Tecnología y productos para nanoconcretos

Desde hace mas de 150 años al hormigón tradicional, hecho de cemento tipo portland, se le han puesto aditivos para mejorarle propiedades o facilitar su manejo en el sitio de la obra.

Con la irrupción de la nanotecnología este campo se abrió a una amplia gama de posibilidades, que en el curso de los próximos años cambiarán totalmente el mercado de los productos especiales para el concreto.

¿Que es un nano-concreto?

Es el resultado de la aplicación de nanotecnología al proceso de producción de un hormigón, que tiene el propósito de proporcionarle propiedades especiales o mejorar su calidad, resistencia o durabilidad. Esto se hace añadiendo nanoparticulas especiales al agente de cementación utilizado, o bien, empleando directamente un cemento cuyas partículas hayan sido reducidas a una escala nanométrica.

En términos generales estos nanomateriales llenan los vacíos que quedan entre los áridos y el cemento que componen la mezcla, actuando como un núcleo activo que mejora la hidratación del agente cementante, a la vez que reduce la porosidad del concreto producido y mejora su resistencia física, disminuyendo la retracción, y por ende la aparición de fisuras y su degradación.

Aplicaciones generales

Hoy, el nanoconcreto se emplea fundamentalmente para la producción de acabados finos y especiales, en áreas donde se requiera una resistencia mayor al desgaste o para morteros de gran adherencia, que necesiten fijarse a superficies poco porosas.

Con la aplicación de nanoparticulas especiales también se emplea para conseguir morteros autolimpiantes, repeler la pintura de los grafitis, evitar el paso del calor o ser completamente antireflejos, entre otras especialidades.

Iglesia del Jubileos en Roma - Nanoconcreto

La Iglesia del Jubileo de Roma mantiene siempre su color blanco brillante debido a su friso nano-estructurado de dióxido de titanio.

Estos recubrimientos con nanopartículas incorporadas han sido desarrollados para que se especialicen en alguna función muy específica, como el efecto autolimpiante de los nanoconcretos en base a partículas de dióxido de Titanio (TiO2), capaces de romper y desintegrar la suciedad orgánica a través de una poderosa reacción catalítica, y que debido a sus propiedades hidrófilas, permiten que el agua de lluvia se extienda uniformemente sobre la superficie y lave esa suciedad.

Formas de producción de nanoconcretos

Hay distintos maneras de fabricarlos y, de acuerdo al método y nanomaterial utilizado, pueden tener propósitos muy diferentes.

Hibridación del silicato de calcio hidratado

El silicato de calcio hidratado o CSH es uno de los principales compuestos del cemento portland, responsable de la resistencia mecánica que los distingue. En el proceso de hibridación se modifica la estructura del CSH insertando nano moléculas orgánicas en su estructura o "nanomoléculas invitadas" en los puntos en que haya defectos y espacios entre capas.

Empleo de un nanocemento

Un nanocemento es básicamente un Portland hecho de partículas que miden menos de 500nm. Se obtienen por la fragmentación de clinker convencional o a través de síntesis química, y ya están disponibles comercialmente, aunque su calidad es variable.

Los nano concretos obtenidos por este método se utilizan generalmente como revestimientos, ya que su capacidad de adhesión es excelente, pero también para obtener un acabado mucho mas lizo y delicado, y una tonalidad diferente a la de los morteros convencionales.

Adición de nanopartículas al cemento

Diferentes tipos de nanoparticulas se mezclan con el cemento o bien se añaden junto con el resto de agregados con el proposito de dotar de propiedades especiales (y a menudo muy especificas) al hormigón fabricado. Para la producción de nanoconcreto por este método las partículas mas utilizadas son:

  • Nano-óxido de Titanio (o dióxido de titanio): TiO2.
  • Nano-óxido Férrico (trióxido de dihierro): Fe2O3.
  • Nano-óxido de aluminio (alúmina): Al2O3
  • Nano-partículas de Arcilla.
  • Nano-sílice o nanosílica.

Adición de nanofibras y nanotubos

Utilizando nanofibras y nanotubos de carbono se puede mejorar sustancialmente las propiedades mecánicas de los concretos, del mismo modo que el acero en las vigas y columnas, pero a un nivel nanométrico.

Por otro lado, en el caso de los nanotubos, gracias a sus propiedades mecánicas, electrónicas y químicas, es posible conferir a los hormigones capacidades especiales de monitorización (rastreo de fallos, de su estado tensional ó de deformaciones, incluso autochequeo) en tiempo real, lo que se ha dado por llamar estructuras inteligentes.

Los nanosensores incorporados al hormigón como un "agregado inteligente" permiten controlar y/o monitorear la condición ambiental y el desempeño de las estructuras o materiales, verificando entre otros aspectos como:

  • Humedad / Temperatura
  • Resistencia
  • Corrosión
  • Fallas y grietas
  • Tensiones internas

Estos indicadores pueden proporcionarnos una indicación precoz de la salud de la estructura antes de que se produzca un fallo.

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