Bacterias y polímeros especiales para sellar grietas

La inspección, el mantenimiento y la reparación de las estructuras de hormigón reforzado requieren mucho tiempo y son caras. Además, muchas estructuras son de difícil acceso. Un nuevo hormigón con autorreparación desarrollado en el marco del proyecto «Self-healing concrete to create durable and sustainable concrete structures» (HEALCON), financiado por la Unión Europea, minimizará estos problemas. Los científicos se han centrado en las grietas en estadios iniciales y las debidas a las cargas mecánicas y la flexión, que son las grietas donde el hormigón con autorreparación podría tener el impacto más importante.

Las grietas tempranas asociadas al secado y el encogido, que se agravan con los efectos térmicos, requieren protección frente a líquidos. El equipo del proyecto estudia el uso de hidrogeles de bacterias inelásticos para resolver el problema. Los investigadores trabajan para optimizar la precipitación de carbonato de calcio, uno de los componentes de la arcilla y el cemento, mediante la acción de esporas bacterianas microencapsuladas. Otra cepa de esporas es resistente a los valores de pH bajos característicos del entorno de corrosión de los refuerzos de acero. Las bacterias se han incorporado con éxito en partículas de arcilla expandida. Actualmente, el equipo evalúa opciones de recubrimiento.

Los polímeros superabsorbentes insolubles también son candidatos excelentes para resolver los problemas con el agua por su capacidad para absorber y retener cantidades sumamente grandes de líquido en relación con su masa. Los investigadores han desarrollado polímeros superabsorbentes, entrelazados para formar hidrogeles, con una capacidad de hinchamiento mayor y también algunos que son sensibles al pH.

Con el fin de resolver el problema de las grietas debidas a la flexión como resultado de la aplicación de cargas dinámicas, se están desarrollando polímeros encapsulados. El equipo trabaja en la optimización del uso de precursores de polímero a base de poliuretano de uso comercial encapsulados en vidrio. Los científicos también estudian el encapsulado en cápsulas esféricas poliméricas, trabajando para aumentar su durabilidad durante la mezcla mecánica.

Los materiales y procesos se validan mediante modelos informáticos y pruebas no destructivas (NDT). Las simulaciones de los procesos de fractura y reparación han proporcionado información sobre los parámetros más importantes para poder elaborar modelos predictivos mejores. Las pruebas de flexión de tres puntos realizadas sobre vigas de hormigón con poliuretano encapsulado han demostrado la capacidad de varias técnicas de NDT para cuantificar la autorreparación.

El hormigón sigue siendo uno de los materiales de construcción más importantes y por el momento no ha cambiado demasiado para reflejar el uso de nuevas tecnologías. HEALCON realiza una aportación importante al destino de las infraestructuras europeas con el desarrollo de hormigón con autorreparación. Este mejorará la longevidad y reducirá la complejidad, el tiempo y el coste asociados a la inspección, el mantenimiento y la reparación.