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La nanoestructura de los edificios  y puentes
 

La nanoestructura de los edificios y puentes

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FISICA PARA LAS CIENCIAS BIOLÓGICAS

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    La nanoestructura de los edificios  y puentes La nanoestructura de los edificios y puentes Document Transcript

    • 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 quemediante 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 yun 40% de metacaolinita, ilita, moscovita,cuarzo y feldespato. La arena metacaolínica(MK-1) es un materialpuzolanico, que podría utilizarsecomo adición al cemento y en la preparación demorteros.INTRODUCCIÓN: compactantes derivan necesariamentede la pasta,Las suspensiones de partículas en líquidos son la los estudios de formulación se basan, en la pasta ybase para materiales de la matriz de procesos y susconstituyentes. Se estudia la reactividad delaaplicaciones sorprendentes de la importancia arena calcinada (su potencial puzolanicidad) y eltecnológica y científica. Las partículas comportamientode sistemas de cemento Portlanddesempeñan el papel decargas o modificadores y arena metacaolinica (PCMK). La hidratación yreológicos y su influencia puede sercuantificado en evolución de lasmezclas y morteros PCMK sesu totalidad en términos de características evaluó en función del calorde hidratación, de lasmacroscópicas. resistencias mecánicas y de laestructura porosa deEl concreto es la sustancia más ampliamente los materiales finales.utilizada en la tierra, además de agua, sinembargo, la estructura básica de su "pegamento" LA NANOESTRUCTURA DE LOSsigue siendo desconocido. En la revista Physical EDIFICIOS Y PUENTESReview Letters 14 de mayo, informan los El concreto es la sustancia más ampliamenteinvestigadores en estudios de rayo X de dispersión utilizada en la tierra, además de agua, sin embargo,que el cemento está compuesto de nano-cristales la estructura básica de su "pegamento" siguede 3,5 nanómetros de tamaño. Una mejor siendo desconocido. Ahora, en la revista Physicalcomprensión de esta estructura ayuda a la Review Letters 14 de mayo, en estudios de rayos Xcomprensión y al diseño de algo más fuerte, más de dispersión los resultados muestran que el agenteduradero, y más respetuoso con el medio principal de unión en el cemento está compuestoambiente.De dos fases se compone el hormigón: de nano-cristales de 3,5 nanómetros de tamaño.una fase fluida (pasta) y unafase solida (cociente El hormigón contiene tres ingredientes principales:entre grava y arena fija). Las propiedadesauto- un material de agregado (por ejemplo, grava),
    • cemento y agua. El cemento Portland es el tipo de expansión térmica y el índice de refracción queloscemento más común, una mezcla de polvo de hacen atractivos para aplicaciones que van delcalcio, silicato, y varios iones metálicos. Cuando el catalizadorapoyo, recubrimientos antireflejospolvo de cemento se mezcla con agua y agregados, superficie, y recargablebaterías. Su capacidad parapoco antes de su uso en una obra, comienzan las encapsular materiales sensiblestales como lareacciones químicas que, en definitiva endurecer el terapéutica, marcadores fluorescentes, y sensiblecemento en una matriz sólida que contiene el sobre el terrenoagentes ha sido explotado porhormigón. El calcio-silicato-hidrato (CSH) es el muchos grupos para la entrega de drogasproducto vinculante más importante de estas y proyección de imagen biomédica. El enormereacciones químicas. La producción de hormigón desarrollo en la síntesis de partículas huecas haopera a gran escala, y por cada tonelada de hecho avanzar enormemente nuestra capacidadcemento Portland, cerca de una tonelada de para ajustar suspropiedades mecánicas, ópticas,dióxido de carbono se emite a la atmósfera. Así eléctricas, químicas, y otros.que los investigadores han estado tratando de La gran parte del espacio vacío en estructurasdiseñar procesos para fabricar cemento más fuerte huecas ha sido utilizado con éxito paraencapsular yy duradero, para usar en definitiva, menos del controlar la liberación de materiales sensibles,misma. La estructura de CSH no ha sido tales comomedicamentos, cosméticos, y eldeterminada, aunque el trabajo anterior ha ADN.Del mismo modo, el espacio vacío en elseñalado la presencia de un bloque de construcción agujero de estas partículas se ha utilizado paraa escala nanométrica de algún tipo. modular el índice de refracción, densidad menor,El patrón de interferencia de la CSH sintéticas no aumento de la superficie activa para la catálisis,mostró picos agudos, lo que sugiere que no hay mejorar la capacidad para resistir partículasgrandes y bien ordenado cristales de autos. Pero el cambios cíclicos en volumen, ypara ampliar lapatrón parecía similar a la de la tobermorita gama de marcadores de imagen adecuada paraminerales, que había sido sugerida por otros principios dedetección de cáncer.investigadores como una estructura CSH posible. Estos avances han catalizado la exploración a suResultados sugieren CSH podría estar formado de vez en un crecimientolista de aplicaciones, que pornanocristales densamente 3,5 nanómetros de su propia cuenta sin duda merecen unarevisióntamaño, con cada uno de nanocristales bien prevista al efecto.ordenada similar a tobermorita; también indican PASTA AUTO-COMPACTANTEque una ligera flexión de los planos de Ca-O puede El principal parámetro para la elección de losser responsable de limitar el crecimiento de estos materialeses su abundante disponibilidad y sucristales de tales tamaños pequeños. moderado costo.El cemento utilizado es un CPJ-AGUJERO MICRO-/NANO-ESTRUCTURAS CEMII/A-P,el cual contiene menos de un 20% deAgujero micro-/nanostructures posean estas puzolana natural.El super-plastificante. Es unmismas característicascomo de baja densidad, alta producto no cloradoformado a base de un co-relación superficie-volumen y bajacoeficientes de polímeroacrílico en forma líquida,conteniendo un
    • 40% de extracto seco, de densidad1.085 g/cm3 y ARENA METACAOLINICA: MATERIAL DEun pH de 4,5. Se ha demostrado en ADICION AL CEMENTO PORTLANDdiferentesestudios (1-2) que es posible elaborar El Cemento Portland CEM I 42.5 R y arenaalgunoshormigones auto-compactantes sin el uso metacaolinica (MK-1). El PC se mezclo con MK-1de un agenteplastificante. Estudiando la pasta de endistintas proporciones en peso; y encemento, sería posible prever el proporciones diferentes para las mezclas decomportamientodel hormigón constituido con ella. PCMK-1 en el caso de los morteros PCMK-1.El porcentajede componentes (cemento + piedra También se fabricaron una pasta y un mortero decaliza) se mantieneconstante y la cantidad máxima PC de referencia (100% de PC).La arena MK-1de super-plastificanterecomendada por el tenía un contenido en metacaolinita del 36% enfabricante es del 3%.Arena metacaolinica es el peso.Material prometedor como adición al cemento Se estudiaron dos sistemas de materiales: elPortland. cemento Portland de referencia (PC) y las mezclasLa mezcla de pasta puede ser seca y dura (Figura compuestas por PC y arena metacaolinica (MK-1)2a), cuando se confecciona con una cantidad de o sea PCMK-1. Las mezclas PCMK-1 noagua insuficiente y una tasa de piedra de caliza constituyen pastas de cemento típicas debido a laincorporada importante (F (piedra caliza) = 30% y presencia de cuarzo (SiO2) procedente de la arena;E(agua)/L(cemento + piedra caliza) = 0,22). La la única pasta es la elaborada con el PC y agua.pasta está formada pero no puede fluir (2b). Por el Las mezclas de PCMK-1 y las pastas de referenciacontrario, en otros casos se constato que la pasta de PC se prepararon utilizando una relaciónpuede fluir pero presenta una capa blanca (2c), agua/solido (w/s) constante de 0,5. Las mezclas ysinónimo de segregación entre la fase solida y la pastas se mezclaron con la misma amasadorafase liquida que constituye la pasta. También mecánica que los morterospuede darse la situación de que la pasta esta bienformada pero la segregación pueda observarse CONCLUSIONES:mediante la medida del escurrimiento y la La composición de lapasta optima, la cual, añadidaaparición de burbujas. Muestra una mezcla bien a las particulas proporcionaun hormigón conformada y homogénea, obtenida con unas medidas propiedades auto-compactantes.de los diámetros de escurrimiento y un tiempo de El enorme desarrollo en la síntesis de partículasflujo determinados(2d). 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: Xiong Wen Lou,Lynden A.Archer, Zichao Yang. Hollow Micro-/Nanostructures: MichelangeloDAgostino. The Nanostructure Synthesis and Applications. Advanced of Buildings and Bridges. http://focus.aps.org/story/v25/st17#authorVolu Materials. September 25, 2008. me 25 archive. Phys. Rev. Lett. 104, 195502. 7 A. Mebrouki, N. Belas, J. Vina, A. Arguelles, May 2010 I. Janotka, F. Puertas, M. Palacios, C. Varga, R. Zenasni. Application of experimental plans L. Krajcˇi. Metakaolin sand – a promising method to formulate a self compacting cement addition for Portland cement.Materiales de paste. Construction of materials. Vol. 60, 298, Construccion. Vol. 60, 298, 73-88. Abril-junio 17-31, abril-junio 2010. 2010.