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Nuevos Materiales y Sistemas para la Ejecucin

Jos Benito Rodrguez Cheda

M.R.A. 2o11-2o12

Roi Ros Lpez

NANOMATERIALES

NANOTECNOLOGA

NANO-


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NANOSLICE



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NANO- :

MICRA: milsima parte de un milmetro

NANO: milsima parte de una micra

El espesor del pelo humano es de unas 60-120 micras

Es un prefijo del Sistema Internacional de Unidades que indica un factor de 10-9

NANOTECNOLOGA:

Es el estudio, diseo, creacin, sntesis, manipulacin y aplicacin de materiales, aparatos y sistemas funcionales a travsdel control de la materia a nanoescala, y la explotacin de fenmenos y propiedades de la materia a nanoescala.

Fabricar a escala nano significa poder acceder y manipular las estructuras moleculares y sus tomos. De esta forma, lananotecnologa aborda directamente la posibilidad de disear materiales y mquinas a partir del reordenamiento detomos y molculas.


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NANOMATERIALESEl trmino Nanomateriales engloba todos aquellos materiales desarrollados con al menos una dimensin en la escala nanomtrica(nanoescala). Cuando esta longitud es, adems, del orden o menor que alguna longitud fsica crtica, tal como la longitud de Fermi delelectrn (10-15 metros)aparecen propiedades nuevas que permiten el desarrollo de materiales y dispositivos con funcionalidades ycaractersticas completamente nuevas.

Por lo tanto, en esta rea se incluyen agregados atmicos (clusters) y partculas de hasta 100nm de dimetro, fibras con dimetrosinferiores a 100 nm, lminas delgadas de espesor inferior a 100 nm, nanoporos y materiales compuestos.

La composicin del material puede ser cualquiera, si bien las ms importantes son silicatos, carburos, nitruros, xidos, boruros,seleniuros, teluros, sulfuros, haluros, aleaciones metlicas, intermetlicos, metales, polmeros orgnicos y materiales compuestos.

Cada filamento de la imagen est formado por cientos de nanotubos

Nanopartculas con diferentes geometras.

Las nanoestrellas amplifican la seal ptica

que es la huella dactilar de las molculas


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NANOMATERIALESLa importancia de los nanomateriales no solo est en su tamao, situado entre la escala macroscpica y la escala atmica, que bien dalugar a propiedades nuevas como mejora de otras ya existentes. Estos materiales tienen adems la potencialidad de ser disruptivos,pudiendo dar lugar a tecnologas que sustituyan otras ya existentes con costes muy inferiores, tanto de materias primas como deproduccin. ( Como puede ser el caso de la utilizacin de microslice o nanoslice).

Las propiedades de los materiales dependen de cmo estn ordenados los tomos que los constituyen. Segn se configuren lostomos de carbono, por ejemplo, podemos tener carbn o diamante.Cuando se manipula la materia a escala atmica o molecular, aparecen nuevas caractersticas y propiedades. Piezas de un tamaonanomtrico pueden presentar propiedades completamente diferentes a piezas de un tamao mayor. Si, por ejemplo, partiendo unalmina de aluminio se extraen pequeos fragmentos, stos seguirn comportndose como el aluminio, aunque sean muy pequeos.Ahora bien, si las piezas de aluminio son del orden de nanmetros, se comportan de una manera totalmente diferente: son muyinestables y explotan con facilidad.

Molcula de Carbono 60 Segn se ordenen los tomos de carbono a escala nanomtrica se obtienendistintos materiales como grafito, diamante, fullereno o nanotubo.


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NANOMATERIALESNanohilos

NANOHILOS:

Sensores, detectores, LEDs

DENDRMEROS:

Clulas artificiales, liberacin controlada y dirigida de frmacos, tners de impresoras lser

ELECTRNICA MOLECULAR:

Dendrmero

Transistores, conmutadores, rectificadores moleculares

QUANTUM DOTS:

Lseres semiconductores, fotosensores optimizados

LMINAS DELGADAS:

Desarrollos basados en Si policristalino para papel electrnico (ebook), pieles artificiales, telas y ropas inteligentes, lminas sensiblesal espectro de luz para recubrimiento de cristales y ventanas

Electrnica molecular

Quantum dots

Papel electrnico


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NANOSILICE: NANO ADITIVO SUPERPLASTIFICANTE

El Nanosilice es un nano aditivo en estado lquido, a base de partculas de tamao nanomtrico. Es una gran reductor de agua, dealta actividad. Las reacciones qumicas en el hormign convierten las nano partculas de slice en nano partculas de cemento.

DESCRIPCIN:

Nanoslice a 100 nm Tamao microsilice-nanosilice


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Por su elevado poder de plastificacin junto con su capacidad para favorecer la evolucin de resistencias, sobre todo a edadesmuy tempranas, lo hace ideal para:

APLICACIONES:

Hormign prefabricado, pretensado, postesado y armado

Hormign Fast Track (reparacin de pavimentos rgidos en carreteras)

Hormign de Altas Prestaciones

Hormign ligero de baja densidad

Todas las aplicaciones del microsilice

Pozo petrolfero


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Gran poder plastificante y reductor de agua

Incremento del desarrollo de alta resistencia inicial y final

Permeabilidad nula o casi nula. Aumento de la durabilidad del hormign

No produce retrasos de fraguado

Ideal para hormign Fast Track

Evita la segregacin y la excesiva exudacin

PROPIEDADES:

Mejora el acabado y la textura de la superficie del hormign

Evita la formacin de coqueras y nidos de grava


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Al eliminar toda la slice en polvo y su gran absorcin de agua, nos permite eliminar superplastificantes en el hormign

No contiene cloruros, por lo que no induce a la corrosin.

Hormigones de altas prestaciones: 70MPa R28

Cono de 78 a 50cm en 2 horas con R1 de 44 Mpa y 80Mpa a R28

Aumenta en ms del 50% la resistencia a flexotraccin

Evita en gran medida las eflorescencias

CARCTERSTICAS TCNICAS:


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Aspecto fsico: Lquido turbio ligeramente viscoso

Color: caf claro

pH, a 20oC: 5.00 1 (cido)

Densidad, 20oC: 1.03 0.02 gr/ml

Viscosidad, 20oC: 13 2 sec

Contenido en cloruros:


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Efecto qumico:

Ms produccin de gel de CSH (silicato clcico hidratado).Efecto puzolnico

EFECTOS EN EL HORMIGN:

La nanoslice es en s misma una productora de

nanocemento. La slice produce partculas de CSH, quees el pegamento del hormign y lo que lo mantienecohesionado a todas sus partculas. Se producenpartculas de CSH de entre 5nm y 250nm, lo querefuerzan la estructura del hormign a un nivel milveces ms pequeo.

Acelera la velocidad de hidratacin


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Efecto fsico:

Incrementa el tamao de las cadenas de silicatos, rellenando los poros e incrementando las propiedadesmecnicas de morteros y hormigones.Este efecto es mayor a edades tempranas debido a la portlandita disponible al inicio del fraguado.


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Efecto fsico:

Hormign de alta resistencia (>50MPa) con menos de 350 kg de cemento por cm 3

Mezcla ms homognea

Incrementa la viscosidad de la pasta de cemento sin perder trabajabilidad

Misma cantidad de cemento que el hormign convencional

Adicin de menos de 1% de nanoslice

Hormign con Nanoslice Hormign normal


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Efecto fsico:

50 Mpa en 3 das

Reduccin del costo en torno a 1/m3 respecto a una mezcla convencional de las mismas caractersticas


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NANOSILICE VS MICROSILICE

Es uno de los productos para el hormign ms ampliamente usados en todo el mundo por ms de 80 aos. Sus propiedades hanpermitido obtener hormigones de alta resistencia, impermeables a los ataques del agua y los agentes qumicos.

MICROSILICE:

Es sabido que un nanomaterial correctamente diseado y desarrollado produce resultados mejores y ms econmicos que losmateriales tradicionales, gracias a la estabilizacin y refuerzo de propiedades de la materia a un nivel mil veces ms pequeo queel antiguo nivel micro.


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Sin embargo, sus desventajas siempre han sido dos:

- Su alto precio

- Su contaminacin al medio ambiente y a sus operadores

MICROSILICE:

Estos ltimos, tienen que tomar precauciones especiales, porque al ser el microslice un material cien vecesms fino que el humo del tabaco (humo de slice) puede producir silicosis si las condiciones no son lasptimas.


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NANOSILICE:


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CEMENTO-MICROSILICE-NANOSILICE:


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COMPARATIVA DE DIFERENTES MEZCLAS DE CEMETOS:


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CONSISTENCIA:



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CONSISTENCIA:



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RESISTENCIA A COMPRESIN:



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RESISTENCIA A COMPRESIN:



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RESISTENCIA A FLEXION:



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RESISTENCIA A TRACCIN:



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En los hormigones de alta resistencia (H-70), el nanoslice tiene un 88% ms de rendimiento que el microslice, cementoadicional y superplastificantes. En promedio bastan 9.43 Kg de nanoslice frente a 73 Kg de todos los anteiores juntos.

Su costo por uso es ms econmico que usar cualquier combinacin de los anteriores.

Tiene de 0 a 1% de inclusin de aire.

Posee una plasticidad que evita el uso de superplastificantes.

Alt a trabajabilidad a niveles reducidos de agua/cemento.

Fcil homogeneizacin. Al reducir los tiempos de mezclado permite a las plantas hormigoneras aumentar su produccin.

CONCLUSIONES DE LA COMPARATIVA:

Dependiendo de los cementos y de las formulaciones, proporcionan resistencias de entre 15MPa y 75MPa a 1 da, 40MPa a

90MPa a 28 das y 48MPa y 120 Mpa a 120 das.

Cumple la normativa ISO 14001 de respeto al medio ambiente y a la salud de las personas. Evita los peligros de silicosis a susoperadores y carece de contaminacin al medio ambiente.


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EJEMPLO DE UTILIZACION DE NANOSILICE:

REQUERIMIENTOS:

-Tanque de gas: Alta resistencia, pero con ausencia de retracciones y fisuras

-Estructura inclinada de 30 grados: Baja consistencia (7cm) para evitar segregacin o presin extrema en elencofrado pero buena trabajabilidad.

-Buen acabado superficial

PROPUESTAS:

-Reducir la cantidad de cemento para disminuir el riesgo de aparcin de fisuras debidas a retracciones

CUPULA DE UN TANQUE DE GAS LICUADO (CARTAGENA):

.

-Uso de nanoslice para compensar la menor cantidad de cemento, y mejorar la reologa y docilidad delhormign de baja consistencia


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PRUEBAS INICIALES. BUENA TRABAJABILIDAD EN EL PROTOTIPO:



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TRAS 24h SE ANALIZA LA SUPERFICIE DEL ACABADO:


La nanoslice mejora la reologa del hormign de baja consistencia.

No se forman fisuras

Buen acabado

l l


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PROPIEDADES MECANICAS. TESTIGOS DE HORMIGON:


Respecto a los ensayos de compresin, porosidad y permeabilidad de agua bajo presin, los testigos superaron losrequerimientos.

N M t i l Si t l Ej i M R A 2 11 2 12


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BIBLIOGRAFA WEB:

http://www.nanospain.org

http://www.agenciasinc.es/Noticias/Estudian-el-cemento-atomo-a-atomo

http://www.imcyc.com/revistacyt/oct10/tecnologia.htm

http://www.acciona.es/

http://www.ulmen.es

http://esp.sika.com/

. . .

www.cognoscibletechnologies.com

http://www.aidico.es/

http://www.mondragon.edu/cnm08/

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