Zonas de interacción interfacial ITZ

Las propiedades de los compuestos cementíceos dependen de las propiedades de sus componentes: pasta de cemento, áridos, fibras cortas discontinuas añadidas y de la interacción entre ellos. Deben considerarse también las propiedades de la pasta de cemento en las zonas más próximas, en contacto con los áridos y con las fibras y su grado de adherencia con esta. Estas zonas más próximas se denominan “zonas de interacción interfacial” (ITZ).

zona de interacción interfacial etz

esquema de la zona ITZ alrededor de una fibra (basado en Rooij et al 1998)

La resistencia de las zonas de ITZ, así como su poder aglomerante y su adherente con los componentes del hormigón, influye muy notablemente en las propiedades y en el comportamiento de los compuestos cementíceos.

La fisuración intrínseca de la matriz cementícea es un proceso que se desarrolla a varias escalas: nanoscópica, microscópica y macroscópica. Las fibras que se añaden a la pasta de cemento comienzan a actuar una vez que se ha iniciado la microficuración; retrasan el proceso de fisuración, y reducen la fisuración, pero no la eliminan.

Antes de que se produzca la microfisuración, ya se ha producido una nanofisuración, como consecuencia de la presencia de microporos entre las partículas de cemento y de las imperfecciones y defectos en la microestructura de la pasta de cemento, tanto en la masa, como en las zonas ITZ.

Las propiedades a escala micro de los procesos cementíceos dependen de la cuantía e importancia de los defectos existentes en su microestructura que, a su vez, dependen de los defectos y discontinuidades de la pasta de cemento a escala nano (1 nano = 10-9m ).

La lucha contra la fisuración de los compuestos cementíceos pasa por conseguir que la pasta de cemento tenga una microestructura sin defectos; este objetivo puede conseguirse añadiendo al cemento materiales cementíceos suplementarios (puzolanas) que rellenan los huecos entre las partículas de cemento, resultando unos hormigones más densos y compactos, más impermeables y resistentes; también menos fisurables y más durables.

Las puzolanas generan reacciones puzolánicas con los productos hidratados del cemento, muy beneficiosas, que incrementan la cantidad del material cementante de alta densidad (silicato cálcico hidratado, [C-S-H] en la pasta de cemento y aumentando su adherencia con los áridos y con las fibras añadidas.

composición química de los materiales cementantes

Materiales cementantes. Composición química

La adición al cemento de nanopartículas mejora sustancialmente la microestructura de la pasta de cemento y, por tanto, sus propiedades; este efecto se consigue añadiendo nanosílice (SiO2), óxidos de titanio (TiO2), nanocelulosa, nanotubos de carbono…

La adición de estas nanopartículas incrementa la cantidad de C-S-H de alta y baja densidad, haciendo los compuestos cementíceos más resistentes mecánicamente y más resistentes también a los ataques químicos que disuelven la cal de la pasta de cemento.

La adición de fibras cortas discontinuas tiene la capacidad de mejorar muchas de las propiedades de los compuestos cementíceos y de modificar su comportamiento cuando son sometidos a esfuerzos exteriores.

La variedad de fibra es muy considerable por sus dimensiones geométricas, y por la naturaleza de los materiales de los que proceden y que condicionan sus propiedades resistentes y deformacionales.

 

Más en “Influencia de la adición de fibras cortas discontinuas en las propiedades y en el comportamiento de los materiales cementíceos. Parámetros de evaluación de la eficiencia de su utilización. De LAUREANO CORNEJO.

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