Modelado computacional del efecto del agua en el sistema Grafeno-Arcilla

Abstract

Este estudio explora, mediante modelado computacional, el efecto del agua en la estabilidad mecánica de sistemas compuestos por montmorillonita tipo Wyoming (WMMT) y grafeno. Usando dinámica molecular clásica (DMC)), se examinaron las interacciones entre el grafeno, la arcilla y el agua, y se evaluó cómo la presencia de esta última afecta las propiedades elásticas del sistema. Los resultados muestran que, aunque el grafeno incrementa significativamente los módulos elásticos y la resistencia estructural de la arcilla seca, el agua continúa siendo un factor determinante en el comportamiento del sistema. Se observó que el aumento en el contenido de agua incrementa el espacio intercapa de la arcilla y reduce los módulos elásticos, disminuyendo de esta forma la cohesión entre sus capas y la resistencia a los esfuerzos tanto axiales como cortantes. Sin embargo, la incorporación de grafeno contrarresta parcialmente este efecto negativo, actuando como un refuerzo que mejora significativamente la estabilidad del material en condiciones de humedad elevada. Este hallazgo es crucial, ya que ofrece información fundamental para que las autoridades y organizaciones en zonas de alta pluviosidad, donde la inestabilidad mecánica de los suelos arcillosos representa un desafío constante para la construcción de vías y viviendas, puedan tomar decisiones informadas para abordar y mitigar los complejos problemas derivados de este fenómeno.