The use of hydrophobic nano-silica particles in concrete for improved corrosion resistance and durability has been explored in recent years, and its potential impact on sustainable urban development and green building practices has been studied. The impact of substituting hydrophobic nano-silica particles for 2% of the cement weight in high-strength concrete mixes was investigated in this research. The study focuses on evaluating the physical-mechanical properties, including compressive strength, tensile strength, modulus of elasticity, and Poisson’s ratio. Additionally, the influence of these mixes on corrosion resistance is examined. The concrete designs feature a high strength of 42 MPa, and the hydrophilic nano-silica particles undergo functionalization processes to obtain hydrophobic properties. Contact angle measurements and water absorption tests confirm the hydrophobicity of the material. Physical, electrochemical, and electrical tests were conducted to determine the corrosion resistance contribution of the nano-silica particles when substituted at 2% of the cement weight. The research findings reveal that concrete containing nano-silica particles demonstrates improved physical-mechanical properties compared to other mixes. Incorporating nano-silica enhances concrete by accelerating hydration, increasing early-age strength, and providing hydrophobicity, resulting in improved physical-mechanical properties over other mixes. However, it was observed that the addition of hydrophobic and non-hydrophobic nano-silica tends to reduce corrosion resistance compared to concrete without these particles, despite exhibiting greater compactness. This suggests a direct influence of nano-silica on the corrosion phenomenon.

La presente investigación se enfocó en el diseño y desarrollo de un adoquín permeable que permita la filtración del agua de lluvia hacia el subsuelo, reduciendo así la cantidad de agua que ingresa a los sistemas de alcantarillado, minimizando el impacto de las inundaciones urbanas. El proceso inició con la evaluación de la resistencia a la compresión y la permeabilidad en cilindros de prueba, seleccionando las mezclas más adecuadas para su posterior fabricación en adoquines, una vez con los diseños seleccionados se determinó propiedades como la resistencia a tracción indirecta, la absorción y la permeabilidad. Los resultados mostraron que, al emplear un aditivo reductor de agua de alto rango se lograron resistencias a tracción indirecta de 3.4, 3.9 y 4.5 (MPa), con permeabilidades de 2.30, 1.93 y 1.15 (mm/s) respectivamente. Se evidencia que estos adoquines cumplen satisfactoriamente resistencias mecánicas aptas para ser usados en pavimentos articulados.

La búsqueda de fuentes alternativas de materiales para innovar en la industria de la construcción está en constante evolución. Esto impulsa la exploración de métodos de síntesis que faciliten la producción local de materiales sostenibles, manteniendo altos estándares de calidad y reduciendo costos. Este estudio se centra en la identificación de una nueva fuente de nanopartículas de sílice capaz de mantener o mejorar las propiedades fisicoquímicas del hormigón de alta resistencia, en comparación con el producto comercial Aerosil 200, cuya disponibilidad es limitada. La nanosílice utilizada en esta investigación se obtiene de ceniza de cascarilla de arroz proveniente de la planta de molienda de arroz de Mocache, Los Ríos, Ecuador, mediante un proceso de síntesis química que produce nanopartículas de dióxido de silicio (SiO2). Estas nanopartículas reemplazan el 1.5 % del peso total del cemento en mezclas optimizadas de hormigón de alta resistencia. Los resultados de esta sustitución parcial han demostrado ser económicamente viables, con mejoras significativas en las propiedades mecánicas, especialmente en etapas tempranas, incluyendo la resistencia a la compresión, la resistencia a la tracción indirecta, el módulo elástico y el coeficiente de Poisson. Además, estas mejoras se han confirmado mediante análisis avanzados mediante microscopía electrónica de barrido (MEB), microscopía electrónica de transmisión (MET) y difracción de rayos X (DRX), que permiten un estudio detallado de la composición química, el tamaño de partícula y la microestructura del material.

Esta investigación evalúa el uso de desechos de caparazones de cangrejo para mejorar morteros, incorporando nanosílice al 0.25% en peso del cemento como alternativa sostenible. Las nanopartículas, obtenidas de residuos biológicos, se aplicaron en cementos Tipo N y HS, formulados para mampostería y resistencia a sulfatos. La metodología incluyó síntesis de nanopartículas, ensayos de compresión uniaxial, pruebas de permeabilidad y análisis microestructural (XRD y SEM). Los resultados muestran que la nanosílice incrementa resistencia y durabilidad, aunque la nanoquitina y nanopartículas de cal fueron más eficaces a largo plazo. La mezcla C+S₀.₂₅% alcanzó 31.22 MPa a 90 días, similar a su control (31.63 MPa), mientras que M+S₀.₂₅% aumentó un 3.2% frente a su referencia. El aumento de resistencia en edades tempranas (24 h-7 d) indica que la nanosílice acelera la hidratación y densifica la matriz, mejorando la cohesión interna. Las pruebas de permeabilidad evidenciaron comportamiento hidrofóbico (ángulos >90°), reduciendo la absorción de agua y favoreciendo la durabilidad. Esta estrategia optimiza el desempeño del mortero y promueve la sostenibilidad mediante la reutilización de residuos, alineándose con la economía circular y la nanotecnología, demostrando la viabilidad de nanosílice derivada de cangrejo en materiales de construcción ecoeficientes.

The present research aims to evaluate the influence of adding silica nanoparticles derived from sugarcane bagasse, synthesized in the laboratory using the sol-gel method, on the properties of cement mortar in both its fresh and hardened states. In the fresh state, the study examines workability, consistency, and flow, while in the hardened state, it evaluates compressive strength and hydrophobicity. Specimens were prepared using Type N and Type HS cement, with the addition of nano-silica particles at 0.25%, 0.50%, 0.75%, 1.00%, and 1.50% by weight as a replacement for cement in the control mortar. The results revealed that 0.25% nano-silica was the optimal addition percentage for both mortars. Moreover, it was found that both fresh and hardened properties were negatively affected as the percentage of nano-silica increased. The compressive strength increased by 9% at 28 days and 12% at 56 days for the Type N cement mortar, while for the Type HS cement mortar, the strength increase was 9% at 28 days, 10% at 56 days, and 5% at 90 days. The contact angle test indicated that nano-silica particles reduce the permeability of the mortars, with specimens made with Type N cement exhibiting greater impermeability compared to those made with Type HS cement.

Este estudio investiga la incorporación de nano-sílice sintetizada a partir de residuos agroindustriales —específicamente cáscaras de avena— en morteros para enlucido. La sílice amorfa se extrae mediante un tratamiento químico y se convierte en nano-sílice mediante un proceso sol-gel, obteniéndose un rendimiento del 2,79 %. La caracterización mediante EDS, SEM, TEM y DRX confirma la formación de sílice a escala nanométrica. Los morteros se formulan utilizando cemento Atena Máster Tipo N y agregados finos provenientes de la cantera “Copeta”, verificados conforme a la norma NTE INEN 2536. La nano-sílice se incorpora en proporciones de 0,25 %, 0,50 %, 0,75 % y 1,00 % en peso respecto al cemento. Las mezclas se evalúan en estado fresco y endurecido. Las pruebas en estado fresco analizan la trabajabilidad y la fluidez, mientras que la resistencia a la compresión se mide a los 7, 14 y 28 días. Los resultados muestran que la adición del 0,25 % de nano-sílice proporciona el mejor desempeño, alcanzando 12,6 MPa a los 28 días. Dosificaciones superiores provocan una disminución en la resistencia, lo que indica un umbral de rendimiento. Un análisis costo-beneficio resalta la viabilidad económica y ambiental de convertir residuos agroindustriales en materiales de alto desempeño. Los hallazgos subrayan el potencial de la nano-sílice para mejorar las propiedades mecánicas de los morteros, al tiempo que promueven la sostenibilidad. Esta investigación demuestra que el uso controlado de nano-sílice proveniente de fuentes residuales constituye una solución ecológica y eficiente para mejorar el mortero de enlucido en la industria de la construcción.