Tesis De La Microsílice Y El Nanosílice

NanoSílice como active del Concreto

El óxido de silicio (IV) o dióxido de silicio (SiO2) es un compuesto de silicio y oxígeno, llamado comúnmente sílice. Es uno de los componentes de la arena. Una de las formas en que aparece naturalmente es el cuarzo.

Este compuesto ordenado espacialmente en una red tridimensional (cristalizado) forma el cuarzo y todas sus variedades. Si se encuentra en estado amorfo constituye el ópalo, que suele incluir un porcentaje elevado de agua, y el sílex.

Nano (símbolo n) es un prefijo del Sistema Internacional de Unidades que indica un factor de 10-9. Como por ejemplo nanosegundo.

Confirmado en 1960, viene del griego νάνος, que significa enano.

-NanoSílice: Son pequeñas partículas de oxido de silicio La nanosílice consiste en nanopartículas de sílice modificadas químicamente para permitirles estar en solución, ser estables, tener aún mejores propiedades que la microsílice, y con la ventaja adicional de no contaminar; ni al medio ambiente ni a los operadores, y de carecer de sus desventajas de aglomeración y retracción. Aparte de su alta superficie efectiva de reacción, la clave de su gran desempeño en comparación con la microsílice, es su mayor reactividad química.

Concreto a escala nanométrica

El concreto es un material poroso, con diferentes tipos de poros, generados por los vacíos de aire que queda atrapado en el proceso de mezclado, estos vacíos pueden ser de gran tamaño, arriba de algunos milímetros de diámetro para los “poros capilares”, los cuales son esencialmente espacios o cupados por agua después del mezclado; hasta poros a escala nanométrica los cual es existen en algunos productos de hidratación generados por la reacción química cemento-agua. A esta nanoescala entonces, se produce el proceso de hidratación e interacción entre el calcio y silicatos, cuyo producto es en definitiva el que “pega” las diferentes capas de concreto y mortero, y lo convierte en una estructura monolítica, es por ello que se dice que “ambos (concreto y mortero) de alguna manera son materiales a nanoescala”

Conocimiento en detalle

Hay principalmente dos modelos microestructurales que han sido desarrollados a escala de la pasta de cemento (micrómetros o menos) y a escala del concreto (milímetros). Para la pasta de cemento, se usa un modelo celular automatizado, el cual opera mediante una imagen digital tridimensional de partículas de cemento en multifase. La información a partir de las partículas es obtenida mediante un microscopio de barrido y escaneo de neutrones y análisis de Rayos X muestran las distribuciones espaciales para: a) el calcio, b) el silicio, c) el aluminio. Se destaca que el aluminio solo aparece en las capas intersticiales, conectando principalmente los granos de calcio y silicio. Este modelo es válido para cualquier tipo de hidratación de cemento que se desarrolle correctamente. La información de los Rayos X es usada para identificar la distribución espacial de los componentes químicos de un cemento estándar a nivel de partículas.

A escala milimétrica se han usado modelos para predecir de una manera exitosa la difusividad de iones en los espacios porosos del concreto (en este caso). La distribución de los agregados a escala de partículas es obtenida a partir de estos modelos, se puede apreciar de lo anterior que la matriz de pasta de cemento es alterada por la presencia de los agregados, los cuales son generalmente más porosos que la matriz de pasta.

Este tipo de modelación, usa partículas esféricas, los cuales son adecuados para algunas propiedades como la “difusión iónica”, donde los agregados tienen cero propiedades al ser comparados con la matriz de pasta de cemento. En este caso, se

aprecia que las formas hacen muy poca diferencia. Sin embargo, muchas otras propiedades tales como la reología del concreto en

estado líquido y la elasticidad en estado sólido tienen una dependencia respecto a la forma de los agregados.

A escala nanométrica, el concreto ha sido objeto de trabajos de modelación a través de pruebas experimentales con bastantes similitudes entre las predicciones de 25 los modelos y los resultados experimentales. Un importante desarrollo en ésta área ha sido el uso de técnicas de Dinámica Molecular para analizar la interacción de varios iones con superficies resultantes del proceso de hidratación del cemento. Esta aplicación puede abrir el camino a la escala atómica, de manera de comprender y controlar a cabalidad las estructuras de concreto. Al igual que los criterios anteriores, podemos caracterizar al hormigón como un material poroso, debido a “burbujas” de aire, que son porosidades a escala nanométrica producidas por la reacción química cemento-agua. A partir de estos poros a nanoescala hay un control del producto de la hidratación calcio-silicato-hidratos la cual es el principal pegamento que une al concreto.

Concreto con nanosílice

Como se menciona anteriormente un nanomaterial correctamente diseñado y desarrollado produce resultados mejores y más económicos que los materiales tradicionales, gracias a la estabilización y refuerzo de propiedades de la materia a un nivel mil veces más pequeño que el antiguo nivel: “micro” (0.000001 mt.).

Estudios relacionados al concreto

con nano partículas de sílice

Las propiedades mecánicas de morteros de cemento con nanopartículas de sílice han sido analizadas y los resultados experimentales mostraron aumentos en las resistencias a compresión y flexurales de morteros que contienen estas nanopartículas. Más aun, la resistencia de los morteros de cemento con nanopartículas fue mayor que la resistencia de los morteros con silicio en polvo.

Además estudios SEM indican que las partículas de nanosílice proporcionaron el llenado de los poros y disminuyeron el contenido de hidróxido de calcio dentro de los productos de la hidratación. Son estos los efectos que producen la mejora en las propiedades mecánicas de los morteros de cemento con nanopartículas.

Estudios de laboratorio de grandes volúmenes de “cenizas volátiles” (flyash) de hormigón de alta resistencia que incorporan nanosílice fueron realizados por investigadores, estos estudios de los procesos de hidratación confirman que la actividad puzolánica de la ceniza volátil puede ser significativamente mejorada por la aplicación de este material. Se concluyo que el uso de nanosílice llevo a aumentar la resistencia última de altos volúmenes de hormigón a temprana edad. El hormigón desarrollado con nanosílice tiene una resistencia un 81% superior al ser comparado al hormigón normal. La resistencia del

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