La sal de carretera, utilizada en abundantes porciones cada invierno para protegerlos del hielo y preservar las condiciones de manejo seguras, está degradando lentamente el concreto del que están hechos. Los ingenieros han sabido por algún tiempo que la sal de cloruro de calcio, comúnmente utilizada como deshielo, reaccionacon el hidróxido de calcio en el concreto para formar un subproducto químico que hace que las carreteras se desmoronen Un ingeniero civil de la Universidad de Drexel está trabajando en una nueva receta para el concreto, utilizando productos desechados de los hornos, que pueden resistir las fuerzas de los químicos.erosión.
Solo en Pensilvania se usan más de 900,000 toneladas de sal descongelante cada invierno. Mientras que los inviernos en el noreste presionan a los departamentos de transporte para mantener las carreteras despejadas y el deshielo es una parte efectiva de ese proceso, también contribuye a las miles de millasde carreteras que necesitan ser reparadas y reparadas cada año.
Yaghoob Farnam, PhD, profesor asistente en la Facultad de Ingeniería de Drexel y director del Grupo de Investigación de Materiales de Infraestructura Avanzada y Sostenible, está buscando una solución a este problema en la receta del concreto. Farnam creó un método para usar cenizas volantes,Escorias y vapores de sílice, restos de los hornos de carbón y el proceso de fundición, en una nueva mezcla de concreto que es más duradera porque no reacciona con la sal de la carretera. Recientemente publicó sus hallazgos en el diario de Compuestos de cemento y concreto .
"Muchos departamentos de transporte han reducido la cantidad de cloruro de calcio que usan para derretir el hielo y la nieve, a pesar de que es muy eficiente para hacerlo, porque también se ha encontrado que es muy destructivo", dijo Farnam. "EstoLa investigación demuestra que al usar materiales cementosos alternativos para fabricar concreto, pueden evitar la reacción química destructiva y continuar usando cloruro de calcio ".
El objetivo del trabajo de Farnam es producir una mezcla de concreto tan fuerte como las que se usan actualmente para construir carreteras, que contiene menos hidróxido de calcio, el ingrediente que reacciona con la sal de la carretera para formar un compuesto llamado oxicloruro de calcio. Este químico tiende aexpandirse cuando se forma, y cuando esa reacción ocurre en los poros del cemento puede causar degradación y agrietamiento. La investigación de Farnam lo llevó a la conclusión de que estos "materiales de cemento complementarios" podrían ser sustituidos en la mezcla con un mejor resultado cuando lleguenen contacto con sal deshielo de cloruro de calcio.
"Hay un gran impulso para usar estos subproductos de la industria energética porque ocupan espacio y algunos de ellos pueden ser perjudiciales para el medio ambiente", dijo Farnam. "Creíamos que partes de los subproductos como cenizas volantes, escorias y síliceel humo podría usarse para fabricar concreto que sea duradero y más barato, ya que utiliza materiales reciclados ".
Para probar su teoría, el laboratorio de Farman creó muestras de cemento utilizando cantidades variables de cenizas volantes, humo de sílice y escoria y las comparó con muestras de "cemento Portland ordinario", el tipo más común utilizado en carreteras. Sus hallazgos confirmaron su hipótesis,a saber, que las muestras que contienen más materiales sustitutos del cemento no produjeron tanto oxicloruro de calcio.
Un examen de las muestras de cemento Portland ordinario, a través de emisiones acústicas, rayos X y microscopía, reveló daños después de solo ocho días de exposición debido a la formación de oxicloruro de calcio, mientras que las muestras con la cantidad adecuada de cenizas volantes, humo de sílice y escoria sí lo hicieronNo mostrar daños durante el período de prueba.
El estudio también reveló que las concentraciones más altas de cloruro de calcio producen más oxicloruro de calcio cuando reacciona con el concreto. Entonces, en teoría, usar concentraciones más bajas de cloruro de calcio en las carreteras podría ayudar a extender su vida útil, pero también lo haría menos efectivo comoagente de deshielo.
"Una preocupación adicional es que se puede formar oxicloruro de calcio incluso si el concreto no está experimentando un ciclo de congelación-descongelación. Es una reacción química que puede ocurrir a temperatura ambiente, por lo que puede ocurrir cuando las carreteras están previamente saladas inclusosi no se forma hielo. Y como las sales permanecen en la superficie después de una tormenta de nieve, la reacción continuará degradando el camino, por lo que es de vital importancia minimizar esta reacción para preservar la infraestructura ", dijo Farnam.
El laboratorio de Farnam continuará buscando formas de mejorar los materiales que usamos en nuestra infraestructura. Actualmente están buscando un método para crear una capa protectora en la superficie del concreto mediante el uso de bacterias que pueden prevenir la formación de oxicloruro de calcio.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Drexel . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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