El impacto del grafeno
en el fraguado y la resistencia del concreto
Los aditivos acelerantes de fraguado para las estructuras base cemento suelen utilizarse cuando se requiere alcanzar las resistencias deseadas en menor tiempo, ya sea para mantener una producción continua o bien, cuando el producto necesite entrar en funcionamiento de manera inmediata. Sin embargo, la gran cantidad de variables que interfieren en este proceso dificulta anticipar con precisión el aceleramiento que podrá obtenerse con cada nuevo aditivo; sin olvidar la importancia de controlar la reacción exotérmica o de liberación de calor que ocurre durante el fraguado o curado del cemento para evitar la aparición fisuras térmicas en el producto final.
Para comprender parte de las reacciones que ocurren durante el fraguado del cemento es importante conocer un poco sobre su composición, por ejemplo: alrededor del 75% está conformado por silicato tricálcico y silicato dicálcico que, al reaccionar con el agua forman hidróxido de calcio y silicato cálcico hidratado (C-S-H), siendo este último un componente nanométrico y a la vez, el elemento más importante, puesto que de él depende el fraguado, endurecimiento, resistencia y estabilidad dimensional del cemento.
En artículos anteriores se ha hablado de la interesante interacción de las nanopartículas de C-S-H con las nanopartículas de óxido de grafeno (GO), otra estructura nanométrica compuesta por átomos de carbono y grupos oxigenados que ha captado la atención de la industria de la construcción gracias a sus beneficios durante en la hidratación del cemento y en el impacto directo que tiene para mejorar su resistencia mecánica y durabilidad, pero también sobre su interesante participación como acelerante de fraguado principalmente para concretos aligerados poliméricos.
“El GO actúa como un agente catalizador durante la reacción de hidratación del cemento”
La presencia de grupos oxigenados en la superficie del GO le permiteabsorber moléculas de agua y cemento para estabilizar, por un lado, los átomos en el C-S-H al proporcionar sitios de oxígeno para las cadenas de silicato y por otro, para actuar como un depósito de agua y canales de transporte para mejorar la hidratación del cemento.
Además, la excelente compatibilidad del GO con distintos tipos de resinas lo ha vuelto el candidato perfecto para el reforzamiento de concretos del tipo polimérico que, si bien no contienen una fase importante de cemento hidratado, el cemento portland suele utilizarse como material de relleno y, por lo tanto, le da al GO una mayor matriz para transferir sus propiedades.
Graphenergy construcción® es un aditivo multipropósito base agua con una fórmula especializada a partir de Óxido de grafeno que contribuye a mejorar la microestructura de cualquier producto base cemento ofreciendo los siguientes beneficios durante el proceso de fraguado:
Fraguado: Aceleración del tiempo de fraguado de hasta el 30%.
Secado: Ayuda a un secado uniforme con menor presencia de marcas o lunares de humedad.
Incremento de resistencia durante el desmolde de prefabricados: Mayor integridad de las estructuras, mejor definición de ángulos e importante reducción del 20 a 30% en merma por fractura de producto.
Resistencia a cambios térmicos: la buena conductividad térmica de su formulación promueve una distribución de calor más homogénea durante la hidratación del cemento y, por lo tanto, contribuye a reducir la aparición de grietas térmicas y reduce las fracturas del producto en climas fríos.
Buena integración con otros aditivos o componentes de las mezclas de concreto. Favorece la trabajabilidad de las mezclas.
Redacción: EF/DHS
Fuentes
- Ultrahigh Performance Nanoengineered Graphene- Concrete Composites for Multifunctional Applications. Adv. Funct. Mater. 2018; 28: 1705183;
- The role of graphene/graphene oxide in cement hydration. Nanotechnology Reviews. 2021;10(1): 768;
- Experimental study of the effects of graphene nanoplatelets on microstructure and compressive properties of concrete under chloride ion corrosión. Construction and Building Materials, 2022; 360, 129564;
- Effect Of On Graphene Oxide the Concrete Resistance to Chloride Ion Permeability. IOP Conf. Ser. 2018: Mater. Sci. Eng. 394 032020;
- Effects of graphene oxide on early-age hydration and electrical resistivity of Portland cement paste. Constr Build Mater. 2017; 136, 506;
- Recent progress on graphene oxide for next-generation concrete: Characterizations, applications and challenges. “J. Build. Eng. 2023; 69, 106192;
- Graphene nanoplatelet reinforced concrete for self-sensing structures – A lifecycle assessment perspective. J. Clean. Prod. 2019; 240, 118202;
- Graphene opens pathways to a carbon-neutral cement industry. Science Bulletin. 2021; 67;
- Reinforcing Effects of Graphene Oxide on Portland Cement Paste. J. Mater. Civ. Eng. 2014; A4014010-1;
- A review on the properties, reinforcing effects, and commercialization of nanomaterials for cement-based materials. Nanotechnology Reviews, 2020; 9: 303–322, 10;
- Permeabilidad a los cloruros del hormigón armado situado en ambiente marino sumergido. Revista Ingeniería de Construcción. 2007; 22: 1, 15;
- Penetrabilidad del hormigón al agua y a los iones agresivos como factor determinante de su durabilidad. Materiales de Construcción, 1973; 23: 150;
- La resistividad eléctrica como parámetro de control del hormigón y de su durabilidad. Revista ALCONPAT, 2011; 1(2),90;
- Portland cement blended with nanoparticles. Dyna, 2007; 74:152, 277;
- Improvement in concrete resistance against water and chloride ingress by adding graphene nanoplatelet. Cem concr res, 2016; 83: 114;
- Catalytic behavior of graphene oxide for cement hydration process. Journal of Physics and Chemistry of Solids, 2016; 89: 128.
- Review on Graphene oxide composites. Int. J nanomater nanostructures. 2016; 24.
