Nanocemento y aplicación de nanopartículas de sílice en su composición

Por: J. Hortelano
La construcción ha sido uno de los principales retos del ser humano desde el principio de su existencia, gracias a lo cual, ha sido uno de los campos donde más se ha invertido, lo que le ha hecho evolucionar desde las construcciones más básicas hasta edificios de formas imposibles y alturas impensables.
 Este progreso ha sido capaz gracias al avance de la física y la ingeniería y, con ello, de la aparición de nuevos materiales que han hecho realidad la imaginación de los arquitectos. Materiales que han ido apareciendo y evolucionando, de forma continua, dependiendo de las necesidades y retos que se planteasen. Así el cemento, material que se emplea desde la Antigua Grecia y Roma, ha evolucionado de mano de la nanotecnología mejorando sus prestaciones, coste o impacto ambiental, ya que la fabricación de cemento produce entre el 5% y el 10% del CO2 del mundo. Dentro de la fabricación del cemento, uno de los constituyentes más importantes es la sílice, obtenida de la arena, ya que comprende en torno al 20% de su composición. Pese a ser indispensable para la fabricación del cemento, el polvo producido durante su procesado contiene sílice en forma cristalina, perjudicial para la salud, ya que provoca una grave enfermedad pulmonar conocida como silicosis.
El nanocemento, cemento que contiene elementos constitutivos con dimensiones entre 1 y 100 nm, tiene un amplio campo de estudio ya que se trata de un material poroso donde existen huecos de tamaño nanométricos, en donde se produce el proceso de hidratación e interacción entre componentes para su fraguado. Un nanomaterial correctamente diseñado y desarrollado produce resultados mejores y más económicos que los materiales tradicionales, gracias a la estabilización y refuerzo de la materia a dicho nivel nanométrico. Así, creando una nanopartícula de sílice, la interacción entre ella y la caliza (esencial para el fraguado del cemento) es más rápida y está más controlada, rellenando los poros nanométricos y produciendo una mejor cohesión, convirtiendo las partículas de nanosílice en partículas de nanocemento.
nanocemento
Imágen de microscopía electrónica de nanosílice.                 
La nanosílice es un producto creado y desarrollado por la compañía Cognoscible Technologies  bajo el nombre de “Gaia nanosílice” y que supera con creces las características que se obtenían con las partículas de sílice utilizadas hasta el momento, de las cuales las más importantes son:
· Económicas:
La utilización de nanocemento supone una gran disminución en el coste, tanto en la fabricación como en la utilización.
La fabricación de un nanocemento supone un menor empleo del principal componente del cemento, el clinker, de cómo mínimo un 40% menos, lo que supone un  gran ahorro de recursos. En cuanto al uso, disminuye el empleo de aditivos como plastificantes, endurecedores, etc. ya que la nanosílice confiere dichas características y, gracias a ello, también disminuye la relación agua/cemento.
· Mecánicas:
La nanosílice produce un incremento notable de la resistencia mecánica, sobre todo a edades muy tempranas obteniendo resistencias superiores tanto a tracción como a compresión  frente  a  los cementos clásicos.  Así  se  ha demostrado que lo que antes requería una viga de 2 metros de grosor para aguantar correctamente a los puentes, ahora sólo requiere 75 cm. Si antes había que esperar 28 días para alcanzar altas resistencias, ahora sólo hay que esperar 1 día.
Mejora las características frente al desgaste y una mayor resistencia frente a la aparición de grietas, lo que implica un menos mantenimiento.
Reduce la permeabilidad y porosidad, grandes resistencias químicas y no contiene cloruros ni ningún otro material, lo que le hace ideal para su uso en hormigón armado.
estudio resistencia
Estudio de resistencia a compresión.
· Medioambientales:
Es el aspecto más importante por todo lo que implica pese a la gran importancia de las características mecánicas y económicas. Esto es debido a que los nanocementos reducirán las emisiones de CO2 en su fabricación en un 50% por producirse a temperaturas más bajas que los clásicos. Y durante su utilización, durante el proceso de fraguado, debida a la emisión de oxígeno en lugar de CO2 gracias a la incorporación de picocatalizadores.
Además, al manejar la sílice en forma de nanopartícula, ésta se crea y emplea en dispersión en líquido, por lo que no existe desprendimiento de polvo y por lo tanto no hay peligro hacia la salud de los trabajadores que lo fabrican y manipulan.