Definiciones
- Mezcla de nanopolímeros – una mezcla a base de polímeros que contiene ingredientes a nanoescala.
- Polímero – Una molécula larga o de mayor tamaño que consiste en una cadena o red de muchas unidades repetitivas, formada por la unión química de muchas moléculas pequeñas idénticas o similares llamadas monómeros. polímero Se forma por polimerización, la unión de muchas moléculas de monómero.
- Nanopartícula – nanopartículas Las nanopartículas (NP) son una amplia clase de materiales que incluyen sustancias particuladas, que tienen al menos una dimensión menor de 100 nm.
- nanofibra – Nanofibras Son fibras con diámetros en el rango de los nanómetros (normalmente, entre 1 nm y 1 μm).
- Nanopolímero – Nanopolímero es un material polimérico o copolimérico que contiene nanopartículas dispersas.
- Aditivo (cemento) - Un mezcla Es un material distinto del agua, los agregados, los materiales cementicios y el refuerzo de fibra, que se utiliza como ingrediente de una mezcla cementicia para modificar sus propiedades en estado fresco, durante el fraguado o una vez endurecido, y que se añade a la mezcla antes o durante su mezclado.
Látex
El caucho de estireno-butadieno (SBR) en emulsión de látex se utiliza frecuentemente en sistemas de impermeabilización de subestructuras a base de cemento. El SBR mejora la adherencia, reduce la posibilidad de contracción y aporta flexibilidad.
Los aditivos a base de látex para morteros y hormigón se investigaron por primera vez en la década de 1930, se popularizaron en la década de 1960 y todavía se utilizan en la actualidad.
Celulosa
El uso de fibras es un método bien conocido para mejorar los composites cementados. Las fibras de celulosa ayudan a:
- suprimir y estabilizar grietas
- mejorar la resistencia a la compresión y a la flexión
- mejorar las propiedades de resistencia al impacto y a la fractura.
Las fibras de celulosa procesadas proporcionan un equilibrio deseable entre las características mecánicas, físicas y de durabilidad cuando se colocan en una matriz de cemento. Las propiedades de refuerzo mejoradas de las fibras de celulosa procesadas se pueden atribuir a la Características de supresión y estabilización de las grietas. El alto número de fibras, el gran tamaño de superficie y el alto módulo elástico de las fibras de celulosa procesadas son ideales para la eficiencia del refuerzo. Como han indicado los datos, estas fibras tienen un potencial para mejorar la resistencia a la compresión y a la flexión de mezclas de hormigón. Tanto las mezclas de hormigón de resistencia normal como las de alta resistencia con fibras también tienen propiedades de resistencia al impacto y a la fractura enormemente mejoradas. Las fibras de celulosa se han utilizado durante mucho tiempo en la industria de la construcción. Ya es hora de que la industria de la infraestructura de transporte, especialmente la de pavimentación, comience a beneficiarse de las propiedades ventajosas de estas fibras de celulosa procesadas.
N. Buch, O. Rehman y JE Hiller, “Impacto de las fibras de celulosa procesadas en las propiedades del hormigón de cemento Portland”, Transportation Research Record Journal of the Transportation Research Board, págs. 72-80, 1999. https://doi.org/10.3141/1668-11
Las fibras pueden incorporarse a la mezcla junto con los agregados y el cemento. En el caso de Renolith, la nanocelulosa forma parte de la dispersión. Aplicada a nanoescala, la celulosa confiere propiedades adicionales interesantes, como resistencia a las heladas y a la sal.
Nanocelulosa, La celulosa, un material con dimensiones nanométricas, se caracteriza por su alta resistencia a la tracción, alto módulo de elasticidad, baja expansión térmica y densidad relativamente baja, además de exhibir muy buenas propiedades de conductividad eléctrica. El artículo presenta los resultados de una investigación sobre morteros de cemento con la adición de nanocristales de celulosa, aplicados en tres cantidades diferentes (0,5%, 1,0% y 1,5%) en peso de cemento, incluyendo: propiedades físicas y mecánicas, resistencia a las heladas y resistencia al efecto perjudicial de la sal, y examen de la microestructura (SEM). Con el aumento de la cantidad de aditivo, se reduce la pérdida de peso tras las pruebas de resistencia a las heladas y cristalización de sales. Los estudios han demostrado que la adición de celulosa nanocristalina mejora la resistencia a la compresión y a la flexión por 27,6% y 10,9%, respectivamente. Después de 50 ciclos de congelación y descongelación (F–T) para los morteros con 1,5% de aditivo de nanocelulosa, un mejora en la resistencia a las heladas por 98% fue observado. A su vez, el Las pruebas de cristalización de sulfato indicaron una disminución de 35 veces. en la pérdida de peso tras la adición del nanopolímero 1,5% al mortero.
D. Barnat-Hunek, M. Grzegorczyk-Franczak, M. Szymanska-Chargot y G. Łagód, “Efecto de los nanocristales de celulosa ecológicos en las propiedades físicas de los morteros de cemento”, Polymers, vol. 11, n.º 2088, págs. 1-20, 2019. https://doi.org/10.3390/polym11122088
Nanopartículas en general
Las nanopartículas mejoran la cantidad y la eficacia de las uniones cementicias.
Las nanopartículas son aditivos altamente eficientes. para la modificación de productos cementicios, incluso a bajas concentraciones (≤1%). Estas modificaciones se atribuyeron a la reactividad única de las nanopartículas asociada a su pequeño tamaño y gran superficie. En general, estos efectos se atribuyen a tres mecanismos:
- aumento de los sitios de nucleación debido a las nanopartículas’ gran superficie que facilita la formación de hidratos de silicato de calcio (CSH);
- formación de CSH mediante reacción puzolánica de algunas nanopartículas que contienen sílice; y
- densificación de materiales cementicios mediante el efecto de relleno.
Reches, “Nanopartículas como aditivos para concreto: revisión y perspectivas”,” Materiales de construcción y edificación, vol. 175, págs. 483-495, 2018. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.04.214
No todas las nanopartículas son iguales.
Renolith contiene nanosilica no aglomerante con una superficie específica muy alta. Esta nanosilica es extremadamente potente en materiales cementados y ha permitido otros avances tecnológicos como: hormigón nanoestructurado de alta resistencia y el uso de arenas lisas del desierto como árido en el hormigón.
Muchos aditivos para hormigón que se comercializan y que utilizan "nanopartículas" están hechos de polvo de sílice; partículas esféricas de dióxido de silicio amorfo con un diámetro inferior a 1 µm (1000 nm) y una superficie específica de 15 a 35 m2/gramo.
Nanosílice utilizada en Mezcla Renolith 2.0™ están hechos directamente de arena de cuarzo (SiO2) utilizando un proceso de trituración personalizado, logrando un superficie específica superior a 300 m2/gramo. Una dispersión de polímero estable a la hidrólisis actúa como sustancia portadora para estabilizar las nanopartículas de silicato, evitar cualquier aglomeración.
El polvo de cuarzo disperso en agua se precipita completamente en pocos minutos. En comparación, la nanosílice Renolith es autoestabilizante y permanece dispersa durante años gracias a su gran superficie y a un proceso de producción especial, que evita la aglomeración que se produce con otros materiales nanométricos en polvo. Las nanopartículas aglomeradas requieren altas fuerzas de cizallamiento para volver a dispersarse. Una dispersión insuficiente conlleva una reducción significativa de la superficie activa.
Nanopartículas en la reacción de hidratación del cemento
Reacción de hidratación del cemento bajo el microscopio
Las imágenes de la izquierda muestran el material curado con cemento únicamente.
En las imágenes de la derecha, podemos observar el impacto que tiene Renolith en la microestructura.
- Los productos de hidratación del cemento son más numerosos y están mejor formados.
- Los espacios entre los granos del suelo se rellenan, reduciendo la permeabilidad y disminuyendo los vectores de sustancias nocivas como los sulfatos y los cloruros.
- El material compuesto presenta propiedades mecánicas mejoradas, como resistencia a la compresión, resistencia a la tracción y módulo de elasticidad.
- La susceptibilidad al agrietamiento se reduce considerablemente.
Resumen
Hemos definido el ‘aditivo de nanopolímero’ como un aditivo a base de polímeros para aglutinantes cementicios que incluye materiales a nanoescala. El aditivo de nanopolímero Renolith 2.0 es una dispersión de polímero de látex con celulosa y dióxido de silicio a nanoescala. Los efectos individuales de estos ingredientes en los compuestos cementicios están bien documentados en la literatura técnica; en resumen:
Látex
- Mayor fuerza de adhesión
- reduce la contracción
- añade flexibilidad
Celulosa/Nanocelulosa
- suprimir y estabilizar grietas
- mejorar la resistencia a la compresión y a la flexión
- mejorar las propiedades de resistencia al impacto y a la fractura
- Resistencia a las heladas
- Resistencia a la sal
nanopartículas
- aumento de los sitios de nucleación
- Mejora de la formación de CSH mediante reacción puzolánica
- densificación mediante el efecto de relleno
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