Transporte de nano SiO₂ por migración a través de materiales cementantes

Resumen

Uno de los nanos materiales mas investigados actualmente es la nano-silice, la cual ha despertado el interes de muchos investigadores debido a que esta aportando grandes beneficios a los materiales base cemento. La nano-silice ha demostrado que mejora las propiedades de los materiales cementantes tanto en estado fresco como en endurecido. Puede modificar las propiedades reologicas o la trabajabilidad en estado fresco, asi como la resistencia a la compresion y la porosidad de las estructuras despues de la etapa de endurecimiento. Es por esto que estas nano-particulas representan la oportunidad de realizar importantes avances que permitan optimizar el uso de los recursos actuales y el aprovechamiento de los materiales cementantes. En este trabajo, se esta estudiando la posibilidad de utilizar la nano-silice como un tratamiento superficial que ayude a disminuir el impacto del medio ambiente en estructuras en servicio que puedan presentar un cierto deterioro. Se analiza la utilizacion de nano-particulas en concreto en estado endurecido con el fin de mejorar su desempeno y sus aspectos de durabilidad. Por medio del metodo de migracion electroquimica, basado en el transporte de particulas con cierta carga bajo la accion de un campo electrico, se favorece la penetracion de nano-particulas de silice hacia el interior de un mortero de cemento Portland desde una cara expuesta a una solucion coloidal. Las particulas se mueven por accion del campo electrico hacia el anodo situado en la cara opuesta de la probeta de mortero, dando lugar a una interaccion quimica con la microestructura de la matriz cementante. Se ha observado que las particulas de silice en esta solucion coloidal empiezan a aglomerarse despues de cierto periodo de tiempo y solidifican sobre la superficie expuesta de la probeta de mortero. Este material solido ocasiona que la cantidad de corriente que circula por el circuito disminuya y por consiguiente baje la efectividad del mismo, ya que las particulas con carga electrica se mueven con mayor dificultad en medios solidos que en liquidos. Se encontro que la incorporacion de nano-particulas de silice a la matriz de mortero endurecido puede afectar el desempeno de una manera positiva frente a la penetracion de cloruros, carbonatacion y absorcion de agua por capilaridad. De acuerdo a las respuestas electricas durante el tratamiento, se encontro que la resistencia electrica de las probetas aumenta, lo cual puede relacionarse con la modificacion del sistema poroso debido al efecto filler de las nano-particulas; es decir, al refinar los poros, las cargas electricas encuentran menos espacio para moverse. Ademas las nano-particulas afectan quimicamente a las fases de la pasta del cemento, ya que se encontro por microscopia electronica de barrido que a una distancia entre 1.5 y 2 mm, aparecen aglomerados que enriquecen de silicio a las fases de la matriz del mortero y en otros casos, la migracion cambia totalmente la apariencia del mortero y ocasiona valores de relaciones Ca/Si muy por debajo de los valores convencionales registrados en la literatura, con lo que es posible pensar que puede existir una actividad puzzolanica.