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Un hormigón autorreparable utiliza la luz solar para cerrar sus propias grietas

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Un grupo de investigadores ha demostrado un modo de dar a las superficies de hormigón la capacidad de autoarreglarse cuando aparecen pequeñas grietas, lo que podría permitir a los puentes y otras estructuras durar más tiempo.

  • por Mike Orcutt | traducido por Francisco Reyes (Opinno)
  • 14 Marzo, 2013

Incluso las más pequeñas grietas en las superficies de las estructuras de hormigón pueden provocar grandes problemas si no son reparadas inmediatamente. Un grupo de investigadores acaba de demostrar un recubrimiento de protección autorreparable e inducido por el sol, diseñado para arreglar las grietas en la superficie de las estructuras de hormigón antes de que se hagan más grandes y comprometan la integridad estructural.

Si se usaran estructuras de hormigón más resistentes, por ejemplo en puentes y pasos a desnivel, los Gobiernos podrían ahorrar miles de millones de euros en gastos anuales de reparación y mantenimiento. Durante los últimos años, un creciente campo dentro de la investigación se ha centrado en el desarrollo de mecanismos de autorreparación para una amplia gama de materiales, entre ellos el hormigón. Han surgido varios enfoques para la autorreparación del hormigón, entre ellos diversos intentos por incluir mecanismos de autorreparación mismamente en el material. Sin embargo, los autores de un nuevo estudio publicado en ACS Applied Materials and Interfaces, señalan que su tecnología demostrada representa el primer ejemplo de recubrimiento protector autorreparador para hormigón.

Los enfoques previos se han centrado principalmente en la restauración de la fuerza del hormigón dañado, explica Chan Chung-Moon, profesor de química de polímeros en la Universidad de Yonsei en Corea del Sur, que dirigió la investigación. Su grupo decidió concentrarse en la protección de la superficie, donde las pequeñas grietas puede permitir que el agua, los iones cloruro provenientes del deshielo de la sal o el agua de mar, y el dióxido de carbono penetren en la estructura, lo que puede conducir a un deterioro perjudicial.

El nuevo recubrimiento contiene microcápsulas de polímero, llenas de una solución que, cuando se expone a la luz, se convierte en un sólido resistente al agua. La idea es que si se producen daños en la superficie del hormigón revestido, dichos daños hagan que las cápsulas se abran y liberen la solución, para después llenar la grieta y solidificarse bajo la luz del sol.

Los investigadores han desarrollado una serie de sistemas de autorreparación basados en microcápsulas a lo largo de los últimos años. Generalmente, consisten en un 'agente curativo', a menudo un polímero combinado con un catalizador. Los sistemas están diseñados para que el daño haga que el agente de curación, que originalmente está contenido en una solución, entre en contacto con el catalizador, lo que provoca que el agente de curación se solidifique. Sin embargo, "este sistema tiene limitaciones", señala Chung, tales como la disponibilidad y el coste del catalizador. Puesto que es la luz solar la que induce la reacción clave en el nuevo revestimiento de su grupo, este tiene la ventaja de "no necesitar un catalizador" y de potencialmente poseer un bajo coste, señala. Chung afirma que el polímero que su grupo escogió como agente curativo resulta atractivo porque no se congela incluso a temperaturas muy bajas, y está considerado como no perjudicial para el medio ambiente.

Para demostrar la eficacia del revestimiento, los investigadores lo pulverizaron sobre la superficie de muestras de hormigón, y utilizaron hojas de afeitar para aplicar pequeñas grietas. Una microscopía electrónica de barrido confirmó que la hoja de afeitar hizo que las microcápsulas liberaran su contenido, llenando la zona dañada. Después de que los investigadores expusieran las muestras a la luz solar durante varias horas, la microscopía mostró además la cicatrización, mientras que las zonas dañadas en muestras de control permanecieron sin cubrir. Finalmente, los investigadores confirmaron que las muestras con el nuevo revestimiento eran mucho menos vulnerables a la penetración de iones cloruro y agua que los controles.

Chung señala que la siguiente tarea de su grupo es determinar la composición óptima del recubrimiento, y demostrar que se mantiene estable durante un tiempo prolongado. Afirma que, hasta ahora, el grupo ha demostrado que el recubrimiento puede permanecer estable durante un año.

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