Esfuerzos para prolongar la vida de las estructuras y reducir los costos de reparación han conducido a los ingenieros a desarrollar "materiales inteligentes" que cuenten con propiedades auto reparables, pero la mayoría de estos materiales son difíciles de comercializar. Un nuevo tipo de concreto auto-reparable desarrollado y probado por una estudiante graduada por la Universidad de Rhode Island, sin embargo, podría probar ser económicamente viable.

Michelle Pelletier, candidata a una maestría por la misma Universidad, agregó silicato de sodio microencapsulado como agente reparador directamente en una mezcla de concreto. Cuando pequeñas grietas de estrés se comienzan a formar en el concreto, las cápsulas se rompen y liberan el agente reparador en las áreas adyacentes.

El silicato de sodio reacciona con el hidróxido de calcio naturalmente presente en el concreto para formar un producto de silicato-hidrato-calcio para reparar las grietas y bloquear los poros en el concreto. La reacción química crea un material con consistencia de gel que se endurece en promedio en una semana.

"Los materiales inteligentes usualmente cuentan con una reacción ambiental que causa que ocurra la reparación," explicó Pelletier, quien está colaborando en el proyecto con el Profesor de Ingeniería Química Arijit Bose de la Universidad de Rhode Island. "Lo que hace especial a nuestro material se que puede contar con una liberación localizada y específica del agente reparador sólo en las áreas dónde realmente se requiere."

En pruebas realizadas comparando una mezcla de concreto estándar con un concreto conteniendo dos por ciento del agente reparador de silicato de sodio, el agente reparador de Pelletier recuperó 26 por ciento de su dureza original (después de haber sido sometido a estrés a un punto de ruptura) en comparación con sólo el 10 por ciento de recuperación de la dureza en la mezcla estándar. La estudiante de la Universidad de Rhode Island comentó que un aumento en la cantidad del agente reparador muy probablemente mejoraría la recuperación de la dureza del concreto.

"El concreto auto-reparable es un gran campo de investigación hoy en día," comentó. "Pero muchos de los proyectos realizados por otros investigadores no han terminado siendo viables económicamente para su producción comercial."

Pelletier destacó que algunos investigadores han agregado al concreto  esporas de bacterias que secretan carbonato de calcio para llenar las grietas y poros, mientras otros agregan capilares de cristal con un agente reparador, pero el proceso de llenar los capilares con el agente es prolongado y tedioso.

El siguiente paso para el proyecto de Pelletier es un estudio para ver si su agente reparador a base de silicato de sodio también podría actuar como un agente inhibidor de la corrosión.

"El concreto para la construcción es rutinariamente fijado con barras de acero de refuerzo para compensar su baja resistencia a la tensión, pero el acero es extremadamente suceptible a la corrosión," comentó Pelletier. "Estamos explorando si la liberación del agente dará como resultado la inhibición de la corrosión por dos mecanismos. Primero, el transporte reducido de agua debido al llenado de los poros y a la reducción de la interconectividad dentro de la mezcla podría dar como resultado en menos humedad alcanzando el metal y por ende menos corrosión. También, los silicatos se pueden depositar sobre la superficie para formar una capa protectora la cual también podría ayudar con la reducción del grado de corrosión de las barras de acero."

Una ventaja adicional de la utilización del concreto auto reparable es que podría reducir de forma importante las emisiones del CO² que resultan de la producción del concreto. Debido a que la producción del concreto requiere una gran cantidad de energía -- considerando su minería, transporte y plantas de concreto -- la industria es responsable de cerca del 10 por ciento de todas las emisiones de CO² en los Estados Unidos.

"Si el concreto auto reparable puede prolongar la vida del concreto y reducir tanto su mantenimiento como su reparación, dará como resultado la reducción del exceso en los montos de producción del concreto y por ende en una disminución en las emisiones de CO²," comentó.

Imágen: Michelle Pelletier
Fotografía de: Michael Salerno Photography.
Imágen cortesía de: URI Department of Communications & Marketing