Incorporación de Nanoquitosano en Morteros de Cemento: Un Enfoque para Mejorar la Durabilidad y la Sostenibilidad
Barra lateral del artículo
Contenido principal del artículo
Resumen
Este estudio explora el uso de nanoquitosano extraído de residuos de caparazones de cangrejo para mejorar las propiedades mecánicas y de durabilidad de morteros a base de cemento. El nanoquitosano, un biopolímero derivado de la quitina, ha sido identificado como un aditivo nanomaterial prometedor que mejora la resistencia a la compresión, la cohesión y la trabajabilidad de los compuestos cementicios. La metodología incluyó la síntesis, caracterización e incorporación del nanoquitosano en morteros utilizando cementos Tipo N y Tipo HS. La evaluación del desempeño mecánico se llevó a cabo mediante ensayos de compresión uniaxial, análisis de permeabilidad y caracterización microestructural mediante Microscopía Electrónica de Barrido (SEM) y Difracción de Rayos X (XRD). Los resultados indican que el nanoquitosano mejora la hidratación, contribuyendo a una matriz cementicia optimizada. Los morteros modificados mostraron una mayor resistencia a la compresión, alcanzando los 9.18 MPa a los 90 días con
cemento Tipo N. Además, el nanoquitosano demostró propiedades reológicas superiores, permitiendo una mejor trabajabilidad y retención de agua, especialmente en ambientes áridos. Este estudio destaca los beneficios en términos de sostenibilidad del reaprovechamiento de residuos de caparazones de cangrejo, en línea con los principios de economía circular y promoviendo el desarrollo de materiales de construcción ecológicos.
Descargas
Métricas
Detalles del artículo
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución 4.0.
Citas
Aher, P.D., Patil, Y. D., Waysal, S. M., and Bhoi, A. M. (2023) “Critical review on biopolymer composites used in concrete”, Materials Today: Proceedings [Preprint]. Available at: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2023.07.212
Alvansaz, M.F., Arico, B.A. and Arico, J.A. (2022a) “Eco-friendly concrete pavers made with Silica Fume and Nanosilica Additions”, Ingenio, 5(1), pp. 34–42. Available at: https://doi.org/10.29166/ingenio.v5i1.3784
Alvansaz, M.F., Bombon, C. and Rosero, B. (2022b) “Estudio de la Incorporación de Nano Sílice en Concreto de Alto Desempeño (HPC)”, Ingenio, 5(1), pp. 12–21. Available at: https://doi.org/10.29166/ingenio.v5i1.3786
Alvansazyazdi, M., Alvarez-Rea, F., Pinto-Montoya, J., Khorami, M., Bonilla-Valladares, P.M., et al. (2023) “Evaluating the Influence of Hydrophobic Nano-Silica on Cement Mixtures for Corrosion-Resistant Concrete in Green Building and Sustainable Urban Development”, Sustainability, 15(21), p. 15311. Available at: https://doi.org/10.3390/su152115311
Alvansazyazdi, M., Farinango, D., et al. (2024a) “Exploring Crack Reduction in High-Performance Concrete: The Impact of Nano-Silica, Polypropylene, and 4D Metallic Fibers”, International Journal of Engineering & Technology Sciences, 2024, pp. 1–13. Available at: https://www.dspace.uce.edu.ec/handle/25000/33849
Alvansazyazdi, M., Figueroa, J., et al. (2024b) “Nano-silica in Holcim general use cement mortars: A comparative study with traditional and prefabricated mortars”, Advances in Concrete Construction, 17(3), pp. 135–150. Available at: https://www.dspace.uce.edu.ec/handle/25000/34945
Alvansazyazdi, M., Fraga, J., Torres, E., et al. (2024c) “Comparative Analysis of a mortar for plastering with hydraulic cement type HS incorporating nanoiron vs cement-based mortar for masonry type N”, International Journal of Engineering & Technology Sciences, 2024, pp. 1-12. Available at: https://jms.procedia.org/archive/IJETS_29/procedia_2024_2024_ijets-2405252112893.pdf
Alvansaz Yazdi, M.F., Zakaria, R., Mustaffar, M., Abd Majid, M. Z., Mohamad Zin, R., Ismail, M., and Yahya, K. (2014) “Bio-composite materials potential in enhancing sustainable construction”, Desalination and Water Treatment, 52(19–21), pp. 3631–3636. Available at: https://doi.org/10.1080/19443994.2013.854105
Cemento Selvalegre (2025) Campeon HS Granel. Available at: https://dev.selvalegre.com.ec/productos/granel/campeon-hs/
Construmatica (2018) Cemento Puzolánico. Available at: https://www.construmatica.com/construpedia/Cemento_Puzol%C3%A1nico
COPETO (2024) Agregados que cumplen las normas de calidad nacionales INEN y MOP; y la norma Internacional ASTM. Compañía Pétreos del Toachi. Available at: https://www.copeto.com.ec/a/index.php
Défaz Paredes, M. A. and Simbaña Cóndor, T. G. (2013) Diseño de un plan de marketing para la empresa Copeto Cía. Ltda. Dedicada a la explotación de materiales pétreos para la construcción en Santo Domingo de los Tsáchilas y su comercialización en la misma provincia. Tesis de grado. Universidad Politécnica Salesiana Sede Quito. Available at: https://dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/5762/1/UPS-QT04009.pdf
Fu, Q., Zhao, X., Zhang, Z., Xu, W. and Niu, D. (2022) “Effects of nanosilica on microstructure and durability of cement-based materials”, Powder Technology, 404, p. 117447. Available at: https://doi.org/10.1016/j.powtec.2022.117447
Haider, M.M., Jian, G., Li, H., Miller, Q., Wolcott, M., Fernandez, C. and Nassiri, S. (2022a) “Impact of chitin nanofibers and nanocrystals from waste shrimp shells on mechanical properties, setting time, and late-age hydration of mortar”, Scientific Reports, 12(1), p. 20539. Available at: https://doi.org/10.1038/s41598-022-24366-4
Haider, M.M., Jian, G., Zhong, T., et al. (2022b) “Insights into setting time, rheological and mechanical properties of chitin nanocrystals- and chitin nanofiberscement paste”, Cement and Concrete Composites, (132), p. 104623. Available at: https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2022.104623
Hielscher Ultrasonics (2024) Ultrasonic Mixing of Cement Paste For Concrete. Available at: https://www.hielscher.com/es/cement_paste_ultrasonic_mixing.htm
Holcim (2022) Cemento Holcim Maestro. Available at: https://www.holcim.com.ec/sites/ecuador/files/2022-10/holcim-maestro_ficha-tecnica.pdf
INEN (2009) Cemento Hidráulico. Determinación de la resistencia a la compresión de mortero en cubos de 50mm de arista. NTE INEN 488. Available at: https://es.scribd.com/document/239497923/Mortero-Res-Compresion-488
INEN (2010a) Áridos para uso en morteros para mampostería. Requisitos. NTE INEN 2536. Available at: https://studylib.es/doc/5449549/nte-inen-2536--%C3%A1ridos-para-uso-en-morteros-para?p=3
INEN (2010b) Mortero para unidades de mampostería. Requisitos. Available at: https://es.scribd.com/document/495075269/INEN-2518
INEN (2011) Requisitos de desempeño para cementos hidráulicos. NTE 2380. Available at: https://es.scribd.com/document/649128282/NORMA-2380-2-Requisitos-de-Desempeno
INEN (2012) Hormigón de cemento hidráulico. Agua para mezcla. Requisitos. Norma técnica ecuatoriana NTE INEN 2617. Available at: https://es.scribd.com/document/192763819/Agua-Para-Mezcla-2617-012
Klein, N.S., Bachmann, J., Aguado, A. and Toralles-Carbonari, B. (2012) “Evaluation of the wettability of mortar component granular materials through contact angle measurements”, Cement and Concrete Research, 42(12), pp. 1611–1620. Available at: https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2012.09.001
Lee, S. et al. (2023) “Nanochitin and Nanochitosan: Chitin Nanostructure Engineering with Multiscale Properties for Biomedical and Environmental Applications”, Advanced Materials, 35(4), e2203325. Available at: https://doi.org/10.1002/adma.202203325
Ma, H. and Li, Z. (2013) “Microstructures and mechanical properties of polymer modified mortars under distinct mechanisms”, Construction and Building Materials, 47, pp. 579–587. Available at: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.05.048
Marcondes, C.G.N., Medeiros, M.H.F., Marques Filho, J. and Helene, P. (2015) “Nanotubos de carbono en concreto de cemento Portland. Influencia de la dispersión en las propiedades mecánicas y en la absorción de agua”, Revista ALCONPAT, 5(2), pp. 97–114. Available at: https://www.redalyc.org/pdf/4276/427641050003.pdf
Marketing, K. (2024) Durability Testing 101: The Water Permeability Test. Available at: https://blog.kryton.com/2024/03/durability-testing-101-the-waterpermeability-test/
Morales, L. et al. (2020) “Prevención de la contaminación por la fabricación de hormigones con nanopartículas”, RISTI, E30, pp. 297-312. Available at: https://www.researchgate.net/publication/341440818_Prevencion_de_la_contaminacion_por_la_fabricacion_de_hormigones_con_nanoparticulas
Tapia Vargas, J.F., Alvansazyazdi, M. and Barrionuevo Castañeda, A.A. (2024) “Study of an Environmentally Friendly High-Performance Concrete (HPC) Manufactured with the Incorporation of a Blend of Micro-Nano Silica”, Eídos, 17(24), pp. 95–110. Available at: https://doi.org/10.29019/eidos.v17i24.1369
Zhang, G., Peng, G., Zuo, X., Niu, X., and Ding, H. (2023) “Adding hydrated lime for improving microstructure and mechanical properties of mortar for ultrahigh performance concrete”, Cement and Concrete Research, 167, p. 107130. Available at: https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2023.107130
Žižlavský, T., Vyšvařil, M., Bayer, P. and Rovnaníková, P. (2020) “Microstructure of biopolymer-modified aerial lime mortars”, MATEC Web of Conferences. Edited by T. Tracz, K. Mróz, and T. Zdeb, 322, p. 01023. Available at: https://doi.org/10.1051/matecconf/202032201023