Influencia de la adición de nanopartículas de zirconia estabilizada con itria en las propiedades mecánicas y de fraguado de microconcretos base cemento portland tipo CPC 40 ultrafino

Abstract

Nowadays the development of nanostructured concrete has gained interest to seek to improve its properties such as durability, tenacity, mechanical resistance and better surface appearance, among others, which is why many researchers in the world have focused their research on substitution. or addition of nanoparticles in the cement paste, as well as in mortars and concretes, including the use of ultra-fine, submicrometric and nanometric cements. The objective of this investigation was to determine the effect of the addition of Zirconia nanoparticles stabilized with Yttria (7.5YSZ) in the setting time of the Ultrafine Portland cement UPC. Pastes with different additions were prepared evaluating the setting time. It was found that the decrease in the average particle size APS of Composite Portland Cement CPC 40 from 13.6 ?m to 0.83 ?m in the UPC, has a very important effect as an accelerant in the hydration process, as it decreases the initial setting time up to 88%. To study this effect, the evolution of the temperature during the setting time was evaluated, in addition, the hardened pastes were characterized by scanning electron microscopy SEM. From the above it was concluded that the effect of nanoscale particles of 7.5YSZ in the UPC, on the one hand, increases the water requirement and, on the other hand, increases the initial setting time by 300% for an optimum percentage of addition of the 0.5% With the results of this same study it was observed that at CPC 40, as received, the effect of the nanoparticle addition of 7.5YSZ is also retarded taking more time to reach the limit of solubility of the system required for it to be generated the precipitation of calcium hydroxide, ending the dormant period and beginning the setting of the cement.

Hoy en día el desarrollo de concretos nanoestructurados ha cobrado interés con el fin de buscar mejorar sus propiedades como durabilidad, tenacidad, resistencia mecánica y mejor apariencia superficial, entre otros, razón por la cual muchos investigadores en el mundo han centrado su investigación en la sustitución o adición de nanopartículas en la pasta de cemento, así como en morteros y concretos, incluido el uso de cementos ultrafinos, submicrométricos y nanométricos. El objetivo de esta investigación fue determinar el efecto de la adición de nanopartículas de Zirconia estabilizadas con Ittria (7.5YSZ) en el tiempo de fraguado del cemento Portland submicrométrico CPS. Se prepararon pastas con diferentes adiciones evaluando el tiempo de fraguado. Se encontró que la disminución en el tamaño de partícula promedio TPP del Cemento Portland Compuesto CPC 40 de 13.6 ?m hasta 0.83 ?m en el CPS, tiene un efecto muy importante como acelerante en el proceso de hidratación, pues disminuye el tiempo de fraguado inicial hasta en un 88%. Con el objeto de estudiar este efecto se evaluó la evolución de la temperatura durante el tiempo de fraguado, además, las pastas endurecidas se caracterizaron por microscopía electrónica de barrido MEB. De lo anterior se concluyó que el efecto de las partículas nanométricas de 7.5YSZ en el CPU, Incrementan el requerimiento de agua de un 26.45% a un 39.50%, así como el tiempo de fraguado inicial en un 300% para un porcentaje de adición de nanopartículas óptimo del 0.5%. Con los resultados de este mismo estudio se observó que en el CPC 40, tal como se recibió, el efecto de la adición de nanopartículas de 7.5YSZ es en la cinética de reacción, generando una reacción más lenta y por lo tanto un tiempo de fraguado mayor.