Impacto de los nanomateriales en la resistencia mecánica y durabilidad del concreto de calidad para pavimentos: una revisión exhaustiva
Autores: Mohanty, Ashmita; Biswal, Dipti Ranjan; Pradhan, Sujit Kumar; Mohanty, Malaya
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Impacto de los nanomateriales en la resistencia mecánica y durabilidad del concreto de calidad para pavimentos: una revisión exhaustiva
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería General
Palabras clave
Nanomateriales
Propiedades mecánicas
Resistencia a la compresión
Permeabilidad
Resistencia a la abrasión
Rendimiento a la fatiga
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 44
Citaciones: Sin citaciones
Este artículo de revisión investiga el impacto integral de varios nanomateriales en las propiedades mecánicas y durabilidad del concreto de calidad para pavimentos (PQC) con un enfoque específico en resistencia a la compresión, resistencia a la flexión, resistencia a la tracción por flexión, permeabilidad, resistencia a la abrasión, rendimiento a la fatiga y rendimiento en alivio de grietas. A pesar de los avances significativos en el uso de nanomateriales en el concreto, la investigación existente carece de una evaluación integral de su efectividad comparativa, dosis óptimas y durabilidad a largo plazo en PQC. Mientras que el PQC convencional enfrenta desafíos como baja resistencia a la fatiga, alta permeabilidad y susceptibilidad a la abrasión, los estudios sobre nanomateriales se han centrado principalmente en propiedades individuales en lugar de una evaluación holística de su impacto. El nano SiO y el óxido de grafeno (GO) surgieron como los más efectivos, con dosis óptimas del 2% y 0.03%, respectivamente, lo que llevó a mejoras sustanciales en resistencia a la compresión (hasta 48.88%), resistencia a la flexión (hasta 60.7%) y resistencia a la tracción por flexión (hasta 78.6%) a través de un empaquetado de partículas mejorado, permeabilidad reducida y microestructura refinada. El nano TiO, especialmente con una dosis del 1%, mejoró significativamente múltiples propiedades, incluido un aumento del 36.30% en resistencia a la compresión, más del 100% de mejora en resistencia a la abrasión y un aumento del 475% en rendimiento a la fatiga. Sin embargo, existe una brecha crítica en la investigación para comprender los efectos combinados de múltiples nanomateriales, sus mecanismos de interacción dentro de sistemas cementicios y su rendimiento en condiciones ambientales y de carga prolongadas en el mundo real. La mayoría de los estudios se han limitado a investigaciones a escala de laboratorio, con una validación a gran escala mínima para aplicaciones de pavimentos. Los hallazgos indican que nanomateriales como nano TiO, nano CaCO, nano AlO, arcilla nano y nanomateriales de carbono desempeñan roles cruciales en la mejora de características como permeabilidad, resistencia a la abrasión y rendimiento a la fatiga, con ganancias notables observadas en muchos casos. Esta revisión analiza sistemáticamente la influencia de estos nanomateriales en el PQC, identifica brechas clave en la investigación y enfatiza la necesidad de una validación a gran escala en campo para mejorar su aplicabilidad práctica.
Descripción
Este artículo de revisión investiga el impacto integral de varios nanomateriales en las propiedades mecánicas y durabilidad del concreto de calidad para pavimentos (PQC) con un enfoque específico en resistencia a la compresión, resistencia a la flexión, resistencia a la tracción por flexión, permeabilidad, resistencia a la abrasión, rendimiento a la fatiga y rendimiento en alivio de grietas. A pesar de los avances significativos en el uso de nanomateriales en el concreto, la investigación existente carece de una evaluación integral de su efectividad comparativa, dosis óptimas y durabilidad a largo plazo en PQC. Mientras que el PQC convencional enfrenta desafíos como baja resistencia a la fatiga, alta permeabilidad y susceptibilidad a la abrasión, los estudios sobre nanomateriales se han centrado principalmente en propiedades individuales en lugar de una evaluación holística de su impacto. El nano SiO y el óxido de grafeno (GO) surgieron como los más efectivos, con dosis óptimas del 2% y 0.03%, respectivamente, lo que llevó a mejoras sustanciales en resistencia a la compresión (hasta 48.88%), resistencia a la flexión (hasta 60.7%) y resistencia a la tracción por flexión (hasta 78.6%) a través de un empaquetado de partículas mejorado, permeabilidad reducida y microestructura refinada. El nano TiO, especialmente con una dosis del 1%, mejoró significativamente múltiples propiedades, incluido un aumento del 36.30% en resistencia a la compresión, más del 100% de mejora en resistencia a la abrasión y un aumento del 475% en rendimiento a la fatiga. Sin embargo, existe una brecha crítica en la investigación para comprender los efectos combinados de múltiples nanomateriales, sus mecanismos de interacción dentro de sistemas cementicios y su rendimiento en condiciones ambientales y de carga prolongadas en el mundo real. La mayoría de los estudios se han limitado a investigaciones a escala de laboratorio, con una validación a gran escala mínima para aplicaciones de pavimentos. Los hallazgos indican que nanomateriales como nano TiO, nano CaCO, nano AlO, arcilla nano y nanomateriales de carbono desempeñan roles cruciales en la mejora de características como permeabilidad, resistencia a la abrasión y rendimiento a la fatiga, con ganancias notables observadas en muchos casos. Esta revisión analiza sistemáticamente la influencia de estos nanomateriales en el PQC, identifica brechas clave en la investigación y enfatiza la necesidad de una validación a gran escala en campo para mejorar su aplicabilidad práctica.