Un equipo conformado por investigadores del Instituto de Física de la Universidad de Sao Paulo y de la KU Leuven (Bélgica), entre otras universidades, crearon un nuevo tipo de material que, gracias a su particular diseño, permitirá conocer los grados de deterioro de estructuras de hormigón en tiempo real, sin necesidad de extraer testigos para análisis posteriores en laboratorios.
Una de las patologías que más afectan al hormigón es la corrosión de las barras de refuerzo de su armadura, lo que redunda en una disminución de su vida útil. De esta forma, estructuras como fundaciones, columnas, vigas, muros, losas y otros elementos, en ambientes hostiles, pueden ver drásticamente reducidas propiedades como su durabilidad o capacidad de carga, por ejemplo, lo que eventualmente podría causar el colapso de una estructura.
Ante estos inconvenientes, los expertos e investigadores han desarrollado varias técnicas, las que van desde el uso de aditivos cristalizantes que eviten la penetración de humedad al hormigón -evitando así la corrosión del acero de refuerzo- a, recientemente, una investigación que utiliza métodos de Inteligencia Artificial para generar modelos predictivos para evitar el fallo de una estructura, identificando el tipo de fisura que presenta.
Si bien existen técnicas ya maduras (desde el lado de los aditivos) y otras que están en desarrollo, la revisión visual y la extracción de testigos para que luego se analicen en laboratorio continúa siendo el método de revisión por excelencia para determinar la salud de una estructura de hormigón, en especial, cuando ésta se ve afectada por la corrosión. Este método, si bien es ampliamente utilizado, presenta algunos inconvenientes, como el manejo de las muestras o el costo del ensayo.
Por lo mismo, un grupo de investigadores del Instituto de Física de la Universidad de Sao Paulo (IF-USP) y de la KU Leuven (Bélgica), desarrollaron un material luminiscente que revelaría la presencia de compuestos que, expuestos a luz ultravioleta, indiquen el deterioro del hormigón en una estructura, lo que permitiría un análisis in situ y eficiente del elemento en cuestión.
Un material luminiscente que detecta la corrosión
Para evitar que la corrosión afecte al acero de refuerzo del hormigón, una medida preventiva es agregar capas extra que dificulten el ingreso de CO2 a la superficie expuesta de la estructura. Para ello, se debe tener bien caracterizado el grado de deterioro y ahí, la extracción de testigos y su análisis en laboratorio juegan un rol preponderante. ¿Qué ocurre, entonces, si el manejo de las muestras no es el apropiado? ¿O, por ejemplo, si el área de deterioro es de difícil acceso?
Ante esas y otras interrogantes, los investigadores del Laboratorio de Nanomateriales y Aplicaciones del IF-USP desarrollaron un material puede utilizarse para medir el grado de deterioro del hormigón: se trata de un catalizador basado en un hidróxido de doble capa (LDH), también conocido como arcilla aniónica, para determinar el grado de deterioro del hormigón. A este catalizador, incorporaron iones de europio trivalente (Eu3+), que posee propiedades luminiscentes.
Los ensayos en laboratorio evidenciaron que, expuesto a la luz ultravioleta (UV), el brillo del material cambia de acuerdo con la cantidad de carbonato que absorbe una estructura, un efecto que puede explorarse para detectar el deterioro en el hormigón. Así, mientras más rojo es el brillo del material, indica una mayor absorción de carbonato y, por consiguiente, un grado más alto de degradación de la estructura.
“La principal ventaja es que el material puede determinar en tiempo real cómo el hormigón presente en una estructura se está deteriorando y cuándo la estructura requerirá mantenimiento, sin necesidad de extraer testigos y esperar a su análisis en laboratorio. Esto contribuye a una toma de decisión más ágil, facilita el mantenimiento preventivo y ayuda a evitar accidentes fatales”, comentó Alysson Ferreria Morais, candidato a postdoctorado en la KU Leuven y uno de los autores de esta investigación.
Las posibles ventajas que este material brinda a la construcción con hormigón
Otro que los investigadores destacaron de este nuevo método para determinar la salud del hormigón es que, además de mejorar la seguridad de las edificaciones, tendría un gran potencial para dos aspectos claves: eficiencia en costos y, quizás el más relevante, la reducción de la huella de carbono.
“Cuanto más tiempo dure una construcción, menor será la necesidad de invertir en nuevas estructuras”, afirmó Danilo Mustafa, Doctor en Física y académico del IF-USP y coordinador del estudio. “También, significa contribuir para bajar las emisiones de gases de efecto invernadero, ya que los números a nivel global indican que entre un 5% a 8% de estas provienen precisamente de la industria de la construcción, a través de la producción de hormigón y la construcción de edificios y obras”, agregó.
De acuerdo con los investigadores, la próxima etapa del estudio es desarrollar un sensor luminiscente y testearlo en condiciones reales. Con esto, será posible comprobar in situ factores más específicos, como la resistencia a las condiciones climáticas y su estabilidad dentro del hormigón.
