El documento describe varios estudios sobre la nanoestructura del cemento y la pasta de cemento. Se encontró que el cemento está compuesto de nanocristales de 3.5 nanómetros. También se estudió la reactividad y comportamiento de sistemas de cemento Portland con arena metacaolínica. Los resultados mostraron que la arena metacaolínica es un material prometedor como adición al cemento Portland para mejorar sus propiedades.

1. Andrea Carolina Cango Cango y Lucía Alexandra Chalán Cabrera
Escuela de Bioquímica y Farmacia, Universidad Técnica Particular de Loja, Apartado 11-01-608, Loja, Ecuador
(Fecha: 21 julio, 2010)
RESUMEN:
La nano-estructura de los edificios y puentes, revela que el cemento es su principal componente y que
mediante rayos x de dispersión este está constituido por nano-cristales de 3,5 nanómetros de tamaño.
La reología de la pasta auto-compactante, se encuentrafunción de las dosificaciones de cemento,caliza,
superplastificante y agua.
El material metacaolinico, producto del calentamiento de la arena caolinica a 650 °C, contiene entre un31,5 y
un 40% de metacaolinita, ilita, moscovita,cuarzo y feldespato. La arena metacaolínica(MK-1) es un material
puzolanico, que podría utilizarsecomo adición al cemento y en la preparación demorteros.
INTRODUCCIÓN: compactantes derivan necesariamentede la pasta,
Las suspensiones de partículas en líquidos son la los estudios de formulación se basan, en la pasta y
base para materiales de la matriz de procesos y susconstituyentes. Se estudia la reactividad dela
aplicaciones sorprendentes de la importancia arena calcinada (su potencial puzolanicidad) y el
tecnológica y científica. Las partículas comportamientode sistemas de cemento Portland
desempeñan el papel decargas o modificadores y arena metacaolinica (PCMK). La hidratación y
reológicos y su influencia puede sercuantificado en evolución de lasmezclas y morteros PCMK se
su totalidad en términos de características evaluó en función del calorde hidratación, de las
macroscópicas. resistencias mecánicas y de laestructura porosa de
El concreto es la sustancia más ampliamente los materiales finales.
utilizada en la tierra, además de agua, sin
embargo, la estructura básica de su "pegamento" LA NANOESTRUCTURA DE LOS
sigue siendo desconocido. En la revista Physical EDIFICIOS Y PUENTES
Review Letters 14 de mayo, informan los El concreto es la sustancia más ampliamente
investigadores en estudios de rayo X de dispersión utilizada en la tierra, además de agua, sin embargo,
que el cemento está compuesto de nano-cristales la estructura básica de su "pegamento" sigue
de 3,5 nanómetros de tamaño. Una mejor siendo desconocido. Ahora, en la revista Physical
comprensión de esta estructura ayuda a la Review Letters 14 de mayo, en estudios de rayos X
comprensión y al diseño de algo más fuerte, más de dispersión los resultados muestran que el agente
duradero, y más respetuoso con el medio principal de unión en el cemento está compuesto
ambiente.De dos fases se compone el hormigón: de nano-cristales de 3,5 nanómetros de tamaño.
una fase fluida (pasta) y unafase solida (cociente El hormigón contiene tres ingredientes principales:
entre grava y arena fija). Las propiedadesauto- un material de agregado (por ejemplo, grava),

2. cemento y agua. El cemento Portland es el tipo de expansión térmica y el índice de refracción quelos
cemento más común, una mezcla de polvo de hacen atractivos para aplicaciones que van del
calcio, silicato, y varios iones metálicos. Cuando el catalizadorapoyo, recubrimientos antireflejos
polvo de cemento se mezcla con agua y agregados, superficie, y recargablebaterías. Su capacidad para
poco antes de su uso en una obra, comienzan las encapsular materiales sensiblestales como la
reacciones químicas que, en definitiva endurecer el terapéutica, marcadores fluorescentes, y sensible
cemento en una matriz sólida que contiene el sobre el terrenoagentes ha sido explotado por
hormigón. El calcio-silicato-hidrato (CSH) es el muchos grupos para la entrega de drogas
producto vinculante más importante de estas y proyección de imagen biomédica. El enorme
reacciones químicas. La producción de hormigón desarrollo en la síntesis de partículas huecas ha
opera a gran escala, y por cada tonelada de hecho avanzar enormemente nuestra capacidad
cemento Portland, cerca de una tonelada de para ajustar suspropiedades mecánicas, ópticas,
dióxido de carbono se emite a la atmósfera. Así eléctricas, químicas, y otros.
que los investigadores han estado tratando de La gran parte del espacio vacío en estructuras
diseñar procesos para fabricar cemento más fuerte huecas ha sido utilizado con éxito paraencapsular y
y duradero, para usar en definitiva, menos del controlar la liberación de materiales sensibles,
misma. La estructura de CSH no ha sido tales comomedicamentos, cosméticos, y el
determinada, aunque el trabajo anterior ha ADN.Del mismo modo, el espacio vacío en el
señalado la presencia de un bloque de construcción agujero de estas partículas se ha utilizado para
a escala nanométrica de algún tipo. modular el índice de refracción, densidad menor,
El patrón de interferencia de la CSH sintéticas no aumento de la superficie activa para la catálisis,
mostró picos agudos, lo que sugiere que no hay mejorar la capacidad para resistir partículas
grandes y bien ordenado cristales de autos. Pero el cambios cíclicos en volumen, ypara ampliar la
patrón parecía similar a la de la tobermorita gama de marcadores de imagen adecuada para
minerales, que había sido sugerida por otros principios dedetección de cáncer.
investigadores como una estructura CSH posible. Estos avances han catalizado la exploración a su
Resultados sugieren CSH podría estar formado de vez en un crecimientolista de aplicaciones, que por
nanocristales densamente 3,5 nanómetros de su propia cuenta sin duda merecen unarevisión
tamaño, con cada uno de nanocristales bien prevista al efecto.
ordenada similar a tobermorita; también indican PASTA AUTO-COMPACTANTE
que una ligera flexión de los planos de Ca-O puede El principal parámetro para la elección de los
ser responsable de limitar el crecimiento de estos materialeses su abundante disponibilidad y su
cristales de tales tamaños pequeños. moderado costo.El cemento utilizado es un CPJ-
AGUJERO MICRO-/NANO-ESTRUCTURAS CEMII/A-P,el cual contiene menos de un 20% de
Agujero micro-/nanostructures posean estas puzolana natural.El super-plastificante. Es un
mismas característicascomo de baja densidad, alta producto no cloradoformado a base de un co-
relación superficie-volumen y bajacoeficientes de polímeroacrílico en forma líquida,conteniendo un

3. 40% de extracto seco, de densidad1.085 g/cm3 y ARENA METACAOLINICA: MATERIAL DE
un pH de 4,5. Se ha demostrado en ADICION AL CEMENTO PORTLAND
diferentesestudios (1-2) que es posible elaborar El Cemento Portland CEM I 42.5 R y arena
algunoshormigones auto-compactantes sin el uso metacaolinica (MK-1). El PC se mezclo con MK-1
de un agenteplastificante. Estudiando la pasta de endistintas proporciones en peso; y en
cemento, sería posible prever el proporciones diferentes para las mezclas de
comportamientodel hormigón constituido con ella. PCMK-1 en el caso de los morteros PCMK-1.
El porcentajede componentes (cemento + piedra También se fabricaron una pasta y un mortero de
caliza) se mantieneconstante y la cantidad máxima PC de referencia (100% de PC).La arena MK-1
de super-plastificanterecomendada por el tenía un contenido en metacaolinita del 36% en
fabricante es del 3%.Arena metacaolinica es el peso.
Material prometedor como adición al cemento Se estudiaron dos sistemas de materiales: el
Portland. cemento Portland de referencia (PC) y las mezclas
La mezcla de pasta puede ser seca y dura (Figura compuestas por PC y arena metacaolinica (MK-1)
2a), cuando se confecciona con una cantidad de o sea PCMK-1. Las mezclas PCMK-1 no
agua insuficiente y una tasa de piedra de caliza constituyen pastas de cemento típicas debido a la
incorporada importante (F (piedra caliza) = 30% y presencia de cuarzo (SiO2) procedente de la arena;
E(agua)/L(cemento + piedra caliza) = 0,22). La la única pasta es la elaborada con el PC y agua.
pasta está formada pero no puede fluir (2b). Por el Las mezclas de PCMK-1 y las pastas de referencia
contrario, en otros casos se constato que la pasta de PC se prepararon utilizando una relación
puede fluir pero presenta una capa blanca (2c), agua/solido (w/s) constante de 0,5. Las mezclas y
sinónimo de segregación entre la fase solida y la pastas se mezclaron con la misma amasadora
fase liquida que constituye la pasta. También mecánica que los morteros
puede darse la situación de que la pasta esta bien
formada pero la segregación pueda observarse CONCLUSIONES:
mediante la medida del escurrimiento y la La composición de lapasta optima, la cual, añadida
aparición de burbujas. Muestra una mezcla bien a las particulas proporcionaun hormigón con
formada y homogénea, obtenida con unas medidas propiedades auto-compactantes.
de los diámetros de escurrimiento y un tiempo de El enorme desarrollo en la síntesis de partículas
flujo determinados(2d). huecas ha hecho avanzar enormemente nuestra
capacidad para ajustar suspropiedades mecánicas,
ópticas, eléctricas, químicas, y otros.
La arena metacaolinica (MK-1)es un material
puzolanico con una puzolanicidadsimilar a la de un
metacaolin puro. La arena metacaolinica ha
resultado ser unaadicion puzolanica prometedora.

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