Hormigón nanoestructurado para una mayor durabilidad y rendimiento.

Resumen de resultados

Todos los experimentos revelan los efectos positivos del aditivo en el rendimiento general del hormigón. Este aditivo puede aplicarse tanto a hormigón de granulación natural como a hormigón reciclado.

Los resultados esenciales se resumen a continuación:

• • Mejora de la resistencia a la compresión del hormigón después de 28 días hasta 20% en comparación con placebo
  • Mejora temprana de dicha resistencia, reduciendo así el tiempo de retracción de aproximadamente 20%.
  • De este modo, se reducirá la asignación de cemento, lo que contribuirá a reducir significativamente los costes.
  • Gracias al efecto de interacción y a la compactación superior, ya no se detectan poros optoelectrónicamente en el material de construcción, lo que resulta en una menor higroscopicidad y una mayor durabilidad.
  • Una compactación superior permite una menor cantidad de microfisuras y limita la migración de las mismas.
  • Mayor durabilidad gracias a una matriz compacta que protege contra agentes destructivos.
  • No se detectaron efectos de la reducción.
  • La superficie bastante lisa permite, en particular, la fabricación de hormigón visto.
  • Eflorescencia de cal muy reducida
  • Autocompresión altamente efectiva

En resumen, certifico que la nueva mezcla... es altamente potente para lograr una matriz más compacta, un fortalecimiento/compactación superior y más rápido, una resistencia a la compresión final mejorada, lo que proporciona una mayor durabilidad del producto final.

Determinación de la resistencia de losas de hormigón con aditivo NTS (también conocido como Renolith) – Informe de ensayo n.º 875-11-006, 2011

La resistencia de las losas de hormigón armado y sin armar se determinó en el Instituto de Ingeniería Estructural de la Universidad de Recursos Naturales y Ciencias Aplicadas de la Vida de Viena. El objetivo era comprobar el efecto de mejora de la resistencia del aditivo polimérico NTS® (NanoterraSoil) [también conocido como Renolith].

Se analizaron un total de cinco mezclas diferentes. Se fabricaron 24 probetas de losa de hormigón de aproximadamente 500x500x80 mm. Para todas las probetas se utilizó hormigón estándar.

Las muestras se ensayaron en una configuración de flexión de tres puntos de tramo corto, como se muestra en las imágenes del modelo de elementos finitos a continuación. Las áreas rojas representan esfuerzos de compresión y las áreas verdes, esfuerzos de tracción. El modelo predijo que, al aumentar la carga en la placa de aplicación de fuerza, se forma un arco de compresión en la zona inferior, que se mantiene en equilibrio mediante un puntal de tracción. Si el hormigón ya no puede absorber estos esfuerzos de tracción debido a su resistencia a la tracción relativamente baja, se produce fisuración y los esfuerzos se redistribuyen hasta que se produce la falla total.

Numerosos estudios han explorado las posibles aplicaciones de los nanomateriales en el hormigón. A continuación se citan varios ejemplos.

Sobolev et al. 2012 Se analizaron los efectos beneficiosos de la nanotecnología para la mejora del rendimiento del hormigón:

El hormigón puede ser nanoestructurado mediante la incorporación de bloques de construcción u objetos de tamaño nanométrico (por ejemplo, nanopartículas y nanotubos) para controlar el comportamiento del material y añadir propiedades novedosas, o mediante el injerto de moléculas en partículas de cemento, fases de cemento, agregados y aditivos (incluidos aditivos de tamaño nanométrico) para proporcionar funcionalidad superficial, que puede ajustarse para promover interacciones interfaciales específicas. La nanopartícula es el bloque de construcción elemental en nanotecnología y está compuesta por hasta miles de átomos combinados en un cúmulo de 1 a 100 nm. Una reducción de tamaño proporciona una excepcional relación superficie-volumen y cambios en la energía superficial, la química superficial y la morfología superficial de la partícula, alterando sus propiedades básicas y reactividad. Se ha demostrado que las nanopartículas mejoran significativamente el rendimiento mecánico de diversos materiales, incluidos metales, polímeros, cerámica y compuestos de hormigón. La nanosílice (nanopartículas de dióxido de silicio, nano-SiO₂), por ejemplo, ha demostrado mejorar la trabajabilidad y la resistencia en hormigones de alto rendimiento y autocompactantes.

Hosseini et al. 2009 Se investigó el uso de nano-SiO2 para mejorar la microestructura y la resistencia a compresión del árido de hormigón reciclado (RCA). La resistencia de las muestras producidas con áridos reciclados gruesos fue menor que la de las mezclas de control. El principal factor de reducción de la resistencia del hormigón con áridos reciclados es la presencia de mortero antiguo adherido a estos, ya que la resistencia del mortero es mucho menor que la de los áridos naturales. Los resultados de las pruebas confirmaron claramente que la adición de nanopartículas de sílice a la matriz de hormigón puede aumentar significativamente la resistencia general. Esta observación se relacionó directamente con el comportamiento superpuzolánico de las nanopartículas.

Said et al. 2012 Se investigó el efecto de la nanosílice coloidal en el hormigón que incorpora aglutinantes simples (cemento ordinario) y binarios (cemento ordinario + ceniza volante de clase F):

Se observó una mejora significativa en las mezclas que incorporaban nano-sílice en términos de reactividad, desarrollo de resistencia, refinamiento de la estructura de poros y densificación de la zona de transición interfacial. Esta mejora se atribuye principalmente a la gran superficie de las nanopartículas de sílice, que ejercen efectos puzolánicos y de relleno sobre la matriz cementicia. Los análisis microestructurales y térmicos indicaron que la contribución de los efectos puzolánicos y de relleno al refinamiento de la estructura de poros dependía de la dosificación de nano-sílice.

Mukharjee et al. 2014 Se realizó una investigación experimental sobre el efecto de la nanosílice coloidal en el comportamiento del hormigón con árido grueso reciclado 100%. Se observó una mejora en la resistencia a la compresión, la resistencia a la tracción y los parámetros de ensayos no destructivos. Además, el estudio reveló que las características del hormigón con árido reciclado, al que se le añade una pequeña cantidad de nanosílice, se asemejan a las del hormigón con árido natural.