Hormigon Autorreparable

HORMIGON AUTORREPARABLE/ AUTORREGENERANTE/ BIO-HORMIGON Que es y cómo funciona El hormigón autorreparable o autoregenerante (en ocasiones llamado bio-hormigon) es un tipo de hormigón capaz de sellar las grietas que se forman en su interior. No existe un solo mecanismo por el cual ocurra esta curación, sino varios. Existen algunos métodos que permiten reparar el concreto como el encapsulado químico, el encapsulado bacteriano, las adiciones minerales, los químicos en micro tubos, los polímeros súper absorbentes o el sellado autógeno con grietas de espesor controlado. (Ponce de León, Huamani, Sánchez, 2015)





Curación autógena: El hormigón tiene una cierta capacidad de curación autógena gracias al cemento no hidratado que está presente en la matriz. Cuando el agua entra en contacto con el cemento no hidratado, el CO2 disuelto reacciona con Ca2 para formar cristales de CaCO3. Un mecanismo mediante el cual solo se pueden curar pequeñas grietas. Para mejorar el mecanismo de curación, se suele agregar microfibras a la mezcla. Al mezclar microfibras en el hormigón, se producen múltiples grietas. Entonces, no hay una grieta grande, sino varias grietas pequeñas, que se cierran más fácilmente debido a la curación autógena. Polímeros súper absorbentes: Los polímeros súper absorbentes o hidrogeles, pueden absorber una gran cantidad de líquido (hasta 500 veces su propio peso) y retenerlo en su estructura sin disolverse. Cuando aparecen grietas en el hormigón, el polímero se expone al ambiente húmedo y se hincha. Esta reacción de hinchazón sella la grieta.

Sin embargo, en este caso se estudiará el concreto autoregenerante por encapsulado bacteriano. Este método fue desarrollado por el microbiólogo holandés de la universidad tecnológica de Delft, Henk Jokers y funciona mediante la integración de cápsulas de bacterias llamadas Bacillus pseudofirmus o Sporosarcina pasteurii, que producen piedra caliza con ayuda de lactato de calcio. La composición del concreto autorreparante, consiste en los mismos materiales que se conocen para el concreto convencional, es decir, cemento, agua, agregados finos, gruesos y aditivos, a esto se le adiciona las bacterias, las cuales le dan la cualidad de autoregenerante. Cuando el concreto agrietado está expuesto al aire, la humedad o la penetración de agua, por sus grietas, se genera una reacción química que produce calcita para sellarlas.

Jonkers utilizó esta bacteria que sirve de catalizador en el concreto y puede vivir en ambientes muy extremos, ya que es una endoespora (genera esporas en su interior), cualidad que le permite ser resistente a las condiciones más ásperas, por lo que la existencia o ausencia de oxígeno no es problema para ella. Gracias a las propiedades de dicha bacteria es posible que el concreto pueda preservarse durante más de cien años, independientemente del lugar en el que se encuentre. Las esporas son células especializadas esféricas de paredes gruesas, comparables a las semillas de una planta. Estas esporas son células viables, pero en estado inactivo. Pueden soportar esfuerzos mecánicos y químicos y mientras no estén secas permanecerán viables por periodos de más de 50 años (Jonkers, 2011). Además, se requirió de un precursor mineral para alimentar a las bacterias, el cual ayuda a mantener sus propiedades y asegura que seguirán funcionando con el paso del tiempo. Después de una larga investigación descubrió que las bacterias que se alimentaban con lactato de calcio producían después de su digestión piedra caliza (cal), entonces mezcló las bacterias con lactato de calcio en esferas, que combino a su vez con el concreto.

El trabajo de esta bacteria se inicia cuando la humedad entra al concreto por una grieta, en ese momento se activa y comienza a alimentarse del lactato de calcio, secretando la piedra caliza en las grietas, de este modo, repara el concreto y evita que la estructura tenga afecciones. Dado que el agua es el elemento que está en mayor contacto con el concreto, esta combinación es más perfecta. Sin importar la longitud que tenga la grieta, es seguro que será reparada. (Novelo, 2018) El proceso realizado por la bacteria en la reparación del concreto podría resumirse en una sencilla reacción química:

La bacteria se debe incorporar en su forma esporulada (es decir, en su forma inactiva), impregnada en un árido liviano junto con algún aditivo nutritivo (por ejemplo, lactato de calcio y extracto de levadura) en la mezcla, para que la bacteria pueda alimentarse cuando entre en su estado activo. El objetivo de impregnarla en el árido liviano es que, en el proceso de mezclado, el cual es energéticamente alto, esté protegida y sobreviva. Una vez que el hormigón se ha endurecido y está en servicio, si se producen micro-grietas en el hormigón y hay presencia de agua, la espórula o bacteria durmiente se activa. La bacteria, utilizando la fuente de calcio de su alimento lactato de calcio actuará como centro de nucleación para precipitar carbonato de calcio (CaCO3), el cual sellará total o parcialmente las fisuras. El mayor problema en la fabricación de este hormigo es el cómo añadir a la mezcla la bacteria en su forma de espora y el lactato de calcio para que sirva de comida. Para esto, las bacterias se encapsulan en un árido poroso, arcilla expandida, para protegerla del aplastamiento y del medio hostil que constituye el hormigón. Se impregna la arcilla expandida (4.75-1.18 mm) con la solución con bacterias (12% del peso de la arcilla), extracto de levadura (5g/l de solución con bacterias) y una fuente de calcio, en este caso lactato de calcio (200g/l de solución con bacterias). Se deja la arcilla sumergida durante toda la noche a una temperatura de 4°C en bolsas cerradas a modo de disminuir el riesgo de activación de las bacterias con el oxígeno del ambiente. Y posteriormente las capsulas estarán listas para ser añadidas a la mezcla como un árido más. Estas cápsulas, solo se abren en contacto con el agua, con lo que los microorganismos permanecerán en su interior hasta que alguna partícula de H2O se aproxime por infiltración, momento en el cual se activarán dichas bacterias. Con su crecimiento, podrán sellar la fisura producida en el hormigón y alimentarse del agua filtrada, con lo que el hormigón quedará recubierto de una fina película bacteriana. Cabe destacar que uno de los principales compuestos del cemento es el carbonato cálcico (CaCO3), por lo que la compatibilidad de estas cápsulas está asegurada. En este ámbito, puede surgir la duda de si estas bacterias podrán soportar un pH tan básico como el que presenta el hormigón en su interior, pero parece ser que las "bacillus subtilis" no acusan problema alguno.

BIBLIOGRAFIA

Gonzalez, A. Parraguez, A. Corvalán, L (octubre de 2018). HORMIGÓN AUTORREPARABLE CON BACTERIAS PARA LA INFRAESTRUCTURA. Obtenido de: https://www.researchgate.net/publication/328135440_Titulo_HORMIGON_AUTORREPARAB LE_CON_BACTERIAS_PARA_LA_INFRAESTRUCTURA_VIAL_Autores Novelo, J. (noviembre de 2018). PressReader.com—Periódicos de alrededor del mundo. Recuperado de https://www.pressreader.com/mexico/revista-ciencia-de-la-facultad-deingenieria/20181101/281513637158884 Ponce de León, C. Huamani, S. Sánchez, E. LOS BENEFICIOS DEL USO DE BACTERIAS EN EL CONCRETO

AUTORREGENERANTE.

http://repositorio.pucp.edu.pe/index/handle/123456789/114662

Obtenido

de: