El hormigón es un material esencial en la industria de la construcción, donde es fundamental para los cimientos y estructuras de viviendas y edificios de oficinas, así como para carreteras, presas y puentes, entre muchos otros proyectos de infraestructura.Sin embargo, la vida útil del hormigón es limitada y es necesario controlarla para garantizar la seguridad de estas estructuras.
Para facilitar un análisis in situ rápido y de bajo costo que prescinda de la necesidad de llevar muestras a un laboratorio, investigadores del Instituto de Física de la Universidad de São Paulo (IF-USP) en Brasil, en colaboración con colegas de la Universidadde Lovaina (Bélgica), han desarrollado un material luminiscente que revela la presencia de compuestos que indican el deterioro del hormigón cuando se expone a la luz ultravioleta.
Los resultados se informan en un artículo.publicadoenComunicaciones químicasy aparece en la portada de la revista.
Las estructuras de hormigón duran una media de unos 50 años.La absorción constante de agua, sales y gases de la atmósfera provoca la acidificación, lo que provoca la corrosión de las barras de refuerzo de acero (barras de refuerzo) en losas, columnas y otros elementos estructurales, y reduce drásticamente su capacidad de carga.
La vida útil del hormigón se puede prolongar mediantemedidas preventivascomo la adición de capas protectoras que dificultan la penetración del dióxido de carbono (CO2) en las superficies expuestas de las estructuras.Para que esta intervención sea oportuna, la capacidad de verificar y caracterizar el grado de deterioro es vital.
El principal desafío al que se enfrentan los ingenieros que inspeccionan el estado del hormigón en edificios y otras estructuras es que la perforación para extraer muestras y su análisis en laboratorio es laboriosa y costosa, además de compleja en lugares de difícil acceso.También puede ser peligroso, ya que la perforación puede causar alteraciones en la estructura y debilitar aún más el concreto si ya está degradado, especialmente si el procedimiento no se realiza correctamente.
En este estudio, investigadores del Laboratorio de Nanomateriales y Aplicaciones (LNA) del IF-USP desarrollaron un catalizador a base de doble hidróxido estratificado (LDH), también conocido como arcilla aniónica, para medir el grado de deterioro del concreto.Le añadieron europio trivalente (Eu3+) para producir luminiscencia de naranja a rojo.
Las pruebas de laboratorio mostraron que cuando el material fue expuesto aluz ultravioleta(UV), su luminiscencia cambiaba de color según la cantidad de carbonato que había absorbido.Este efecto se puede utilizar para detectar el deterioro del hormigón: cuanto mayor es el corrimiento al rojo, mayor es la cantidad de carbonato y más degradado está el hormigón.
“El principal avance es que el material puede ayudar a determinar en tiempo real cómo se está deteriorando el hormigón presente en una estructura y cuándo la estructura requerirá mantenimiento, sin necesidad de perforar ni esperar análisis de laboratorio. Esto contribuye a una toma de decisiones más ágil., facilita el mantenimiento preventivo y ayuda a evitar accidentes que pueden costar vidas y causar daños económicos considerables", afirmó Alysson Ferreira Morais, primera autora del artículo.
Según los científicos, el siguiente paso implicará desarrollar un sensor que detecte el material luminiscente y probarlo en condiciones del mundo real para verificar factores específicos como la resistencia a la intemperie y la estabilidad dentro del hormigón.
Seguridad, coste y huella de carbono
Además de su contribución a la seguridad de los edificios, el nuevo método ofrece beneficios potenciales en términos de otros dos aspectos muy importantes de las economías actuales: los costos y la reducción de carbono.
"Cuanto más duren los edificios, menos será necesario invertir en nuevas estructuras y másindustria de la construccióncontribuye al esfuerzo por recortaremisiones de gases de efecto invernadero, de los cuales el 8% proviene de la industria a nivel global, debido a la producción de concreto y a la propia construcción", dijo Danilo Mustafa, último autor del artículo y docente del IF-USP.
En el estudio también participaron investigadores de la Universidad de Kiel (Alemania).
Más información:Alysson F. Morais et al, hidróxidos dobles en capas de ZnAl dopados con Eu3+ como sensores fluorescentes sin calibración para carbonato,Comunicaciones químicas(2023).DOI: 10.1039/D3CC03066K
Citación:Nuevo material facilita la medición del deterioro del hormigón en edificios y otras estructuras (23 de enero de 2024)recuperado el 23 de enero de 2024de https://techxplore.com/news/2024-01-material-concrete-deterioration.html
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