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Implementación de nanomateriales como material cementicio suplementario (SCM) en el desarrollo de hormigones de ultra alta resistencia (UHPC)

Abstract:

El presente Trabajo de Titulación engloba los resultados obtenidos tras la incorporación de Nanosílice (NS) al 1%, 2% y 3%, así como de Nanotubos de Carbono (CNT) al 0.05%, 0.25% y 0.45% a una Muestra Maestra (MM) enmarcada como Hormigón de Ultra Alta Resistencia (UHPC). Se implementaron materiales producidos nacionalmente a excepción del NS y CNT, los cuales fueron importados. Se elaboraron 389 muestras cúbicas de 50 mm de arista y 71 cilindros de 10 cm de diámetro por 20 cm de altura. Los tiempos de mezcla variaron entre los 16 y 20 minutos. Se probaron dos regímenes de curado, 18 °C y 60 °C (por las primeras 48 horas) y se establecieron curvas de maduración generalmente entre 3 y 56 días, dependiendo del método de curado. Por último, se estudió la resistencia a compresión simple, tracción por compresión indirecta, módulo de elasticidad y velocidad de pulso. Se refleja una disminución en la trabajabilidad y aumento en la densidad mientras mayor es el porcentaje de incorporación del nanomaterial. Los mejores resultados (en ambos regímenes de curado) se obtuvieron con la adición de NS al 2% y CNT al 0.25%; se presenta una mejoría respecto a la MM de entre el 8% y 12% en la compresión simple y tracción, y una leve mejora en su módulo elasticidad. Los CNT-0.25% se enmarcaron como la mejor adición según costo/beneficio, sin embargo, incrementan en un 31% en la huella de carbono y un 14% en la demanda energética de acuerdo con el Análisis de Ciclo de Vida (LCA) estudiado. El potencial de la inclusión de CNT mediante un correcto método de dispersión podría mejorar aún más las propiedades, reflejado un refuerzo a nanoescala, dispersándose uniformemente en la matriz, creando más puentes para una rápida formación de productos de hidratación con la combinación del efecto de nucleación. Se promueve profundizar en estudios para lograr un equilibrio en las emisiones provocadas mediante una producción de CNT industrializada y promover su uso en el mercado.