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NANOTECNOLOGIA APLICADA PARA LA ESTABILIZACION DE SUELOS.
Ing. Ana María Lujan Leanza Lic. Horacio Guillermo Tobías
Dr. Alejandro Hoffman Tec. Nicolas Simon
nanómetro (nm) = 10-9 m
cabello = 100.000 nm
bacteria = 150 nm
nanopartícula = 3 a 100 nm
ADN = 2 nm
NANOTECNOLOGIA APLICADA PARA LA ESTABILIZACION DE SUELOS.
NANOTECNOLOGIA APLICADA PARA LA ESTABILIZACION DE SUELOS.
Gran Superficie Específica
Reactividad propia de este
tamaño
Interacciones con
muchísimos compuestos
NANOTECNOLOGIA APLICADA PARA LA ESTABILIZACION DE
SUELOS.
Qué es el Nanohierro?
El nanohierro cero-valente (valencia cero), es un material inestable de altísima pureza, gran capacidad reactiva y enorme superficie específica (450 m2/gr).
Vista de nanohierro por microscopía electrónica (TEM 200000 aumentos)
NANOTECNOLOGIA APLICADA PARA LA ESTABILIZACION DE SUELOS
Estabilizante:
Na Fe Polimero
Suelo
NUEVOS COMPONENTES SECUNDARIOS PRODUCEN COMPORTAMIENTOS DIFERENTES
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Na Fe comienza a oxidarse
Poniendose en contacto con los componentes calcicos del suelo
que aportan sus cargas positivas, de esta forma se producen uniones entre las diversas particulas aumentando de
tamaño y floculando
Esta formación de coloides juega un rol fundamental en lo que hace a la estabilidad del suelo, la infiltración del agua (menor permeabilidad) y la resistencia mecánica.
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Todo el proceso se realiza en presencia de cadenas poliméricas, las que reducen y regulan la energía liberada en el intercambio, moderando el calor desprendido.
Esto redunda en mayores valores de resistencias minimizando la posibilidad de formación de microfisuras, e incrementando la impermeabilidad, ademas de lograr una mayor flexibilidad de los materiales combinados.
NANOTECNOLOGIA APLICADA PARA LA ESTABILIZACIO DE SUELOS
Resultados y Experiencias logrados a la fecha
Existe una cantidad adecuada de nanohierro para lograr buenos resultados, un exceso en el mismo es tan contraproducente como una cantidad exigua. Esta es una característica de todos los materiales en nanoescala. El producto se puede utilizar con todo tipo de suelos, en diferentes combinaciones de agregados, con empleo de ligantes hidráulicos, debiendo evaluarse previamente en cada caso, en laboratorio, la dosificación de los mismos y los resultados. En todos los casos analizados, se obtienen incrementos de resistencias
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Resultados y Experiencias logrados a la fecha
Suelos sólo tipo A-4: Para estos suelos a mayor porcentaje de pasa tamiz 200, es mayor la necesidad de desarrollar uniones entre partículas que integran la microestructura, por ello el porcentaje de incremento en el VSR del suelo es menor a mayor pasa 200. Se verifica además una disminución en el porcentaje de hinchamiento del suelo estabilizado, relacionado también con la fracción de este tamaño. Ejemplo suelo Santiago del Estero Suelo sólo ======= VSR = 14% - Hinchamiento 0,7% Suelo con aditivo == VSR = 39% - Hinchamiento 0,5%
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Resultados y Experiencias logrados a la fecha
Suelos estabilizados con cal Para suelos plásticos, si se mejora el suelo arcilloso con la incorporación de cal, el empleo del estabilizante incrementa los VSR y reduce la plasticidad por sobre el valor logrado con el ligante hidráulico sólo.
Suelo sólo Suelo – estabilizante Suelo – cal – estabilizante
A-7-6 (33) A-5 (4)
Proctor
1,328 kg/dm3 1,413 kg/dm3
34,1% 31,1%
VSR embebido= 9% VSR embebido = 8% VSR embebido = 14%
Hinchamiento 1% Hinchamiento 0,6% Hinchamiento 0,5%
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Resultados y Experiencias logrados a la fecha
Con el empleo del estabilizante nanotecnológico, se reduce la cantidad de cal, balanceando, técnica y económicamente, las cantidades de los productos. Se vuelcan resultados logrados para un suelo, A-4 que se especificaba estabilizar con cal pero debiendo lograrse 10 kg/cm2 de resistencia. Este valor se lograba con 10% de cal. El mismo efecto y con mayor magnitud se logró con el 2% de cal y el estabilizante.
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Resultados y Experiencias logrados a la fecha
SUELO A - 4 + 2% CAL
SUELO A - 4 + 4% CAL
SUELO A - 4 + 8% CAL
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
16.0
18.0
20.0
1 2 3
SUELO A - 4 + 2% CAL 11.7 12.1 11.8
SUELO A - 4 + 3% CAL 13.5 13.2 13.7
SUELO A - 4 + 4% CAL 14.3 14.9
SUELO A - 4 + 6% CAL 15.6 15.3
SUELO A - 4 + 8% CAL 18.7 19.5
Rc
(kg/
cm2
)
Resistencias a compresión
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Resultados y Experiencias logrados a la fecha
Suelos estabilizados con cemento El empleo de cemento portland (material naturalmente nanoestructurado), mezclado con polímero aditivado con nanohierro, produce estabilizaciones donde se disminuye el requerimiento de humedades de curado en un tiempo prolongado, ya que el polímero crea un ambiente donde la reacción exotérmica se encuentra regulada, moderando la liberación de calor, mientras el nanohierro potencia el accionar de los coloides naturales del cemento portland, durante el proceso de fragüe. Se evidencia mayor resistencia sin requerimiento de curado en cámara húmeda.
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Resultados y Experiencias logrados a la fecha Además se alcanzan mejores módulos a la flexión como producto de la combinación de todos los materiales, disminuyendo la rigidización y la aparición de fisuras propias de la contracción del cemento, aumentando el valor de la deformación en el momento de la rotura.
0 0.0325 0.065 0.13
Defor. a rotura 2.56 2.13 1.55 2.04
Defor. a rotura 1.95 2.26 2.20 2.78
Defor. a rotura 0.61 1.10 2.45 3.04
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
De
form
ació
n
Deformación a la rotura (%)
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Resultados y Experiencias logrados a la fecha
Para suelos A-4 la resistencia a compresión para el mismo porcentaje de cemento, crece a medida que disminuye la fracción pasante en el tamiz 200. El empleo del estabilizante nanotecnológico permite optimizar la cantidad de cemento portland. Para un punto de diferencia en el porcentaje de cemento entre 4% y 5% la diferencia de valores de Rc = 1,4 kg/cm2.
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Resultados y Experiencias logrados a la fecha
0% 1% 2% 3%
Rc 20.21 21.71 59.14 56.72
Deform. 1.55 2.20 2.45 1.98
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
0
10
20
30
40
50
60
70
Re
sist
. y
De
form
Rc (kg/cm2)
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SUELOS.
Antipolvo con Nano Oxido de Zinc
El nanoóxido de zinc es un polvo blanco-amarillento semiconductor Su principal aplicación es como efectivo filtro de los rayos solares ultravioleta.
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Resultados y Experiencias logrados a la fecha
Antipolvo con Nano óxido de Zinc Este antipolvo es de base polimérica acrilo-estirénica (desarrollado ad-hoc), aditivado con una concentración de nanoóxido de zinc para otorgarle mayor resistencia a la intemperie y a la abrasión superficial, redundando en una mayor vida útil. Modifica las características físico-mecánicas superficiales del suelo, brindando mayor cohesión estructural a la superficie, de modo que controla y reduce los efectos de abrasión producidos por el tránsito y el agua.
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Resultados y Experiencias logrados a la fecha
Antipolvo con Nano óxido de Zinc
El efecto aglomerante y adherente de las partículas submicrónicas hidrofóbicas del polímero soporte, permite retener las partículas finas y medias de la superficie de rodaje, evitando así su liberación a la atmósfera, ya sea por efecto del viento o del tránsito de vehículos.
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SUELOS.
Resultados y Experiencias logrados a la fecha
Aplicaciones
–Paliativo de polvo
– Impermeabilizante de superficies
–Estabilizador / fijador de taludes y terraplenes
–Riego de curado en materiales estabilizados con ligantes hidráulicos, sobre superficies de hormigón formando una membrana impermeable y protectora de rayos ultravioletas, etc.
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SUELOS.
Forma de incorporación de los productos
La adición del producto no requiere de ninguna técnica distinta a las conocidas en los trabajos de estabilización de materiales. La dosificación de las cantidades de material se realiza aplicando las Normas de la DNV, con los ensayos de laboratorio especificados. Se incorpora en el agua de riego, previo mezclado en el tanque del camión regador, y se distribuye con la barra del mismo. Requiere como cualquier proceso de densificación, un muy buen mezclado y distribución homogénea de todos los materiales.
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SUELOS.
Forma de incorporación de los productos
La energía de compactación es la correspondiente al tipo de material trabajado, con los equipos disponibles en el mercado. Los controles de densidad son los mismos que en los procesos sin incorporación del estabilizante. Los riegos de imprimación pueden realizarse con emulsiones asfálticas, cemento asfáltico ó con empleo del riego del ANTIPOLVO nanotecnológico.
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SUELOS.
Conclusiones:
Los productos nanotecnológicos tienen una amplia gama de aplicación, que deberá ser estudiada en cada caso, para cada material y empleo, requiriendo dosificaciones y seguimiento en laboratorio.
Las posibilidades de aplicación y combinación de los nanomateriales para uso vial tienen ya, una trayectoria de varios años de experimentación y usos, en el país y en el extranjero.
A diario se presentan nuevas posibilidades, tanto de investigación como de aplicación de los nanomateriales.
NANOTECNOLOGIA APLICADA PARA LA ESTABILIZACION DE
SUELOS.
Ejemplos:
NANOTECNOLOGIA APLICADA PARA LA ESTABILIZACION DE
SUELOS.
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SUELOS.
Ejemplos:
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