El hormigón es uno de los materiales de construcción más abundantes y duraderos utilizados en las infraestructuras modernas, pero tiene una debilidad, el hielo, que puede hacer que se desmorone y se astille. Ahora, inspirado en los organismos que sobreviven bajo ceroEn entornos, los investigadores en Colorado están introduciendo moléculas de polímero con capacidad anticongelante en el concreto. El método, que prueba si el nuevo concreto puede detener el daño causado por la congelación y descongelación, aparece en el diario Cell Reports Ciencia física el 27 de mayo
El concreto es un material poroso con poros capilares que permiten que el agua penetre en el material. Para los lugares que experimentan grandes cambios de temperatura, los caminos y edificios de concreto pasan por "ciclos de congelación-descongelación". El agua se congela y se expande dentro del material,acumulando presión a medida que crecen los cristales de hielo, eventualmente haciendo estallar la superficie del concreto.Las moléculas de polietilenglicol-alcohol de alcohol polivinílico PEG-PVA que los investigadores han identificado parecen mantener pequeños los cristales de hielo y evitar que se unancristales más grandes.
"Estamos particularmente entusiasmados porque esto representa un alejamiento de más de 70 años de tecnología de concreto convencional", dice el autor principal Wil Srubar, quien dirige el Laboratorio de Materiales Vivos en la Universidad de Colorado Boulder. "En nuestra opinión, esun salto cuántico en la dirección correcta y abre la puerta a nuevas tecnologías de mezcla ".
Durante más de 70 años, la forma principal de mitigar el daño de congelación-descongelación fue colocar pequeñas burbujas de aire que actúen como válvulas de liberación de presión dentro del concreto, conocidas como aditivos que incorporan aire. Pero poner pequeñas burbujas de aire en el concreto nosolo reduce la resistencia del material, pero también lo hace más poroso, actuando como una supercarretera para la entrada de más agua y otras sustancias nocivas, como sales. En lugar de abordar los síntomas de las expansiones de hielo, el equipo decidió apuntar a la fuente: hielocrecimiento de cristal.
Encontrado en organismos que sobreviven en ambientes bajo cero, las proteínas anticongelantes se unen a los cristales de hielo para inhibir su crecimiento que de otro modo sería fatal para los organismos. Inspirado por la proteína, el equipo introdujo moléculas de polímero que imitaban las propiedades de la proteína parala mezcla de concreto. Las moléculas redujeron efectivamente el tamaño de los cristales de hielo en un 90 por ciento. La nueva mezcla de concreto también resistió 300 ciclos de congelación y descongelación y mantuvo su resistencia.
Aunque el nuevo concreto pasó las pruebas estándar de la industria, todavía hay preguntas sobre la verdadera resistencia a largo plazo del material en una aplicación del mundo real y su viabilidad económica. El siguiente paso para el equipo es optimizar su método mediante la identificaciónnuevas moléculas que son más rentables y prueban la compatibilidad de la molécula con diferentes recetas de concreto. "Hacer concreto es muy parecido a hornear un pastel", dice Srubar, con la esperanza de que las recetas de concreto puedan beneficiarse del nuevo aditivo.
"Durante los próximos 30 años, el mundo construirá una ciudad de Nueva York cada 35 días, lo cual es sorprendente", dice Srubar. "Lo que eso significa es que vamos a construir muchos edificios y carreteras,y vamos a utilizar mucho concreto. Debido a que tiene impactos significativos en el medio ambiente, el concreto que hacemos realmente tiene que ser lo más sostenible posible y lo más duradero posible ".
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Materiales proporcionados por prensa celular . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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