Nanotecnologia en Estructuras de Homigon1

7/25/2019 Nanotecnologia en Estructuras de Homigon1

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NANOTECNOLOGIA EN ELHOMIGN Y HORMIGONES

AUTOCOMPACTABLESREALIZADO POR:

MA. JOS GARCA

MAURICIO MACAO

YESSENIA PINOSANDREA TACURI


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INTRODUCCION

La nanotecnologa es la ciencia que estudia el desarrollo, control ymanipulacin de los materiales en escala nanomtrica, es por eso queestn surgiendo nuevas lneas de investigacin como los son losHormigones Autocompactantes, Hormigones de alta resistencia,Hormigones fluidos con la incorporacin de nano adiciones.

El hormign autocompactante es un hormign capaz de compactarsepor la mera accin de la gravedad que llena los encofrados y discurreentre las armaduras sin necesidad de aplicar medios de compactacininternos o externos y mantenindose, durante su puesta en obra,homogneo y estable sin presentar segregaciones

Su uso ha sido comprobado alrededor del mundo con numerosasinvestigaciones en pases como Japn, Estados Unidos, Espaa,Francia, Argentina, Chile entre otros.


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TENDENCIAS DE ADITIVOS PARAHORMIGN AUTOCOMPACTABLE

CENIZAS VOLANTES

* Productos slidos en estado defina divisin que proceden de lacombustin del carbn

pulverizado de las centralestermoelctricas.

ESCORIAS DE ALTO HORNO

Se consideran como una mezclade xidos metlicos con formagranular.

HUMO DE SILICE

Es un subproducto que se originade la reduccin de cuarzo decarbn. (mejora la resistencia delos cementos de alta resistencia)


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TENDENCIAS DE ADITIVOS PARAHORMIGN AUTOCOMPACTANTE

Qu son los aditivos?

Son productos industriales que incorporados al hormign,antes o despus durante amasado, en una proporcin nosuperior al 5% del peso del cemento, producen lamodificacin de alguna de las caractersticas del hormignen estado fresco o endurecido.

La incorporacin de aditivos pretende reducir el coste ymejorar alguna de las propiedades como su trabajabilidad,su impermeabilidad o su resistencia al ataque qumico.


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HORMIGN AUTOCOMPACTABLE

El hormign autocompacable (HAC) es un hormign capaz de fluir

en el interior del encofrado o molde, llenndolo de forma natural,pasando entre las barras de armadura y consolidndosenicamente bajo la accin de su propio peso, sin ayuda de mediosde compactacin, y sin que se produzca segregacin de suscomponentes.


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MATERIAL QUE AUTO-FLUYE


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DIFERENCIA ENTRE EL HAC YHORMIGN CONVENCIONAL

Reologa diferente durante la colocacin, pero no muy diferente comportamiento tantofresco como endurecido.

Permeabilidad a los gases y cloruros menor

Mejor adherencia entre hormign y barras de acero.

Mayor sensibilidad de curado por tener ms cemento.

Microestructura e interface pasta-rido mas densa para una misma relacin agua/cemento.


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VENTAJAS

*Facilidad de operacin de la faena de hormigonado.

*Mejor terminacin de las superficies.

*Mayor rapidez de hormigonado.

*Menos contaminacin acstica.

*Ahorro en personal y equipos.*ptima calidad de los elementos hormigonados.

*Alta impermeabilidad y durabilidad de las estructuras.


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DESVEN

TAJAS

* Uno de los inconvenientes en estos hormigones puede encontrarse enlas dosificaciones de los fabricantes, ya que debido a mnimasvariaciones en los tenores de humedad en encofrados, puedenalterarlos.

* Un coste superior, entre 15 a 30% mas que en otros hormigones.* La relacin en la formulacin de los aditivos, requiere una dosificacinmuy controlada.


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Razonespa

rasuuso

* Acorta los plazos de construccin.* Asegura la consolidacin en la estructura: especialmente en reas congran densidad de armaduras o encofrados estrechos donde lavibracin es dificultosa.

* Elimina ruido debido a vibracin.

* Mejora la terminacin.

*Hormigona elementos delgados y de formas complicadas.* Aumenta la productividad.

* Asegura la impermeabilidad y durabilidad de las estructuras.

* Tiene alta compatibilidad con armado de fibras, adicin decolorantes.


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Se refiere aNANOESTRUCTURAS

Contienenano

partculascomo

ingredientes.

HORMIGN

YNANOTECNOLOGA

Como laspartculas de

agua nano-nano y vacos

de aire

Controlaescalas nano-

poros y

colocacinde productosde

hidratacin


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Escaneo electrnico enmicroscopio de la pasta decemento hidratado.Como producto de la

hidratacin del cemento, laspartculas se unen entre s y el

espacio entre ellas es elvolumen inicial ocupado poragua.


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Dosificacin

Hay que tomar en cuenta la incorporacin de nuevos materiales, ladisminucin del volumen de ridos gruesos, el aumento de ridosfinos, un alto volumen de pasta, y una baja relacin de agua/finos.

Todas estas modificaciones no tan solo permiten tener una nicadosificacin a emplearse, sino que las propiedades que se consiganen estado grueso sern nicas para la misma dosificacin.

La condicin mas importante que debe considerarse para realizar ladosificacin de un hormign autocompactante es la de proporcionarla cantidad suficiente del conjunto formado por cemento + agua +

finos de tamao inferior a 0,125mm contenidos en los ridos paraalcanzar las caractersticas de autocompactabilidad (pasta).


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En la dosificacin de un hormign

convencional, la razn agua/cementoes determinada por la resistenciarequerida; en el HormignAutocompactante, en cambio, larazn agua/cemento, incluyendoadiciones, se determina tomando encuenta la auto compactacin.

En muchos casos la resistencia no es el factor determinante en larazn agua/cemento, puesto que habitualmente esta es losuficientemente baja para obtener la resistencia necesaria para lasestructuras ms comunes. El contenido de agua puede variar entre

150 y 200 lts/m3, segn la resistencia deseada, contenido de finos,condiciones de auto compactacin y dosis de aditivo.


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NANO PARTCULAS

La adicin de Nano partculas al cemento influye muynotablemente en su proceso de hidratacin, a todas las escalas:nano, micro y macro, de los compuestos qumicos que se generan,modificando su estructura.

Las Nano partculas rellenan los huecos entre los granos decemento y entre los ridos y actan como ncleos activos queincrementan la hidratacin del cemento,

La adicin de Nano partculas incrementa tambin la cantidad deSilicato clcico hidratado (C-S-H ) de alta densidad, presente en lapasta de cemento disminuyendo la cantidad de hidrxido de

Calcio Ca(OH)2.


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NANO SILICE NANO OXIDO DE TITANIO NANO OXIDO DE FERRICO

NANO OXIDO DE ALUMINIO NANO PARTCULAS DE ARCILLA


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NANO SLICE

(n.SiO2)Ms impermeable

Menor disolucin decarbonato de calcioIncremento de la resistencia a

compresin y flexinIncremento de la velocidad

de fraguado.

NANO OXIDO DE TITANIO

(n.TiO)2Capacidad de auto-limpieza

(agentes contaminantes NOx,CO2)Acelera la hidratacin a

edad temprana del cemento.Incremento las resistencias a

compresin, a flexin y a la

abrasin.

PROPIEDADES DE LOS HORMIGONES SEGN LA NANO PARTCULA


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NANO OXIDOFERRICO

(n.Fe2O3)Auto-

deteccin dela tensin acompresinsoportada

NANO OXIDODE ALUMINIO

(n.Al2O3)Incremento

del modulode elasticidadhasta el 140%

adicionandoun 5%deAl2O3

ARCILLAPROCESADA

Resistencia acompresin y

a traccinResistencia a

los clorurosHormigones

msimpermeables


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PR

OPIEDADESDELOSNANO

HORMIG

ONES

* Procesado a temperatura ambiente.

* Resistencia al calor (600 C).

* Disminucin drstica del CO2 en su fabricacin.

* Resistencias iniciales y finales a compresin y traccin mselevadas.

* Buena trabajabilidad.

* Mayor resistencia a la segregacin.

* Mayor aceleracin de la hidratacin.

* Incremento de la tenacidad y de las resistencias al corte,a traccin y a flexin.

* Mayor durabilidad.


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Adicin de Nanopartculas al

cemento

Nano Slice (n.SiO2)Nano xido de Titanio (n.TiO2)Nano xido Frrico (n.Fe2O3)Nano xido de Aluminio (Alumina) (n.Al2O3)

Reduccin de laspartculas decemento a nano

polvo de cemento

Conminucin de alta energa del clinker de cemento Portland

Sntesis qumica

Hibridacin del

Silicato ClcioHidratado (C-S-H)

Modifica la estructura del silicato clcico hidratado (C-S-H)1) Insertando nano molculas orgnicas en la estructura del ( C-S-H ) gel.2) Insertando nano molculas invitadas para establecer enlaces covalentes con la

estructura del ( C-S-H ) gel.

DE HORMIGON TRADICIONAL A NANO HORMIGON


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RESISTENCIA A LA COMPRESION

Con una relacin agua/cementomenor se puede obtenerhormigones de mayor resistencia a

compresin. Resistencia ligeramente superior a

la de un hormign convencional

No se aplica ningn tipo devibrado.


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RESISTENCIA ALA TRACCION

Deben tener el mismo tamao de rido. Mejora de la microestructura y homogeneidaddel material las diferencian del hormignconvencional.

RESISTENCIA

AL FUEGO

Los hormigones no son transmisores de fuego Pueden sufrir prdidas en sus propiedades

mecnicas

PROPIEDADES DEL HORMIGON AUTOCOMPACTANTE EN ESTADO ENDURECIDO


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RETRACCION

Viene dada por una deformacin que ocasiona una reduccinal volumen inicial debido a los cambios fsico-qumicos que se

producen tanto a edades tempranas como a largo tiempo. La retraccin total = deformacin de retraccin por secado +

deformacin de retraccin autgena.

DURABILIDAD

Se la define como la capacidad para soportar, durante la vidatil para la que ha sido proyectada, las condiciones fsicas yqumicas a las que est expuesta.

Puede sufrir problemas de durabilidad frente a distintassituaciones tales como carbonatacin, penetracin de cloruro,ataques de sulfato, ataques por cidos, etc.


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MODULO DE ELASTICIDAD

Est definido por la relacin que existeentre esfuerzo y deformacin, que a suvez es una medida de la rigidez.

Factores que estn asociados en ladeterminacin del mdulo de

elasticidad tales como ridos, la pasta yla zona de transicin entre pasta yridos.


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APLICACIONESHORMIGONES AUTOCOMPACTABLES


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AUTOVIA IBIZA


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Se trata de la continuacin de un proyecto realizado por otraconstructora.

Un tnel artificial que se ha prefabricado con secciones diseadas, condos bvedas unidas entre si en su centro, donde se ha dispuesto un pilarcomn de apoyo.

La longitud del tnel es de aproximadamente 700 metros.

La estructura prefabricada diseada y fabricada va encajada en una

trinchera de 15 metros de altura, de tal manera que su cimentacinatesta con los taludes de la excavacin, dejando muy poco espacio ensu parte inferior, lo que hace que el relleno en estas zonas inferiores seapuramente artesanal, porque ni los camiones que lo transportan, ni lamaquinaria de extendido y compactacin disponen de espaciosuficiente para maniobrar


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Ensayos de resistencia realizados

* Los mejores resultados se obtienen cuando el relleno de la parte inferioralcanza la rigidez que se produce cuando el mdulo de Young del relleno, enesta zona, es superior al valor de 5.000 MPa, es decir 50.000 Kg/cm2:


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Pruebas en Obra

Se estudiaron tresdosificaciones condiferentes proporcionesde cemento: Todaslas pruebas dieron un

material bombeable,aunque el que mejor secomport fueel mortero de lasegunda prueba.


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Ensayos en Laboratorio


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CONCLUS

IONES

* La nanotecnologa ofrece un gran potencial para crearinnovaciones radicales y de alto valor en la fabricacin,propiedades y uso de los materiales de construccin, y latcnica de construccin.

* Con la implementacin de nuevos hormigones y materialescementceos, se pretende obtener una mayor resistencia a lafiguracin, una mayor resistencia a compresin, a traccin yuna mayor durabilidad; podrn ser tambin ms impermeables.


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CONCLUSIONES

* Los nuevos materiales nanotecnolgicos de construccin sern,tambin, mas resistentes, ligeros y durables. Se fabricaran materialescon un mayor poder aislante y materiales ms resistentes al fuego,sern mas ecolgicos y eficientes, fabricados con un menor consumode energa y una menor emisin de gases como el CO2.

* Tendrn tambin la capacidad de eliminar elementos contaminantesexistentes en la atmsfera, como el monxido de carbono y los xidosde nitrgeno, entre otros.

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