Abstract

El hormigón es el principal material constructivo en el mundo debido a su altísima resistencia a la compresión y bajo costo. Las problemáticas medioambientales y los altos costos de la energía demandan que los materiales constructivos sean eficientes y amigables con el medioambiente, sin embargo, la producción de cemento -componente principal del hormigón- emite anualmente grandes cantidades de CO2 al ambiente. Con el objetivo de disminuir las cantidades de cemento utilizadas, se propone realizar un remplazo parcial de cemento por ceniza volcánica en una mezcla de hormigón dopado con nanopartículas. El estado del arte indica que las propiedades del hormigón no promueven cambios significativos cuando el remplazo es del 15-25% respecto a la masa del cemento, obteniendo rendimientos mecánicos iguales o incluso mejorados [1]. Bajo esta premisa y debido a la cantidad de ceniza volcánica acumulada en la región de Los Lagos, es necesario maximizar la cantidad de remplazo de cemento por ceniza, sin embargo, esto conllevaría a una inevitable pérdida de resistencia mecánica del hormigón. Para compensar esta disminución de resistencia mecánica debido al remplazo parcial de cemento por ceniza, se realizaron pruebas que evidenciaron que la incorporación de nanosílice (nS) y nanotubos de carbono (CNTs) a mezclas de hormigón producen un incremento promedio de 26% y 15% respectivamente en la resistencia a compresión en probetas de hormigón realizadas bajo el procedimiento descrito en ASTM C-305. Este aumento en las propiedades mecánicas se debe al efecto puzolánico que tiene el nS y al efecto de relleno y de red micrométrica que forman los CNTs embebidos en la matriz. Los beneficios de utilizar este residuo sólido como remplazo parcial del cemento repercutirían en el ámbito económico y ambiental. En el primero, permitiría disminuir el costo de disposición de la ceniza volcánica, como también disminuir los costos propios del cemento. En el ámbito ambiental, esto permitiría la utilización de un material de desecho que promueve el término de ciclo de vida y evita su disposición final en el vertedero. Además, como la cantidad de cemento en la mezcla de hormigón se reduce, la contaminación producida por la fabricación de cemento (CO2 y otros) también reduciría [2]. En resumen, es posible elaborar una dosificación de hormigón estructural que contenga una cantidad considerable de cenizas volcánicas - sobre el 25% respecto a la masa del cemento - con la adición de sistemas híbridos de nanopartículas nS-CNTs.