#GaiNagusiak

Zementua atomoz atomo aztertu du UPV/EHUko ikertzaile batek

Noiz argitaratua: 10/02/09 | Kategoria: Ikerketa | Gaiak: #Fisika, Kimika eta Matematika #Teknologia
 Tesiaren egilea, Hegoi Manzano Moro.

Duela 2.000 urte baino gehiago asmatu zuten zementua erromatarrek, eta, gaur egun, oraindik ere, material hori erabiltzen da batik bat eraikuntza-lanetan mundu osoan. Barne-egitura konplexua du, eta, horrenbestez, material horri buruzko galdera askok ez du erantzunik oraindik ere.

UPV/EHUko Hegoi Manzano Moro ikertzailearen doktore-tesiaren izenburua Atomistic simulation studies of the cement past components da (Zementuaren osagaien azterketa eskala atomikoan). Lanaren helburua, berriz galdera horiei guztiei erantzutea zen, eta material horren osagaien ezaugarriak ulertaraztea.

Zementu-hautsa urarekin nahastean hainbat erreakzio kimiko eta fisiko gertatzen dira. Azken emaitza zementu-pasta da, eta konplexua, osagai anitzekoa, konposizio aldakorrekoa eta porotsua izan ohi da. Gainera, zementua material “bizia” dela esaten da. Izan ere, haren bizitza erabilgarrian, baita gogortu eta hainbat urte igaro ostean ere, egiturak eboluzionatzen jarraitzen du, eta aldaketa fisikoak eta kimikoak jasaten ditu.

C-S-H gela da zementuaren matrizearen osagaietatik garrantzitsuena. Gel hori kaltzio silikato hidratatua izenaz ere ezagutzen da, eta matrizearen % 70 osatzen du. Halaber, materialaren kohesioaren eta ezaugarri mekanikoen eragilea da. Dena den, nahiz eta osagai garrantzitsua izan, gel horren alderdi asko —konposizio zehatza, besteak beste— ezezagunak dira oraindik ere.

Simulazioa, eskala atomikoan

Eskala atomikoan egindako simulazioak gel horren ezaugarriak ulertarazteko aukera eman dio Manzanori. Izan ere, eskala atomikoan egiten diren metodo horiei esker, materialen ezaugarriak eta portaera ezagut daitezke, materiala osatzen duten atomoen arteko elkarrekintzak aztertuta. Zementua eskala atomikoan aztertuz gero, haren ezaugarriak hobetzeko aldaketak diseina daitezke.

Lau urteko ikerketa-lanaren ostean, besteak beste, C-S-H gelaren ezaugarri mekanikoen eta gel hori osatzen duten nanopartikulen barne-egituraren arteko zuzeneko lotura lortu du Manzanok. C-S-H gela osatzeko, nanopartikula koloidalak beren artean elkartzen dira. Nanopartikula horiek ordenatzeko era zementuaren ezaugarri mekanikoetan eragin handia duen faktorea da. Zenbat eta elkartuago egon eta beren artean hutsune gutxiago egon, C-S-H gela dentsoagoa da, eta haren ezaugarri mekanikoak hobetu egiten dira. Dena den, ez da kontuan hartu behar den faktore bakarra. Nanopartikula horietako bakoitzaren barne-egiturak ere eragiten du egituraren osotasunean.

Partikula bakoitza hainbat luzeratako silikato kateek inguratzen dituzten kaltzio oxido xaflez osatuta dago. Ikusi dute silikato-kate horiek zenbat eta luzeagoak izan, partikula bakoitzaren ezaugarriak hobetu egiten direla, eta, ondorioz, C-S-H gelaren ezaugarriak ere bai. Emaitza horietatik Manzanok ondorioztatu du zementuaren ezaugarri mekanikoak % 30 hobe daitezkeela haren hidratazio-prozesuan silikato-kate luzeagoen eta C-S-H gel trinkoagoen eraketa bultzatuz gero. Magnitude hori hobetuz gero, zementuaren industrian inpaktu handia izango luke. Zementu-industriak 3.000 milioi tona ekoitzi zituen 2008an. Ezaugarri mekanikoak % 30 hobetzeak esan nahi du gutxi gorabehera % 30 zementu gutxiago beharko dela erresistentzia bera lortzeko eraikuntza batean. Beraz, zementu-ekoizpena murriztu egingo litzateke, eta, ondorioz, atmosferara isurtzen den karbono dioxido kantitatea gutxitu.

Lan asko egin bada ere, oraindik ere zementuaren hainbat alderdi daude aztertzeke eta hobetzeke, eraikuntzaren sektorean benetako inpaktua izan dezakeen materiala lortzeraino.

Egileari buruz

Hegoi Manzano Moro (Barakaldo, 1981) Kimika Zientzietan lizentziatua da, Kimika Fisikoa espezialitatea, hain zuzen ere. Jorge Sánchez Dolado (Labein-Tecnalia), Andrés Ayuela (CSIC-UPV/EHU Materialen Fisika Zentroa) eta Fernando López-Arbeola (UPV/EHUko Kimika Fisikoa saila) izan ditu tesiaren zuzendari. Labein-Tecnalia zentro teknologikoan ari da Manzano ikertzaile-lanetan. Tesia egiteko Alemaniako Dresden Teknologia Unibertsitateko Gotthard Seifert irakaslearen Kimika Teorikoaren taldearekin eta Bonneko Unibertsitateko Michael Griebel irakaslearen Simulazio Numerikoaren Institutuarekin elkarlanean aritu da.

Informazio osagarria

  • Tesiaren egilea, Hegoi Manzano Moro. , Hegoi Manzano Moro
Komunikazio Bulegoa

Egilea: Komunikazio Bulegoa (UPV/EHU)

Laguntzailea: