Puentes, túneles y carreteras: el hormigón es el componente principal de nuestra infraestructura. Y cuando los elementos estructurales deben repararse, a menudo conduce a largos atascos de tráfico. En la Reunión Anual de la AAAS Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia en Washington, DC, el profesor Christian Grosse de la Universidad Técnica de Munich TUM y otros expertos hablaron sobre materiales inteligentes para una infraestructura sostenible.
Se pueden formar pequeñas grietas en el concreto debido a la carga permanente o las variaciones de temperatura. Como explica el Prof. Christian Grosse de la Cátedra de Pruebas No Destructivas NDT en TUM, las grietas generalmente no representan una amenaza directa a la estabilidad deestructuras: "Sin embargo, el agua y las sales pueden penetrar el concreto y dañar los componentes afectados".
tres mecanismos de curación
La reparación de la infraestructura es costosa y puede ocasionar largos atascos de tráfico. En el proyecto de investigación de la UE HealCON, un equipo internacional de investigadores está trabajando en el desarrollo de concreto que pueda repararse a sí mismo. Los científicos están examinando tres mecanismos diferentes de autocuración.
Bacterias como mini trabajadores de la construcción
Ciertas bacterias producen carbonato de calcio como un producto metabólico. Los científicos remojan bolas de arcilla con las esporas de estas bacterias y mezclan las bolas en el concreto. Una vez que el agua penetra en el concreto, los microorganismos se activan y liberan carbonato de calcio, uno de los principalescomponentes del hormigón. "La bacteria puede cerrar grietas de hasta unos pocos milímetros de ancho en cuestión de días", dice Grosse.
Hidrogeles como rellenos de huecos
Los hidrogeles son polímeros que absorben la humedad. Se usan en pañales, entre otras cosas. Los materiales que contienen hidrogeles pueden expandirse hasta diez o incluso 100 veces su tamaño original. Las grietas que se forman en el concreto pueden ser curadas por un hidrogel que se expande cuando llegaen contacto con la humedad, evitando así que el agua penetre aún más sin expandir las grietas.
Mayor resistencia gracias a la resina epoxi
Las resinas epoxi o el poliuretano se pueden encapsular y mezclar en el concreto. Cuando el concreto se agrieta, las cápsulas se rompen y se libera el polímero. Forma una masa dura que sella la grieta. También tiene un efecto secundario positivo:aumenta la estabilidad estructural.
Mirando hacia el concreto
Grosse y sus colegas se especializan en probar qué tan bien funcionan estos agentes curativos en casos individuales. Utilizan métodos de prueba no destructivos para hacer esto, por ejemplo, tecnología de emisión acústica.
La presión se ejerce sobre un bloque de concreto que contiene uno de los agentes curativos. Cuando el concreto se agrieta, se generan ondas acústicas, que se miden usando sensores. Mediante los datos de medición, los científicos no solo pueden establecer que se han formado grietaspero también puede determinar con precisión dónde.
Después del proceso de curación, los investigadores llevan a cabo el experimento nuevamente. Si el proceso de curación no fue exitoso, hay pocas ondas acústicas nuevas, ya que las grietas aún están allí. Si las grietas se han llenado, surgen otras nuevas, peroen diferentes lugares. "La localización de los sonidos de crack indica claramente si un remedio funciona o no", explica Grosse.
Prueba de componentes estructurales usando ultrasonido
Si bien el análisis de emisión acústica es adecuado para aplicaciones de laboratorio, se debe usar una tecnología diferente para las pruebas en el mundo real de componentes de hormigón grandes. "En este caso, utilizamos pulsos de ultrasonido continuos", explica Grosse.
Los científicos miden el tiempo requerido para que los pulsos de ultrasonido se propaguen a través del concreto. Las grietas impiden la transmisión de la señal y, como resultado, necesita más tiempo para atravesar el material. Si las grietas se han llenado, los pulsos pasan a través delmaterial más rápido de nuevo. La fuerza de la señal también disminuye notablemente en el caso de material dañado.
Ya se han obtenido resultados prometedores de experimentos realizados en condiciones de laboratorio. La siguiente etapa implicará el uso del material de autocuración en los componentes de construcción reales secciones de puentes o túneles. Después de esto, las tecnologías tendrán que seradaptado para su uso en la producción estándar de hormigón y métodos de construcción.
El proyecto HealCON se está financiando como parte del Séptimo Programa Marco de Investigación y Desarrollo Tecnológico de la Unión Europea 7PM / 2007-2013 bajo el acuerdo de subvención número 309451. El proyecto está coordinado por la Universidad de Gante Bélgica.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Técnica de Munich TUM . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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