemento Portland de referencia (PC) y las mezclas

compuestas por PC y arena metacaolinica (MK-1)

o sea PCMK-1. Las mezclas PCMK-1 no

constituyen pastas de cemento típicas debido a la

presencia de cuarzo (SiO2) procedente de la arena;

la única pasta es la elaborada con el PC y agua.

Las mezclas de PCMK-1 y las pastas de referencia

de PC se prepararon utilizando una relación

agua/solido (w/s) constante de 0,5. Las mezclas y

pastas se mezclaron con la misma amasadora

mecánica que los morteros

CONCLUSIONES:

La composición de lapasta optima, la cual, añadida

a las particulas proporcionaun hormigón con

propiedades auto-compactantes.

El enorme desarrollo en la síntesis de partículas

huecas ha hecho avanzar enormemente nuestra

capacidad para ajustar suspropiedades mecánicas,

ópticas, eléctricas, químicas, y otros.

La arena metacaolinica (MK-1)es un material

puzolanico con una puzolanicidadsimilar a la de un

metacaolin puro. La arena metacaolinica ha

resultado ser unaadicion puzolanica prometedora.

BIBLIOGRAFÍA:

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