¿Qué es la nanotecnología? Hay numerosas introducciones a la nanotecnología está disponible en Internet, pero todavía es difícil de entender exactamente lo que es.
Por definición, la nanotecnología es la ciencia de la microingeniería. Microtécnica es la ciencia de la ingeniería que se ocupa de la manipulación de partículas si estas partículas son menores de 100 nanómetros.
Manipulación atómica y molecular, es el núcleo esencial de la nanotecnología. Esta ciencia se utiliza para crear partículas aplicables.
La nanotecnología es una de las áreas de investigación más activos que comprenden un número de
disciplinas como la ingeniería civil y materiales de construcción. Los campos más activos
son: electrónica, la biomecánica y revestimientos. El interés en el concepto de nanotecnología para
cemento portland compuestos está creciendo constantemente. En la actualidad, los más activos campos de investigación.
Tratar con el cemento y el concreto son: la comprensión de la hidratación de las partículas de cemento
y el uso de ingredientes de tamaño nano-tales como alúmina y partículas de sílice. Hay también un
número limitado de las investigaciones relacionadas con la fabricación de nano-cemento. Si el cemento,
con el tamaño de nano-partículas pueden ser fabricados y procesados, se abrirá un gran
número de oportunidades en los ámbitos de la cerámica, compuestos de alta resistencia y electrónicos,
aplicaciones. Esto elevará el estatus de cemento portland a un material de alta tecnología .
Además de su estado actual del material de construcción más ampliamente utilizado. Muy pocos
materiales inorgánicos de cementación puede igualar las capacidades de cemento portland en términos de
costo y disponibilidad. El objetivo principal de este trabajo es describir la investigación prometedora
áreas. Información básica sobre la investigación en nanotecnología, estado del arte sobre el uso de
de esta tecnología en concreto, oportunidades y desafíos que se discuten.
Palabras clave: nano cemento portland, de carbono, nano-tubos, materiales compuestos ext.
La nanotecnología es un campo de investigación muy activa y tiene aplicaciones en diversas áreas.
Actualmente esta tecnología está siendo utilizada para la creación de nuevos materiales, dispositivos y
sistemas a nivel molecular, nano-y micro-nivel [1-8]. Varias agencias del gobierno en el
Estados Unidos de América apoyan la nanotecnología superior a mil millones de dólares por
años. National Science Foundation (NSF) es uno de los participantes activos con un importante
porcentaje de financiación de la investigación .
A partir de 2007, hay más de 700 proyectos de investigación activos apoyados por la NSF. La
objetivo principal de este trabajo es presentar las posibilidades de utilizar la nanotecnología para
cemento portland basado en materiales compuestos, incluyendo nano y micro-hormigón.
El cemento Portland es el material de construcción más común y ampliamente utilizado y su
la producción actual se estima en 6 mil millones de metros cúbicos por año [18]. La mayor
ventajas de este material son: disponibilidad de materias primas para la producción de todo el
mundo, bajo costo, el ajuste de temperatura ambiente, la facilidad de construcción, fácilmente disponible
propiedades y datos de rendimiento para el diseño y la construcción. Además de hoy en día
el hormigón tiene un registro muy buen desempeño durante un período de más de 175 años.
El cemento Portland se utiliza típicamente como materiales de cementación con agregados finos y gruesos
para crear productos que sean unos pocos milímetros a varios metros de espesor. El tamaño medio del cemento Porland: una partícula de cemento es de aproximadamente 50 micras
El tamaño de una partícula nano con un tamaño máximo de partícula de aproximadamente 5
se utilizan [10],el 90 % -
Por lo tanto el tamaño de partícula tiene que ser reducido por un orden de magnitud a
obtención de nano-cemento portland. Si estas partículas de nano-cemento puede ser procesada con los nanotubos y los reactivos de tamaño nano-partículas de sílice; conductor, fuerte, resistente y sala de
temperatura de cerámica elaborados se pueden desarrollar, tanto para aplicaciones electrónicas y
recubrimientos. Como el carbón se oxida a temperatura ambiente temperaturas superiores a 400 ° C,
procesamiento será de gran ayuda para conservar las propiedades mecánicas de los nanotubos de carbono.
la mayoría de la cerámicas se procesan a temperaturas mucho más altas que 400 ° C, las fibras de carbono.,
No puede utilizar con estos procesos.
En el nivel micro, también hay una analogía muy buena relación entre hormigón armado y
compuestos de fibra. Las lecciones aprendidas en el hormigón reforzado con fibra también puede ser eficaz
compuestos utilizados para hacer uso en
obras de hormigón armado que contiene 0,5% de fibras de acero
están siendo utilizados en la construcción real. La mejora de las propiedades proporcionadas por esta
0,5% de fibras de acero a la matriz de concreto no son muy diferentes de la mejora
proporcionada por el 0,5% de nano-tubos de carbono en materiales compuestos de alto rendimiento [9-10]. Nótese que
fibras de carbono para proporcionar una mejora tanto mecánica y propiedades eléctricas.
2. DEFINICIÓN DE NANO-CONCRETO
Para discusiones presentados en este documento, nano-hormigón se define como un hormigón hecho con
partículas de cemento portland que son menos de 500 nanómetros como el agente de cementación.
Actualmente los tamaños de partículas de cemento variar desde unos pocos nano-metros a un máximo de about100
micrómetros. En el caso de las micro-cemento el tamaño medio de partícula se reduce a 5 micro
metros. Una orden de magnitud de la reducción es necesaria para producir nano-cemento.
3. ¿ES NECESARIA PARA NANO-CONCRETO?
Los autores creen que la respuesta es sí. Ciertas propiedades únicas de cemento portland
tales como: sala de procesamiento de la temperatura, baja contracción, resistencia a la temperatura de hasta 600
° C, la compatibilidad con un número de tipos de fibras, incluyendo fibras de carbono, la capacidad de reacción
disponibles en la actualidad con nano-materiales, tales como la nano-sílice y características no tóxicas
pueden ser utilizados eficazmente para crear productos únicos. También se puede moldear a complejo
formas, el calor curados y recubierto con otros nanomateriales.
Si procesable nano-cemento se sintetiza, micro-metros de placas gruesas y otras formas
tales como los cilindros pueden ser fabricados para diversas aplicaciones, incluidas la electrónica
componentes y sensores de alta temperatura. Carbono de nano-tubos puede ser utilizado tanto para
el fortalecimiento y la creación de circuitos eléctricos. Otra aplicación importante es en gran volumen
el área de los recubrimientos. Actuales de cemento Portland a base de recubrimientos no son populares porque
necesitan ser añadidos gruesos y el polímero se necesitan para mejorar la adhesión. Nano-cemento
creará un nuevo paradigma en este campo de aplicación. Grietas cubiertas libres será una realidad
en lugar de un sueño.
4. ESTADO DE LA TÉCNICA
4,1. Hormigón y Nanotecnología
Se puede afirmar que el hormigón utiliza la nanotecnología, ya que contiene las nanopartículas como
ingredientes, como las partículas de agua nano-nano y vacíos de aire. Sin embargo, para reclamar el uso
de la nanotecnología, tenemos que ser capaces de controlar la cantidad y los lugares de estas
nano-ingredientes dentro de los productos finales. Las escalas de los distintos materiales que constituyen
hormigón se muestran en la figura. 1. Si somos capaces de crear herramientas de químicos o mecánicos para controlar
escala nano-poros y la colocación de productos de hidratación silicato de calcio luego de concreto
se convierte en un producto de la nanotecnología
Fig. 1: Escalas de los diferentes componentes de hormigón y una aplicación típica [7
Las actividades actuales de investigación de la nanotecnología en concreto son: la caracterización de
hidratación del cemento, la influencia de la adición de sílice de nano-tamaño de hormigón, la síntesis de
cemento con nano-partículas y recubrimientos (que contienen nano-partículas de tamaño) se aplica a
proteger el concreto. Estas actividades se describen brevemente en las secciones siguientes.
4,2. Cemento Reactividad nanoestructura
Una de las actividades de investigación en colaboración con el apoyo de Federal Highway Administration (FHWA)
y la NSF está llevando a cabo en la Universidad de Connecticut para estudiar la hidratación del cemento en un
nano-escala de nivel. En este estudio los científicos estadounidenses y alemanes están utilizando resonancia nuclear
análisis de reacción (NRRA) para investigar lo que ocurre en la superficie del cemento
partícula como hidrata. Un haz de átomos de nitrógeno se usa para sondar un grano de cemento reaccionar
para localizar los átomos de hidrógeno, un componente necesario de agua, o subproductos de reacción.
Localización de estos átomos de hidrógeno se utilizan para crear un perfil de profundidad de hidrógeno, que
muestra la tasa de penetración del agua, así como la disposición de las capas superficiales diferentes
formado durante la reacción.
Los investigadores identificaron cuatro componentes que están activos durante la hidratación del cemento, la figura.
2. La siguiente sección se ofrece un breve resumen de sus observaciones. El 20 -
nanómetros de espesor semipermeable capa superficial permite que el agua entre los granos de cemento y
se filtra hacia fuera los iones de calcio. Los iones más grandes de silicato en el cemento están atrapados detrás de esta
capa. A medida que la reacción continúa, un gel de silicato se forma allí, causando hinchazón dentro del
cementar grano. Esto conduce a la descomposición eventual de la capa más externa. La superficie
desintegración libera entonces acumulado en la solución de silicato circundante. la
silicato reacciona con iones de calcio para formar un gel de hidrato de silicato de calcio, que se une
consolidar los granos y se establecen el hormigón.
La evolución del perfil de hidrógeno se muestra el momento de la ruptura de la capa superficial.
Esta información puede utilizarse para estudiar el proceso de fraguado del hormigón como una función del tiempo,
temperatura, la química del cemento, y otros factores. Por ejemplo, los investigadores utilizaron NRRA
para determinar que en el cemento hidratante a 30 ° C (86 ° F); la ruptura se produce en 1,5 horas
[7].
4,3. Nano-Scale Humo de sílice para mejorar el desempeño de hormigón
Ultra-fino de sílice coloidal amorfo se encontró que era mucho más eficaz que micras
sílice de tamaño para mejorar el rendimiento, tales como la permeabilidad y, posteriormente,
duración [5]. Además, la cantidad reducida de aproximadamente 15 a 20 kg de nano-sílice se encontró
para proporcionar una resistencia igual a 60 kg de sílice ordinario o micro.
4,4. Álcali-silicato de reacción (ASR) Estudios
ASR resultados en la formación de gel de álcali / sílice, que se expande y causa significativa
daños materiales. El gel se forma debido a la reacción entre los álcalis de cemento y una
forma reactiva de sílice de los agregados o adiciones complementarias. FHWA investigadores
está utilizando la dispersión de neutrones y espectroscopía de aniquilación de positrones para medir la escala nanométrica
cambios en la microestructura de gel como una función de la química de gel, la temperatura y relativa
humedad [7].
4,5. Fly Ash Caracterización Reactividad
FHWA también está financiando un estudio de investigación para examinar las interacciones entre las cenizas volantes y
cemento portland gel de nano-estructura. Pequeña ángulo de dispersión de neutrones está siendo utilizado para
cuantificar los cambios en un nano-escala como una función del tiempo y la composición de cenizas volantes.
4.6 Cinética de hidratación del cemento
Los métodos analíticos convencionales no son capaces de ofrecer un modelo preciso de la tasa de
reacción del cemento con el agua como una función de la relación de la temperatura, agua / cemento, y el grano
tamaño debido a que las reacciones tienen lugar en los poros de nano-escala de la gel de cemento. Por lo tanto,
científicos del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST), el Centro para el frío
La Investigación de Neutrones y la FHWA están utilizando métodos de dispersión de neutrones para medir los movimientos
y las reacciones de agua a una escala nanométrica. Este estudio se espera que para explicar los efectos de la
varios factores sobre la tasa de desarrollo de fractal de cemento de la estructura a escala nanométrica.
4.7 Síntesis de cemento utilizando nano-partículas
En un proyecto apoyado por la National Science Foundation, se ha sintetizado la
componentes del cemento portland tipo I con nano-partículas y se comparó su
propiedades con el de cemento comercial. La microscopía de barrido electrónico (SEM) y difracción de Rayos X (DRX) equipos se utilizaron para evaluar la morfología y la estructura desintetizado silicato tricálcico (C3S) componentes. Conglomeradas con nano-partículas con
estructuras cristalinas que contiene como las cantidades de tri-y di-silicato cálcico compuestos
así como óxido de cobre se encuentra presente en el cemento sintetizada. Pruebas de hidratación
indicó que el nano-cemento tenía una velocidad de hidratación más rápida que el cemento portland
Tipos I y III. Resistencia a la compresión del cemento sintetizado utilizando nano-partículas fue
encontrado que ser menor que la de cemento Portland ordinario. Los autores atribuyen este
reducción a un número de factores que incluyen: la agregación de partículas, la hidratación rápida, una alta
agua a cemento, y la falta de yeso [14].
4,8. Nanotubos de carbono
Como el carbón nano-tubos tienen un excelente potencial para su uso en compuestos de cemento, básico
propiedades mecánicas de estos tubos se presentan en las siguientes secciones [4-6]. Más
detalles se pueden encontrar en la referencia 4.
4.8.1. Descripción General
Producen grandes cantidades de nano-tubos. Estos tubos fueron las estructuras de varias capas. Una sola
capa de nano-tubo fue sintetizado en 1993 por la adición de metales tales como cobalto a grafito
electrodos. En 1996, el grupo de Smalley en Texas, EE.UU. ha desarrollado un método que dio lugar a
un alto rendimiento de solo tubos de paredes con diámetros inusualmente uniformes. Estos tubos uniformes
tenía una tendencia a formar paquetes alineados en comparación con los preparados utilizando arcevaporation. El paquete de nano-tubos se refiere a veces como nano "cuerdas".
Otras formas de nano-tubos de carbono son: nano-cuernos, tubos de ensayo de nano-y nano-fibras-.
Nano-cuernos son conos de carbono de pared única con notable y adsorción catalítica
propiedades. Ellos tienen un excelente potencial para su uso en pilas de combustible. Tubos de ensayo tienen Nano
potencial para su uso en un número de aplicaciones, incluyendo campos de la medicina. Estos tubos pueden ser
llena de materiales que incluyen moléculas biológicas. Las nano-fibras podría convertirse en el
fibras de carbono en última instancia, debido a su muy alta resistencia, rigidez, relación de aspecto y
pureza.
Una sola capa de nano-tubo puede ser considerado como el perfecto cilindro de pared delgada debido a
la uniformidad en el espesor, la geometría precisa y el comportamiento lineal material elástico. La
desafío es a prueba de ellos para obtener propiedades de resistencia, rigidez y estabilidad. Un número de
técnicas están siendo desarrollados para utilizar dispositivos electromecánicos para inducir la fuerza y
miden las respuestas. Las fuerzas se miden en Newtons nano y son los desplazamientos
mide en fracciones de metros nano. Las propiedades estructurales de pared única (single
capas) de varios tubos, tubos de paredes y tubos de pared simple paquetes son necesarios para la efectiva
la utilización de estos materiales en aplicaciones electrónicas y bio y el desarrollo de
nano / micro compuestos. Las siguientes secciones proporcionan información básica sobre
dimensiones geométricas y las propiedades mecánicas de los nanotubos de carbono. Dado que este es unárea de investigación muy activa, se advierte al lector para referirse a las últimas publicaciones hasta la fecha
información.
4.8.2. Dimensiones de los nanotubos de carbono
Los primeros nano-tubos descubiertos eran de varios tubos de pared [11]. Electrónica de transmisión
estudios de microscopía indican que estos tubos parecen proyectiles anidados con una capa intermedia
espaciamiento de aproximadamente 0,34 nm. El diámetro equivalente de los tubos está en el intervalo de 10 a 50
nm. La longitud típica varía de 100 a 1000 nm. Tubo de una sola capa tiene una mucho más pequeña
diámetro (1 a 3 nm) y longitud (aproximadamente 300 nm). Los tubos de una sola capa a menudo son
fabricado en "cuerda" o forma "paquete", donde muchos tubos individuales se closepacked en paralelo.
4.8.3. Propiedades mecánicas de los nanotubos
La información básica necesaria para el análisis son el módulo de elasticidad, tensión-deformación del comportamiento,
recargar la capacidad de compresión y tensión, módulo de corte y fortalezas en las diversas
modos. Estos valores se pueden obtener utilizando cualquiera de las técnicas experimentales o teóricos
formulaciones. Las pequeñas dimensiones de los tubos de imponer un enorme desafío para
estudio experimental. Varios tipos de microscopios de alta resolución con la reciente
desarrollos innovadores en el ámbito de la manipulación de nano han ayudado a obtener
los resultados cuantitativos. Sin embargo, las cifras reportadas en los puntos fuertes y los valores de módulo
varían ampliamente. Los valores del módulo informó rango 270 a 3600 GPa. Teórico
predicciones indican que el módulo puede ser tan alta como 5000 GPa. Típica de tensión-deformación
parcelas informaron dos investigadores se muestran en la figura. 3 [10]. Las tensiones se estimaron
suponiendo un espesor uniforme de 0,34 nm para el único tubo. Las cepas son reportados
cepas de ingeniería.
En el modo de tensión, la cepa informó en el fracaso es tan alto como 12% y variar las fuerzas
10 a 63 GPa. Los puntos fuertes de cuerdas muy largas (aproximadamente 2 mm) se encontró que en
el rango de 1,72 ± 0,64 GPa [12].
4,9. Nano Composites
Nano-tubos se puede utilizar para fabricar materiales compuestos de fibra que puede heredan algunos de los
excelentes propiedades de los nanotubos. Por ejemplo, nano-tubos de carbono se pueden mezclar
con alumino-silicatos para producir obleas muy delgadas que son muy fuertes y altamente
conductora. El compuesto también puede ser utilizado como un resistente, duradero temperatura, alta y
recubrimiento de baja fricción. Actuales alumino-silicato formulaciones consisten en partículas de sílice en
el intervalo de 50 a 100 nm [8]. Es posible perfeccionar el proceso para reducir al máximo
tamaño de las partículas en la matriz de 5 o 10 nm. Estas matrices pueden ser reforzadas con tan bajo como
0,5% de nano-tubos y aún así producir una fuerza extraordinaria y la conductividad eléctrica
mejoras.
Tensión-deformación de las relaciones de los nano-tubos [11]
Los investigadores del NIST y la Universidad de Pensilvania han sido la construcción de nano-arcilla llena
polímeros que pueden mejorar la resistencia al fuego, así como propiedades mecánicas [15]. metal
de óxido de las nano-partículas también se han utilizado en recubrimientos para la protección de la luz UV, selfdisinfecting superficies, células solares, productos de limpieza del aire interior, etc Otros nanocompuestos han
desempeño estructural superior.
4.10. Nano sensores para estructuras de hormigón
La viabilidad de Cyberliths o agregados inteligentes, como los sensores inalámbricos incrustados en
concreta que se está evaluando [16]. En el futuro estos sensores micro podría ser reducido a
polvo de tamaño de partícula, con la capacidad para revestir un puente completo con polvo inteligente para óptima
la capacidad de vigilancia a través de una red de sensores inteligentes. Estos sensores se pueden utilizar de forma remota
controlar el estado del hormigón y el refuerzo sin dañar las estructuras.
5. Conceptos fundamentales de hidratación del cemento
Relacionados con la nanotecnología-CEMENTO
Una gran base de conocimiento y en profundidad se ha desarrollado en relación con el comportamiento de los
concreta en los últimos 150 años [8]. Posibles problemas relacionados con las partículas de cemento de tamaño nano-
se discuten en esta sección. La cuestión primera y principal es la síntesis de nano-cemento. como
se mencionó anteriormente el tamaño de partícula tiene que ser reducido por un orden de magnitud. posibleavenidas son la síntesis química y la separación de las partículas de nano-tamaño de cemento micro
utilizando medios mecánicos. Se han hecho intentos en los dos frentes pero publicada
información no está disponible en la literatura abierta.
La segunda cuestión importante es la estructura de cemento hidratado. El calor de hidratación y
las técnicas de fabricación están relacionados con este área temática. Los siguientes hechos que hemos aprendido
de cemento hidratación jugará un papel importante en la comprensión de la hidratación del
nano-pasta de cemento:
• Un milímetro cúbico de cemento, ocupa alrededor de 2 mm cúbicos de espacio después de la completa
hidratación.
• Tres componentes principales sólidas de cemento hidratado pasta son: silicato de calcio
Hidratado (CSH), los cristales de hidróxido de calcio (CH o portlandita) y calcio
Sulfo-aluminatos (CS o etringita). CSH ocupa aproximadamente 50 a 60 por ciento del
volumen donde como CH y CS ocupa el 20 al 25 por ciento y 15 a 20 por ciento
respectivamente.
• El tamaño de la hoja de CSH es menor que 2 nm y variar el espacio entre las hojas
de 0,5 a 2,5 nm. La agregación de las partículas de CSH cristalinas mal podría ocupar
1 a 100 nm. Inter-partícula espaciado dentro de una agregación variar de 0,5 a 3 nm.
• CSH tiene una gran área superficial (100 a 700 metros
2
/ G) y la fuerza de este material es
atribuidos a fuerzas de van der Waals.
• productos CH son típicamente grandes con una anchura de aproximadamente 1000 nm.
• CS tiene la aguja y el tipo de estructura es inestable.
• pasta de cemento hidratado puede contener agua adsorbida. Hasta seis capas moleculares de
agua, alrededor de 1,5 nm de espesor puede ser considerado por enlaces de hidrógeno. Mayor parte de este
agua se puede eliminar por secado a 30 por ciento de humedad relativa.
• Tamaño de huecos capilares variar de 10 a 1000 nm. Sin embargo, en pasta bien hidratado
con una baja relación agua-cemento el tamaño de poro es típicamente inferior a 100 nm.
• Los cristales hexagonales CSH Pequeños, hidratos de aluminato de calcio y sulfo calcio
aluminatos poseer grandes áreas de superficie y capacidad adhesiva. También se adhieren a
ONU-hidratados granos de cemento y las partículas de agregado.
• Los resultados de la reacción puzolánica en la reducción de los vacíos capilares y la sustitución de calcio
hidróxido con CSH.
• El calor de hidratación está fuertemente influenciada por el tamaño de las partículas de cemento. Blaine de
de cemento varía de 320 m
2
Por kg de cemento normal, a 900 m
2
Por kg de ultra alta temprana
fuerza cemento.
• C3A genera más calor y C2S genera la menor cantidad de calor.
• El calor de hidratación tiene dos picos, uno se produce durante la etapa de disolución y el
segundos se produce durante la formación de compuestos.
• Zona de hidratación activa es de unos 2000 nm de espesor, [fig. 2].
• De los dos mecanismos de hidratación a través de solución de hidratación es más adecuado
de nano-cementos. En este mecanismo, la disolución completa de anhidro
compuestos a sus constituyentes iónicos y la precipitación final de los hidratos son
supone que tendrán lugar. Perumalsamy Balaguru y Chong Ken
25
• Aluminatos hidrato mucho más rápido que los silicatos. Los silicatos, que constituyen alrededor del 75
por ciento de cemento, desempeñan un papel preponderante en el desarrollo de la fuerza.
5,1. Rendimiento posible y las técnicas de fabricación
Una revisión cuidadosa de los hechos antes mencionados y cifras sobre el cemento portland se puede utilizar
prever la realización de nano-cemento:
• Independientemente del modo de fabricación, el contenido de yeso tiene que ser
diseñado para controlar el calor de hidratación y desarrollo de la fuerza.
• Es posible mezclar de carbono de nano-haces de tubos en nano-lechada de cemento. Por cierto
aplicaciones bigotes de carbono incluso regulares pueden ser utilizados.
• Sólo de tamaño nano-puzolanas y cargas debe ser utilizado para materiales compuestos de nano-cemento.
Nótese que el óxido de humo de sílice y titanio están fácilmente disponibles en nano-tamaños.
• Las técnicas utilizadas para la fabricación de hojas de cemento de amianto puede ser utilizado para
fabricar micro-medidor de espesor de cemento de carbono-hojas. Técnica de filtrado de amianto
fabricación hoja tiene que ser combinada con la técnica de vacío utilizado ensacado
para la fabricación de componentes estructurales de aeronaves.
5,2. Preguntas Fundamentales
Algunas de las preguntas fundamentales que necesitan ser contestadas son:
• ¿Es la influencia de la relación agua-cemento para la misma nano-cemento?
• ¿La fuerza y la capacidad de deformación siguen siendo lo mismo?
• ¿Es posible el uso de nano-fibras metálicas?
• ¿Será posible que se seque proceso de la mezcla de cemento-relleno de fibra y la cura con vapor
impregnación?
6. ALGUNAS OPORTUNIDADES Y DESAFÍOS
6,1. Compuestos de cemento
Si el cemento portland se pueden formular con partículas de cemento de tamaño nano-, se abrirá un
gran número de oportunidades. Por ejemplo, el cemento puede ser utilizado como un inorgánico
adhesivo con fibras de carbono. En la actualidad las partículas de tamaño micrométrico de cemento no son conducentes
para su uso con fibras de carbono 7 micras de diámetro. El cemento no sólo será más
económico que los polímeros orgánicos, pero también será resistente al fuego. Además, no se
emiten los compuestos orgánicos volátiles (COV) y los materiales compuestos se puede unir a los padres
sustrato de hormigón utilizando un adhesivo compatible. También será muy competitivo con
actuales compuestos inorgánicos debido a que tienen que ser procesados a alta temperatura.
Una serie de investigaciones han llevado a cabo para el desarrollo de hormigón inteligente utilizando
fibras de carbono [17]. Esto se convertirá en una realidad con nano-cemento, porque de nano-carbón
tubos son mucho más eficaces que las fibras de carbono. El espesor del material compuesto puede ser
reducirse a micras y flexible, por tanto y compuesto de cemento inteligente puede ser fabricado.
El reto principal es la fabricación de nano-tamaño de las partículas de cemento. Química de vapor
deposición se muestra prometedor [14]. Otra vía es de alta tecnología de molienda. El segundo reto
es el calor de hidratación. Especiales aditivos orgánicos e inorgánicos se deben desarrollar a
controlar la configuración y el calor de hidratación. A pesar de que esto es una aventura arriesgada y difícil,
los autores creen que el riesgo vale la pena tomar.
6,2. Recubrimientos para Concreto
Los revestimientos se utilizan habitualmente como barreras de protección contra la abrasión, ataque químico,
hidrotermales y variaciones para mejorar la estética. Actualmente, la mayoría de estos recubrimientos son
en el rango micrométrico. Nuevos materiales y técnicas se están desarrollando para el desarrollo
nano-metros revestimientos gruesos que son duraderos y generan menos calor debido a la fricción reducida.
Recubrimientos podría ser de auto-limpieza y auto-curación. En la mayoría de los casos, el rendimiento de estos
recubrimientos se evaluó utilizando técnicas experimentales. Los principales parámetros evaluados
son: la durabilidad de los recubrimientos bajo condiciones de exposición diferentes resistencia a la abrasión, la fricción
resistencia, resistencia a altas temperaturas y características eléctricas. El rendimiento del
(Revestimiento) película y la interfaz entre la película y el material matriz jugar importante
papel en la durabilidad general del sistema. Los autores creen que los modelos analíticos son
necesaria para predecir el rendimiento de diversos tipos de recubrimientos, por lo que el diseño óptimo
enfoques pueden ser desarrolladas. Los modelos podrían llegar a ser bastante complejo debido a la
interacción de la capa de película con el material matriz a través de la interfaz. Para la mayoría
casos, las propiedades mecánicas de las superficies de matrices y algunas del recubrimiento disponible
materiales son conocidos. Pero se sabe muy poco sobre el rendimiento de la interfaz
bajo fuerzas mecánicas, higrotérmico y magnéticos. Para el recubrimientos nano, el
propiedades de los propios recubrimientos necesita investigación.
Recubrimientos quebradizas por lo general fracasan por el agrietamiento, delaminación y desprendimiento en lugar de usar "
a cabo ". Robustos modelos analíticos son necesarios para predecir la iniciación y crecimiento de grietas
y su contribución a la degradación final. Creemos que la base de conocimientos
desarrollado para analizar las estructuras de paredes delgadas pueden ser utilizados eficazmente para desarrollar el
anteriores modelos analíticos. La mayoría de los revestimientos existentes tienden a acumular suciedad
la reducción de la estética. Los materiales depositados también degradan la superficie padre con el tiempo.
Revestimientos con un nano-escala de la rugosidad que repelen el agua y la suciedad, el modelo de la
recubrimiento de la hoja de loto se están creando. La hoja de loto tiene una capacidad extraordinaria para mantener
se limpie y seque. Ahora la nanotecnología se utiliza para imitar la superficie de la hoja de loto
y crear nuevos productos que superan a los actuales palo sin productos. Típicamente, en un
superficie hidrófoba o repelente al agua, las partículas de suciedad se eliminan por el agua en movimiento.
Pero en una superficie de Lotus simulado, las partículas de suciedad se recogen por las gotas de agua y se enjuagó
apagado. Fig. La Figura 4 muestra las propiedades de auto-limpieza de un revestimiento hecho con nano-partículas. Puede ser
visto que la superficie recubierta es totalmente libre de molde que está presente adyacente a la cubierta
la superficie [13].
CONCLUSIONES
Grandes cantidades de los fondos y un gran esfuerzo están siendo utilizados para desarrollar la nanotecnología.
Incluso aunque el cemento y el hormigón puede constituir sólo una pequeña parte de este esfuerzo general, la investigación en esta área podría pagar dividendos enormes en las áreas de tecnología los avances y beneficios económicos.
Los esfuerzos actuales se centran en la comprensión de las partículas de hidratación
del cemento, de nano-tamaño de sílice y sensores.
Oportunidad única para el desarrollo de nano-cemento que puede conducir las principales contribuciones de larga data.
Incluso aunque el cemento y el hormigón puede constituir sólo una pequeña parte de este esfuerzo general, la investigación en esta área podría pagar dividendos enormes en las áreas de tecnología los avances y beneficios económicos.
Los esfuerzos actuales se centran en la comprensión de las partículas de hidratación
del cemento, de nano-tamaño de sílice y sensores.
Oportunidad única para el desarrollo de nano-cemento que puede conducir las principales contribuciones de larga data.
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