Planta de sisal de donde se extrae la fibra

04.05.2012 | INVESTIGACIÓN

Nanotecnología en la Construcción

Se presenta una nota firmada por la doctora Analía Vázquez quien investiga en el desarrollo de materiales sustentables, económicos y que tengan un fin social

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La Universidad de Buenos Aires presenta una serie de notas escritas por los directores de los proyectos vigentes de las Programaciones UBACYT 2010 - 2012 y 2011 - 2014 con el objeto de difundir las actividades de investigación que se desarrollan en la Universidad y que procuran incidir en la realidad en la cual vivimos, mejorando las condiciones de vida actual y futura.

Nanotecnología en la Construcción

por la doctora Analía Vázquez

Las investigaciones que planteamos se basan en el desarrollo de materiales sustentables, o sea que tengan sean amigales con el medio ambiente, económicos y que tengan un fin social. O sea que provengan de recursos renovables tal como las fibras naturales o si provienen de recursos no renovables tal como el cemento, que tengan mayor durabilidad.

Uno de las líneas es el uso de fibras naturales en la construcción. Las fibras naturales regionales son: sisal, yute o algodón, entre otras. Estas fibras han sido usadas impregnadas en resinas líquidas a fin de obtener perfiles que pueden reemplazar a la madera. Estas fibras se degradan con el medio alcalino y con el agua, por lo cual el esfuerzo ha sido puesto en la modificación química de las mismas para mejorar su comportamiento. Hemos obtenido hasta ahora un material que resiste 6 veces más el agua y el medio alcalino que existe en el hormigón que el obtenido con las fibras sin tratar químicamente.

Otra aplicación de las fibras naturales en la construcción sobre la cual se está incursionado, es la obtención de nano y microfibras de celulosa y determinar el efecto de estás sobre las propiedades mecánicas, reológicas, morfológicas y la cinética de hidratación del material cementiceo. Hemos determinado que la adición de un 3 %wt. de microfibras de celulosa en la pasta de cemento retrasa la reacción de curado, lo que puede ser de utilidad para la elaboración de piezas prefabricadas, en las cuales se necesita más tiempo para el procesamiento. Por otro lado la se demostró que la aplicación de una rampa de temperatura durante el proceso de curado es de utilidad para que la pasta de cemento con microfibras de celulosa alcanzara propiedades mecánicas cercanas a las del mortero sin microfibras de celulosa. Además los resultados del análisis dinámico mecánico mostraron que la adición de micro fibras de cemento es de utilidad para evitar microfisuración por debajo de 60 C durante la elaboración pieza prefabricada.

Otra de las líneas es el estudio de aditivos que se agregan al hormigón a fin de mejorar su comportamiento y que aumenten su durabilidad. El hormigón está constituido por cemento, agua, arena y piedras. Este material conlleva el uso de recursos no renovables y en la fabricación del cemento se produce una cantidad importante de CO2 que es uno de los gases invernadero. En su estado final, cuando endurece, posee mucha porosidad y por esos poros se produce la entrada de líquidos que degradan el hormigón. Mediante el agregado de polímeros podriamos disminuir la cantidad de poros y por lo tanto hacer que estos materiales duren más y sean más “verdes”. Los polímeros que hemos agregados al agua producen mejoras en la fluidez del cemento en su estado fresco y que disminuyen el calor que se produce durante la etapa de hidratación del mismo. Esto hace que cuando se necesite construir una presa donde se necesita mucha cantidad de material, no se produzca una gran liberación de calor que puede producir fisuras en su etapa endurecida.  Sin embargo, el agregado de estos polímeros recubren los granos del cemento mientras se están hidratando y le impiden la hidratación. Por ello, es que nuestra investigación se centró en encontrar un aditivo que acelerara esta velocidad de hidratación del cemento y que permitiera llegar más rápido al estado endurecido, ya que en algunas obras se necesita un fraguado rápido. En estos estudios se usaron arcillas nanométricas modificadas en la superficie que permitió regular la velocidad de hidratación y el fraguado sin perder propiedades mecánicas. Y respecto del mojado de la superficie se logra un efecto impermeabilizante.

A partir de las fibras sisal, se ha obtenido” microfibras de celulosa y nanopartículas de celulosa. La originalidad del trabajo es el estudio de metodologías “verdes” tal como es el uso de enzimas para su obtención. La investigación revela que el agregado de estas partículas a la pasta de cemento aumenta la estabilidad de la mezcla en estado fresco, disminuyendo la segregación y exudación y libera agua en forma controlada en el proceso de hidratación del cemento.

Otro de las líneas que hemos llevado a cabo es el tema de Auto-reparación en Hormigón.  Cuando el hormigón se rompe debido a exceso de carga, se abre la fisura y se produce el comienzo de la rotura. Para evitar esto, se está estudiando el uso de fibras huecas que contienen un adhesivo. Cuando la fisura se produce, la fibra se rompe, y como adentro de la fibra está el adhesivo, el adhesivo rápidamente sella la fisura y no le permite seguir creciendo. De esta forma se disminuye la cantidad de trabajo de inspección y costo de mantenimiento. Además existen algunos casos en que la reparación es peligrosa, como ocurre en las centrales nucleares o industrias donde se trabaja con elementos tóxicos, o muy costosa como es en la camisa de hormigón que rodea a los tubos para extracción de petróleo. Los resultados que obtenidos hasta ahora nos permitieron realizar una autoreparación con 86% de recarga y un 38%.de autoreparación.

Material para descargar

Gráficos (.pdf)

Acerca del Proyecto

"Materiales de construcción basados en polímeros" 

Directora: Analía Vázquez
avazquez@fi.uba.ar

Analía Vázquez es Doctora en Ciencia de Materiales de la Universidad Nacional de Mar del Plata, Magister de Ciencia y Tecnología de Materiales e Ingeniera Química.  Desde 2008, dirige el grupo de Polímeros y Materiales Compuestos en el Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería (INTECIN), el cual depende del CONICET y de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Buenos Aires.  Es Profesora titular de la FIUBA e Investigadora Principal de CONICET. El grupo está formado por 3 investigadores, 1 becario Postdoctoral, 10 estudiantes de grado de distintas carreras de Ingeniería.