Construinnova

REFORMULANDO EL HORMIGÓN

El hormigón es el material de construcción, fabricado por el hombre, más utilizado en el mundo y uno de los principales contribuyentes al calentamiento global.

Investigadores del MIT están buscando reformular el hormigón, mediante la sustitución de forma parcial o total del cemento en la composición del mismo, utilizando en su lugar otros materiales que pueden estar disponibles en la naturaleza, y de este modo hacer que el hormigón sea un material más sostenible.

Para ello, han contrastado el cemento con la estructura  y propiedades de materiales como los huesos, conchas y esponjas de aguas profundas, y han observado que estos materiales biológicos son excepcionalmente resistentes y duraderos, debido fundamentalmente a  la composición de sus estructuras internas tantas a nivel molecular como a nivel macro o visible. Estos materiales se ensamblan con componentes simples en configuraciones geométricas complejas, estudiando los tipos de micro mecanismos que existen dentro de ellas que les proporcionan estas propiedades tan superiores, se podría reformular el hormigón.

El hormigón es un conjunto de áridos finos y gruesos (piedras) unidos por un conglomerante (cemento), su resistencia y durabilidad depende de la estructura interna y de la configuración de los poros. Así un material más poroso es más vulnerable al agrietamiento. Sin embargo no existen técnicas para controlar de forma precisa la estructura interna del hormigón.

Los investigadores del MIT liderados por el profesor del Departamento de Ingeniería civil y medioambiental, Oral Buyukozturk, han propuesto un nuevo enfoque inspirado en los materiales biológicos para el diseño del cemento.

Sin embargo, se plantea una cuestión. Durante la fabricación del hormigón se trabaja a escala molecular y cuando este material se emplea en la construcción de infraestructuras la escala se amplía a kilómetros. ¿Cómo se conecta la información entre ambas escalas?. La compresión de esta conexión podría ayudar a los ingenieros a identificar características que mejorarían el rendimiento del hormigón.

Los investigadores del MIT han desarrollado una serie de directrices para determinar el grado de impacto en la resistencia y durabilidad del cemento que  tienen ciertos aditivos o ingredientes, intentando dar respuesta a la pregunta planteada en el párrafo anterior .

En esta línea, el profesor Oral Buyukozturk investiga si la ceniza volcánica es un buen aditivo o sustituto del cemento. Para ello emplea técnicas experimentales, como la resonancia magnética nuclear, la microscopía electrónica de barrido y difracción de rayos X para caracterizar las configuraciones de los sólidos y poros de ceniza volcánica a través del tiempo.

Conectando estas mediciones con modelos que simulan la evolución a largo plazo del hormigón, se puede identificar la relación existente, por ejemplo,  entre las propiedades de la ceniza volcánica y la contribución de este material a la resistencia y durabilidad de un puente construido con hormigón que lo contenga en su composición. Estas simulaciones pueden ser validadas con experimentos de compresión y de nanoindentación convencionales, para poner a prueba muestras reales de hormigón con cenizas volcánicas.

Así se pueden identificar que componentes evolucionan de una manera similar a los biomateriales y mejoran el rendimiento y la durabilidad del hormigón, pudiendo extender dos o tres veces, la vida útil de las infraestructuras.

El artículo completo: http://news.mit.edu/2016/finding-new-formula-for-concrete-0526