Caracterización topográfica del cemento Portland dopado con nanosílice mediante microscopía de fuerza atómica, microscopía óptica y análisis mecánico
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Date
2026-02-20
Authors
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Publisher
Universidad de Cuenca. Facultad de Ciencias Químicas
Abstract
This research investigates the effect of nanosilica addition in proportions of 0 %, 2 %, 3 %, and 4 % on nanometric topographical characteristics and mechanical properties of Portland cement mortars. The methodology employed relied on topographical characterization techniques such as Atomic Force Microscopy (AFM) and optical microscopy, including compressive strength tests and electrical conductivity assays over 28 days of curing. The results demonstrated that nanosilica provides significant improvements to the mechanical performance of mortars, achieving a maximum increase of 29.9 % in compressive strength with 4 % nanosilica additions at 28 days. From a topographical perspective, it was evidenced that arithmetic roughness and root mean square roughness do not present acceptable statistical significance; therefore, skewness is consolidated as the most reliable parameter. Skewness results show a transition from surfaces characterized by the presence of valleys and pores (Sk < 0) towards a more homogeneous topography dominated by the presence of compact structures (Sk > 0), indicating the possible presence of C-S-H gel, the primary factor responsible for strength. Additionally, mortars doped with 4 % NS exhibited a considerable decrease in conductivity compared to the control, corroborating micropore refinement as a consequence of the pozzolanic effect. It is concluded that the addition of nanosilica in mortars has a direct relationship with the increase in topographical skewness, strength gain, and reduction of conductivity.
Resumen
Esta investigación estudia el efecto de la adición de nanosílice en proporciones de 0 %, 2 %, 3 % y 4 % sobre las características topográficas a nivel nanométrico y las propiedades mecánicas en morteros de cemento Portland. La metodología empleada se apoyó en técnicas de caracterización topográfica como la microscopía de fuerza atómica, microscopía óptica, incluyendo ensayos de resistencia a la compresión y ensayos de conductividad eléctrica a lo largo de 28 días de curado. Los resultados demostraron que la nanosílice aporta mejoras significativas al desempeño mecánico en morteros, alcanzando un incremento máximo del 29.9 % en la resistencia a la compresión con adiciones de 4 % de nanosílice a los 28 días. Desde el punto de vista topográfico, se evidenció que la rugosidad aritmética y rugosidad cuadrática no presentan una significancia estadística aceptable, por ello la asimetría se consolida como el parámetro más fiable. Los resultados de asimetría muestran una transición de superficies caracterizadas por la presencia de valles y poros (Sk < 0) hacia una topografía más homogénea predominada por la presencia de estructuras más compactas (Sk > 0) que señalan la posible presencia de gel C-S-H, principal responsable de la resistencia. Adicionalmente, morteros dopados con 4 % de NS exhibieron una disminución considerable de la conductividad frente al control, esto corrobora el refinamiento de microporos como consecuencia del efecto puzolánico. Se concluye que la adición de nanosílice en morteros tiene una relación directa con el aumento de la asimetría topográfica, la ganancia de resistencia y reducción de la conductividad.
Keywords
Ingeniería Química, Morteros, Rugosidad, Compresión
Citation
Código de tesis
TQ; 690
Código de tesis
Grado Académico
Ingeniero Químico