CDT La incorporación de nanomateriales en el cemento tradicional mejora la resistencia al agua y a las fracturas.
Fuente: NewAtlas
A medida que los científicos trabajan para reforzar la resistencia y durabilidad del hormigón, no debería sorprendernos mucho que el maravilloso material grafeno esté demostrando ser un aditivo prometedor. Como el material artificial más fuerte del mundo, puede tener mucho que ofrecer al mundo de la construcción, y el último ejemplo de esto proviene de los investigadores de la Universidad Northwestern, que han desarrollado una nueva forma de cemento infundido con grafeno que es altamente resistente al agua y a las grietas.
Como ingrediente clave en la producción de hormigón, el material más utilizado en el mundo, el cemento tiene una huella ambiental masiva, que representa alrededor del ocho por ciento de las emisiones globales de gases de efecto invernadero. Una forma en que los investigadores esperan reducir esta carga es desarrollando formas de concreto que duren más, lo que reduce la necesidad de más hormigón para reemplazar las estructuras comprometidas.
Una de las razones por las que fallan las estructuras de hormigón es la formación de grietas, que comienzan como pequeñas rupturas. Una vez que el agua se infiltra en estas rupturas, pueden hacer que aumenten de tamaño hasta que todo sea necesario repararlo o reemplazarlo. Hemos visto algunas formas interesantes en las que los científicos pueden intervenir en este proceso, a través del concreto “autocurativo” que repara sus propias grietas con la ayuda de enzimas sanguíneas , hongos y colas especiales .
Northwestern University
El grafeno también podría desempeñar un papel en esto. Hemos visto prototipos de hormigón prometedores que utilizan escamas de grafeno para disminuir la permeabilidad al agua e incluso cómo los neumáticos viejos se pueden convertir en grafeno para la producción de hormigón más resistente. Y la tecnología está comenzando a abrirse camino en el mundo real, con ingenieros que recientemente vertieron la primera losa de concreto mejorada con grafeno del mundo en Inglaterra.
Los investigadores de la Universidad Northwestern han estado preparando otra receta de cemento sobrealimentado, donde se incorporan pequeñas partículas del material para hacer que el hormigón sea más resistente al agua. El equipo experimentó con una variedad de tipos de partículas, incluidos nanotubos de carbono, nanofibras de carbono y nanoplaquetas de grafeno, y luego probó su rendimiento a través de una técnica avanzada conocida como prueba de rayado. Esto somete los trozos microscópicos del material a sondas cónicas para probar su respuesta a la fractura.
“Pude ver muchos materiales diferentes al mismo tiempo”, dice la autora principal del estudio, Ange-Therese Akono. “Mi método se aplica directamente a escalas micrométricas y nanométricas, lo que ahorra una cantidad considerable de tiempo. Y luego, basándonos en esto, podemos comprender cómo se comportan los materiales, cómo se agrietan y, en última instancia, predecir su resistencia a la fractura “.
Estos experimentos también permitieron a los científicos modificar la composición del cemento para mejorar su rendimiento. A través de este proceso, el equipo aterrizó en nanoplaquetas de grafeno como ingrediente ganador, que descubrieron que podían incorporarse en pequeñas cantidades para mejorar la resistencia a la fractura del producto terminado. Esto se logró reduciendo la porosidad del material y, por lo tanto, la penetración de agua, que disminuyó en un 78 por ciento.
“El papel de las nanopartículas en esta aplicación no se ha entendido hasta ahora, por lo que este es un gran avance”, dice Akono. “Como experto en mecánica de fracturas por formación, quería entender cómo cambiar la producción de cemento para mejorar la respuesta a la fractura”.
La investigación fue publicada en la revista Philosophical Transactions de la Royal Society A .
Cargando...
