INVESTIGACION:

“PROPIEDADES DEL HORMIGON CON ADITIVO NANOSILICE”

Osvaldo Muñoz Marchant Ingeniero Civil OOCC

osvaldomunoz@gmail.com 96432866

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En palabras de Ottillia Saxi, directora del Instituto de Nanotecnología de Stirling, Gran Bretaña:

“La nanotecnología nos ofrece la posibilidad de diseñar materiales con características totalmente

nuevas; nos permitirá cambiar las cosas que hacemos y cómo las hacemos”. Y añade “los materiales

de construcción no serán la excepción, y también se verán afectados por la nano-revolución”.

Es sabido dentro de la física y la química que un nanomaterial correctamente diseñado y

desarrollado produce resultados mejores y más económicos que los materiales tradicionales, gracias

a la estabilización y refuerzo de propiedades de la materia a un nivel mil veces más pequeño que el

antiguo nivel “micro” (0.000001 m).

La microsílice es uno de los productos para el concreto más ampliamente usados en todo el

mundo desde hace más de ochenta años. Sus propiedades han permitido obtener concretos de alta

resistencia, impermeables a los ataques del agua y los agentes químicos, y contribuido a muchas de

las edificaciones de concreto que vemos hoy en día. Sin embargo, su desventaja ha sido

principalmente el precio, relativamente alto, así como su contaminación al medio ambiente, con la

consecuente repercusión en la salud de los operadores quienes deben tomar precauciones especiales

porque al ser la microsílice un material en polvo mil veces más pequeño que el humo del cigarrillo,

puede producir “silicosis” si las condiciones de seguridad no son las óptimas.

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A mediados del 2003 Cognoscible Technologies SA recibió, junto con Ulmen S.A., el

desafío de desarrollar un producto que reemplazara los efectos contaminantes de la microsílice; que

tuviera los mismos resultados, o incluso los mejorara, además de que fuera de un precio razonable

que ameritara su uso. El objetivo: una sílice que permitiera cumplir la normativa ambiental: ISO-

14001. Utilizando herramientas de la física, química y los recientes avances de la nanotecnología,

ambas empresas consiguieron cumplir ese desafío.

Cognoscible Technologies es una empresa chilena de consultoría científica que usa

herramientas de la física, química y ciencias cognitivas para lograr resultados rápidos, rentables e

innovadores, en una forma nueva y optimizada de hacer ciencia. Realiza alianzas con empresas de

otros países, suministrándoles soluciones de investigación y desarrollo al nivel de grandes empresas

transnacionales.

Uno de los productos que está entrando con más fuerza en el mercado de la construcción

son los nanoaditivos para el concreto. En este caso, no estamos ante materiales controlados átomo

por átomo durante el proceso de fabricación; las nuevas técnicas han sido utilizadas sólo durante la

fase de desarrollo del producto. La empresa Cognoscible Technologies ha introducido en el mercado

mundial un nuevo aditivo para el concreto denominado Gaia, que vendrá a sustituir al tradicional

microsílice, y que ofrece al mismo precio múltiples ventajas frente a ésta. Cabe decir que recibió el

nombre de Gaia, porque “Cuida al medio ambiente, la salud de los operadores y al concreto, como la

antigua diosa griega de la tierra cuidaba de sus hijos”.

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Los resultados de laboratorio y en campo mostraron que no sólo no contaminaba (porque

estaba en forma líquida), sino que además tenía mucho mejores resultados que el microsílice, ya

que una botella de un litro del producto igualaba a un barril entero de microsílice, cemento extra y

superplastificantes. El director y fundador de la empresa, Miguel Ferrada, ha sido el único ganador

latinoamericano del premio Innocentive. Cabe decir que debido a su innovación, Gaia Nanosílice

fue probada por más de un año en la mina de cobre subterránea, El Teniente, para comprobar sus

resultados a largo plazo.

Grafico. Cantidades de material necesario para obtener 1m3 Hormigón

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Propiedades del concreto con aditivo Gaia Nanosílice

En concretos de alta resistencia (H- 70), Gaia Nanosílice tiene 88% más de rendimiento que

la microsílice cemento adicional y superplastificantes (en promedio bastan 9.43 kg de Gaia

Nanosílice frente a 73 kg de todos los anteriores juntos; como se aprecia en gráfico). Además, su

costo por uso es más económico que recurrir a cualquier combinación de los anteriores.

Tiene de 0% a 1% de inclusión de aire. Conserva la consistencia por tiempos superiores a una

hora (con una relación A/C=0.5 y una dosis de 0.5% por peso del cemento, conservó una extensión

de 60 cm por dos horas, con una pérdida de sólo 5%). Gaia Nanosílice posee una plasticidad que ha

sido comparada con la tecnología de los policarboxilatos y hace innecesario el uso de

superplastificantes. Muestra alta trabajabilidad a niveles tan reducidos de relación agua/cemento como

0.2. “El concreto se coloca solo”, fueron los comentarios de los operadores. Es de fácil

homogenización. Al reducir los tiempos de mezclado permite a las plantas concreteras aumentar su

producción. Asimismo, dependiendo de los cementos y proporciones usadas de concreto (se han

ensayado desde H-30 a H-70), proporciona resistencias de entre 15 MPa y 75 MPa a 1 día, 40 MPa y 90

MPa a 28 días y 48 MPa y 120 MPa a 120 días. Finalmente, cumple la normativa ISO 14001 de respeto al

medio ambiente y a la salud de las personas. Además de evitar los peligros de silicosis a sus operadores y no

contamina el medio ambiente.

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Figura. Partículas Cemento sin Nanosílice a la Izq. Y con a la Derecha

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El Futuro de la Nanotecnología

Algunas de las sorprendentes aplicaciones de la nanotecnología en el campo de los

materiales es por ejemplo, el desarrollo de una pintura con propiedades de auto limpieza y

protección antigrafiti.

También existen recubrimientos de grosor manométrico que protegen el acero de

refuerzo de la corrosión, o material cerámico para muebles de baño (WC) que presenta una

superficie completamente lisa a escala nanométrica, lo cual implica que se mantiene limpio y

reluciente cada vez que se presiona la palanca del depósito de agua, sin necesidad de limpiezas

posteriores por parte del usuario.

Ecology Coatings ha desarrollado más de doscientas patentes de todo tipo de pinturas y

barnices, basadas en un sólido viscoso sin disolventes, que es lo suficientemente fluido como para

extenderlo por las superficies, y que se seca en tres segundos. Además, son más baratas que las

pinturas tradicionales, lo que ha puesto a temblar a algunas de las grandes empresas del ramo. Y

todo esto, sin mencionar su pintura plastificante para papeles, que ofrece un nanorecubrimiento a

prueba de agua, pero que permite imprimir perfectamente.

Los nanocementos, en los que Cognoscible Technologies participa activamente en su

desarrollo, deberán ser, al igual que Gaia Nanosílice, mejores y más baratos. Así, la nanotecnología

se ha instalado ya firmemente en el área del concreto. Gaia Nanosílice es la primera versión de

nanotecnología de un material común para el concreto que logra reemplazarlo con éxito.

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Ventajas Comparativas en Hormigones con Nanosílice

Entre los beneficios y ventajas comparativas podemos señalar:

Cese de la contaminación por partículas sólidas de microsílice.

Menor costo por obra.

Concreto con altas resistencias iniciales y finales.

Concreto con buena trabajabilidad.

Cese del uso de superplastificantes.

Cese del riesgo de silicosis.

Alta impermeabilidad.