Un par de ingenieros de Princeton han desarrollado un nuevo tipo de concreto que promete más de 5 veces la resistencia al daño de los materiales habituales, al hacer agujeros en su estructura.
Esto podría significar no sólo edificios más seguros, sino también reducir nuestra necesidad de producir hormigón para reparar y reconstruir estructuras, y eso sería genial para el medio ambiente. El cemento, que se utiliza para fabricar hormigón, Contribuye al 3% de todas las emisiones de gases de efecto invernadero en todo el mundo, y cualquier contribución que podamos hacer a esa cifra ayuda.
Para el nuevo hormigón, el profesor adjunto de ingeniería civil y ambiental Reza Moini y el candidato a doctorado Shashank Gupta se inspiraron en la arquitectura de la densa capa exterior de los huesos del muslo humano.
También llamado hueso cortical, está formado por componentes tubulares elípticos llamados osteonas. Su forma y la matriz en la que están dispuestas evitan que se produzcan grietas alrededor de estas osteonas y evitan que se rompan de golpe en caso de impacto.
Gracias a su ingenioso diseño geométrico, los tubos huecos de este hormigón «atrapan» las grietas y evitan que se propaguen más. Esto es muy diferente de otros métodos para reforzar el hormigón, que implican añadir materiales como fibras y plásticos a la mezcla.
«Lo que hace que este mecanismo gradual sea único es que cada extensión de la grieta está controlada, lo que evita un fallo repentino y catastrófico», explicó Gupta. «En lugar de romperse de golpe, el material resiste daños progresivos, lo que lo hace mucho más resistente».
Fabricación y rotura de hormigón más resistente
Para moldear este hormigón de inspiración biológica, el dúo imprimió en 3D un molde tubular con alcohol polivinílico (PVA). Luego fabricaron un negativo de esa plantilla vertiendo caucho en el molde. Luego lo disolvieron para crear un molde de silicona de uretano que se utilizó para moldear el hormigón.
Para probar su tenacidad, realizaron lo que se denomina una prueba de flexión de tres puntos y una prueba de entalladura de un solo borde. Básicamente, utilizaron una sierra de diamante de 2 mm de espesor y una cuchilla para cortar entalladuras en el hormigón. Esto se repitió varias veces para recopilar datos sobre la tenacidad a la fractura del material. Sus hallazgos se publicaron en la revista Materiales avanzados.
Esta no es la primera vez que los investigadores encuentran inspiración para nuevos materiales en la naturaleza. A principios de este año, el equipo desarrolló Un compuesto de cemento que mostró una resistencia al agrietamiento 17 veces mayor El dúo se inspiró en el nácar, que se encuentra en las conchas de ostras resistentes a las grietas y que está formado por tabletas hexagonales de aragonito unidas por un biopolímero. Eso les dio la idea de su material compuesto ultrarresistente.
Este año, el hormigón y el cemento están viviendo un momento ecológico. En mayo, conocimos un método para Producir cemento sin emisiones de carbono mientras se purifica el hierro Al mismo tiempo, el mes pasado vimos a investigadores en Japón Combinan CO2 y escombros de hormigón de una escuela demolida para fabricar ladrillos resistentes y reutilizables para la construcción de nuevos edificios.
Fuente: Universidad de Princeton
