Nanohormigón

El nanoconcreto (también escrito nanoconcreto o nano-concreto ) es un tipo de concreto que contiene partículas de cemento Portland de no más de 100 μm ^{[ 1 ]} y partículas de sílice de no más de 500 μm, las cuales rellenan los huecos que se producirían en el concreto normal, aumentando así considerablemente la resistencia del material. ^{[ 2 ]} También es un producto de la mezcla de alta energía (HEM) de cemento, arena y agua convencionales, un enfoque ascendente de la nanotecnología. ^{[ 3 ]}

La incorporación de partículas ultrafinas a una pasta de cemento Portland dentro de una mezcla de concreto, de acuerdo con el enfoque descendente de la nanotecnología, reduce el espacio vacío entre el cemento y el agregado en el concreto curado. Esto mejora la resistencia, la durabilidad, la retracción y la adherencia a las barras de refuerzo de acero. ^{[ 2 ]}

Estudios recientes han explorado el uso de técnicas de visión artificial para detectar cambios estructurales en hormigón ligero modificado con nanopartículas. Estos enfoques permiten la evaluación no destructiva de la heterogeneidad microestructural y los procesos de degradación en materiales avanzados a base de cemento. ^{[ 4 ]}

Para asegurar que la mezcla sea lo suficientemente completa para crear nanoconcreto, la mezcladora debe aplicar una potencia de mezcla total a la mezcla de 30–600 vatios por kilogramo de mezcla. Esta mezcla debe continuar el tiempo suficiente para producir una energía específica neta gastada en la mezcla de al menos 5000 julios por kilogramo de mezcla. ^{[ 5 ]} y puede aumentarse a 30–80 kJ por kilogramo. Luego se agrega un superplastificante a la mezcla activada que luego puede mezclarse con agregados en una mezcladora de concreto convencional . En el proceso HEM, la mezcla intensa de cemento y agua con o sin arena en condiciones de flujo cuasi-laminar, número de Reynolds 20-800 proporciona disipación y absorción de energía por la mezcla y aumenta las tensiones de corte en la superficie de las partículas de cemento. Como resultado, la temperatura de la mezcla aumenta en 20–25 o más grados Celsius. Esta mezcla intensa sirve para profundizar el proceso de hidratación dentro de las partículas de cemento. La formación de silicato de calcio hidratado (CSH) coloidal de tamaño nanométrico aumentó varias veces en comparación con la mezcla convencional. Así, el hormigón ordinario se transforma en nanohormigón. El proceso natural inicial de hidratación del cemento con formación de glóbulos coloidales de aproximadamente 5  nm de diámetro ^{[ 6 ]} se extiende por todo el volumen de la matriz de cemento-agua a medida que se consume la energía en la mezcla. ^{[ 7 ]} La ​​mezcla activada líquida se puede utilizar por sí sola para moldear pequeños detalles arquitectónicos y elementos decorativos, o expandirse con un aditivo formador de gas para hacer nanohormigón HEM aireado ^{[ 8 ]} como hormigón ligero . El nanohormigón HEM se endurece en condiciones de baja y bajo cero temperatura porque la fase líquida dentro de los nanoporos del gel CSH no se congela a temperaturas de −8 a −42 grados Celsius. ^{[ 9 ]} El mayor volumen de gel reduce la capilaridad en materiales sólidos y porosos.