Aplicación de nano y micro tecnología para el mejoramiento de las propiedades mecánicas y térmicas de materiales utilizados en la Ingeniería Civil.

Abstract

Entre las innumerables aplicaciones para las que se están utilizando los nanomateriales se encuentra la mejora de propiedades de materiales comunes. Dentro de la Ingeniería Civil, ésta es un área que ha tenido poco avance fuera de regulaciones y normas. Los materiales de construcción son esencialmente los mismos materiales que se usaban hace siglos, pero la nanotecnología comprende la posibilidad de mejorar sus prestaciones. La consideración de materiales para construcción mejorados podría cambiar por completo la metodología de diseño de estructuras, pavimentos o elementos geotécnicos, ya que deben considerarse mayores aportes en términos de propiedades mecánicas que influyen en la durabilidad o vida útil. Dentro del proyecto investigó respecto a los nanomateriales más conocidos y utilizados en la actualidad. En esta parte se abarcan sus características físicas y químicas, su morfología, sus métodos de producción y sus principales aplicaciones. También se hizo una revisión de las técnicas de caracterización de nanomateriales. Debido al tamaño nanométrico de los materiales en mención, las técnicas utilizadas para caracterizarlos requieren de equipo avanzado y difícil de encontrar en el país. Entre las técnicas revisadas se encuentran: la Microscopía Electrónica de Barrido (SEM), la Microscopía Electrónica de Transmisión (TEM), la Difracción de Rayos X (DRX), la Reducción Programada de Temperatura (TPR) y el Análisis Termogravimétrico (TGA). Dentro de la investigación se revisó la utilidad y ventajas de cada técnica. Dentro del proyecto se evaluó el uso de micro partículas de cal para la mejora de propiedades de suelos arcillosos plásticos. La muestra de arcilla fue analizada por medio de la técnica de DRX, TGA y microscopías ópticas para determinar su composición mineral. Adicionalmente se realizaron ensayos de mecánica de suelos para determinar la mejora en las propiedades del suelo arcilloso al modificar las muestras de arcilla con cal hidratada tipo especial Horcalsa sin tamizar y pasada por los tamices No. 200 y No. 325. Se descubrió que el tamizado de la cal produce un aumento significativo en la mejora del índice de plasticidad de las arcillas respecto a la cal sin modificar. Por otro lado, no se determinó una diferencia significativa entre tamizar cal con un tamiz No. 200 y uno No. 325. Utilizando estos resultados se revisó la afinidad con micro y nanopartículas de cal de acuerdo a un análisis a diferentes escalas. Esta revisión resultó favorable en cuanto a la afinidad de los materiales y se extrapoló para el caso de la aplicación de nanopartículas de cal. Posteriormente se revisaron las técnicas de producción de la cal con sus ventajas y desventajas, haciendo un énfasis especial en los métodos más rentables de síntesis. También se discutió el proceso de producción de micro y nanopartículas de cal.