aplicaciones de las nanoparticulas de carbono en construccion

7/23/2019 Aplicaciones de Las Nanoparticulas de Carbono en Construccion

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APLICACIONES DE LAS NANOPARTICULAS DE

CARBONO EN CONSTRUCCION

Las nanopartculas de carbono tienen unas propiedades excelentes como consecuencia

de su alta relacin de aspecto y de su naturaleza qumica. Uno de los principales usos delas nanopartculas es como agentes de refuerzo o como cargas funcionales en otros

materiales. Las nanopartculas de carbono pueden resultar en una reduccin de peso del

material donde van incluido y en la obtencin de materiales con mayor resistencia al

impacto, conductividad elctrica, resistencia, estabilidad trmica, resistencia al fuego,

estabilidad dimensional,

sto !ace que las nanopartculas de carbono y sus composites se puedan emplear en una

gran variedad de sectores econmicos" aeroespacial, transporte, energa, cosmtica,

electrnica, textil,.l sector de construccin !asta a!ora no !a experimentado un empleo

m#sivo de nanopartculas de carbono debido entre otros motivos a que es un mercadomuy competitivo en el que se requiere un a$uste del precio de los materiales muy elevado.

%dem#s, los nuevos materiales necesitan cumplir con rigurosos standards de construccin

por lo que se suele requerir de muc!o tiempo desde que los materiales se desarrollan

!asta que llegan al mercado. l escaso conocimiento de los nuevos materiales por los

aplicadores tambin limita en alto grado su aplicacin en obra.

&on muc!as las aplicaciones en las que se est# estudiando la inclusin de nanopartculas

de carbono, como por e$emplo en materiales aislantes. Los aerogeles por e$emplo est#n

formados !oy en da principalmente por silica o carbono con un '( ) de aire. l incluir los

*+ en la matriz !ace que se tenga una estructura aislante pero con propiedades

elctricas, manteniendo la elasticidad del material.

Las nanopartculas tambin son adecuadas para el desarrollo de materiales estructurales,

as estas se pueden emplear en cemento y !ormign armado. -asta a!ora no se !an

reportado productos comerciales de este tipo con nanopartculas pero se cree que los

*+s pueden impedir la propagacin de grietas y me$orar sus propiedades mec#nicas.

Las propiedades de resistencia al fuego de los materiales polimricos en construccin

tambin se ven me$oradas por la inclusin de nanopartculas como *+s, *+ o grafeno.

stas estructuras al elevarse la temperatura en caso de fuego se desplazaran !acia la

superficie y formaran una red que, aparte de mantener la integridad estructural del

polmero, formaran parte de una barrera aislante que protegera al interior del material.

Un campo de aplicacin en el que las nanopartculas de carbono puede tener un gran

impacto es el desarrollo de sensores para detectar temperatura, !umedad, tensin y

deformacin, sustancias txicas. y sistemas domticos o de iluminacin. n este sentido

est#n apareciendo los primeros desarrollos pero se espera que en los prximos a/os

contin0e su expansin. %s, aunque la nanotecnologa se encuentre en un estado

emergente se espera que experimente un desarrollo importante en los prximos a/os.


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CONCRETO FLEXIBLE

Se trata de un material de aspecto externo muy parecido al concreto convencional, aunque

con 500 veces ms resistencia a roturas por sobrecarga. Por otra parte, su peso es un

40% ms ligero. Estas propiedades estn conseguidas mediante la inclusin en la mezcla

de un 2% de fibras especiales. Para su elaboracin se utilizan tambin los componentes

habituales del concreto, excepto ridos gruesos, tratados o producidos de forma sinttica

para contribuir a la flexibilidad del compuesto.

Tanto el material como los compuestos especiales han sido diseados por la Universidad

de Michigan y reciben el nombre de ECCs (Engineered Cement Composites). Por el

momento estos materiales sern ms caros que el concreto tradicional, aunque su larga

duracin hace que su coste disminuya si se tiene en cuenta el gasto a largo plazo debido a

la mayor duracin de las estructuras construidas con dicho material.

En condiciones normales el concreto ECC se comporta como el concreto convencional,

pero cuando es sometido a grandes tensiones, la red de fibras integradas en el compuesto

se estira y se desliza ligeramente con respecto al componente rgido, evitando as la

fragilidad y rotura total del elemento.

Por el momento el material ha sido usado en algunos proyectos en Japn, Corea, Suiza y

Australia, aunque su produccin e introduccin en el mercado est siendo lenta, debido a

que an se deben experimentar algunos aspectos del material a largo plazo, aunque las

pruebas a corto plazo indican resultados muy satisfactorios.

Un ejemplo de estructura construida usando este material es el puente Mihara Bridge, en

Hokkaido, Japn. Este puente es un 40% ms ligero que si hubiese sido construido con

hormign convencional, y se estima una vida de servicio de 100 aos.


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Las estructuras de hormign actuales van

reforzadas con barras de acero para evitar, precisamente, la aparicin de grietas. La

utilizacin del hormign que se auto repara haran innecesarios los refuerzos de acero.

Otra de sus caractersticas es su flexibilidad, que hace que se comporte ms como

metal, que se dobla sin romperse.

Ingenieros de la Universidad de Michigan, en los Estados Unidos, han creado un

nuevo tipo de hormign que se repara slo cuando aparecen grietas. Segn sus

creadores, no es necesaria ninguna intervencin humana, basta con que el agua y el

dixido de carbono hagan su trabajo.

As, unos cuantos das lloviendo seran suficientes para reparar un puente construido

con este nuevo hormign, dicen los ingenieros. La auto reparacin es posible porque

el material est diseado para doblarse y romperse en lneas irregulares, como ocurre

cuando se rompe un pelo, en lugar de romperse causando grandes espacios, que es

cmo suele romperse el hormign.

-Es como si tuviramos una pequea cortada en la mano, el cuerpo es capaz de

curarse a s mismo. Pero si lo que tenemos es una gran herida, el cuerpo necesita

ayuda y es posible que necesite puntos de sutura. Hemos creado un material que es

capaz de repararse a s mismo. Incuso si se sobrecarga, las grietas son pequeas-,

dice Vctor Li, Profesor de Ingeniera Civil y de Ciencias de los Materiales en

Ingeniera, en uncomunicado.

Las conclusiones de este trabajo se recogen en un artculo titulado -Autogenous

healing of engineered cementitous composites under wet-dry cycles-. Li dar una

conferencia en Conferencia Internacional sobre Materiales de reparacin autgena en

Chicago en junio de 2009.

Para nuestra sorpresa hemos descubierto que, cuando se le carga nuevamente

despus de haberse auto reparado, se comporta como nuevo, con prcticamente la
http://umich.edu/Es/news/09/pr090422-4.phphttp://umich.edu/Es/news/09/pr090422-4.php


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misma rigidez y fuerza-, afirma Li.

Como el metal.

Ms flexible que el hormign tradicional, el material ahora presentado se comporta

ms como metal o como vidrio. El hormign tradicional se considera casi cermica:

quebradizo y rgido, puede sufrir daos catastrficos en un terremoto o por uso

excesivo.

Pero el nuevo hormign se dobla sin romperse. Est protegido con ciertas fibras

recubiertas que lo mantienen unido. De hecho, permanece intacto con seguridad

cuando se deforma hasta un 5 por ciento ms de su tamao inicial. Ni siquiera un gran

terremoto ejerce esa presin.

La anchura media del hormign de auto reparacin es inferior a 60 micrmetros. Eso

es aproximadamente la mitad del grosor de un cabello humano. Su frmula asegura

que cuando est expuesto en la superficie de las grietas puede reaccionar con el agua

y el dixido de carbono del aire y formar una fina -cicatriz- blanca de carbonato de

calcio. El carbonato de calcio es un compuesto slido que se encuentra de forma

natural en las conchas marinas. En el laboratorio, el material requiere entre uno y cincociclos de humedecimiento y secado para estar reparado.

Para probar que el hormign haba -curado- sus grietas, los investigadores utilizaron

mediciones de frecuencia de resonancia para determinar la rigidez y la fuerza antes y

despus de la induccin de las grietas. Estas pruebas enviaron ondas sonoras a travs

del material para detectar cambios en su estructura.

Grietas pequeas.

En la actualidad, los constructores refuerzan las estructuras de hormign con barras

de acero para mantener las grietas tan pequeas como sea posible. Pero lo cierto es

que, pese a todo, no son lo suficientemente pequeas como para evitar que el agua o

el hielo penetren y daen ese acero, debilitando la estructura. El hormign de Li no

necesita el refuerzo de acero para mantener las grietas pequeas, por lo que la

corrosin antes descrita ya no se produce.

El profesor Li dice que esta sustancia puede hacer las infraestructuras mucho msseguras y duraderas. Invirtiendo el proceso de desgaste tpico por procesos de auto-


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reparacin, el hormign podra reducir su costo y el impacto que sobre el medio

ambiente provoca la elaboracin de nuevas estructuras de hormign.

-Nuestra esperanza es que cuando se realice la reconstruccin de nuestras carreteras

y puentes, lo hagamos bien, para no tener que pasar por un proceso de reparacin

costoso o tener que reconstruirlo nuevamente en otros cinco a diez aos-, dice Li.

-Adems, la reconstruccin con hormign flexible permitira una relacin ms

armoniosa entre nuestro medio ambiente y las construcciones gracias a la reduccin

de energa y la huella de carbono de estas infraestructuras.

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