¿El hormigón autorreparable alguna vez desempeñará un papel importante en la construcción?

Los pilares de hormigón desmoronados de un puente exponen los refuerzos de acero a la corrosión. (Imagen: Adobe Stock)

Pero tras los recientes avances en tecnología y proyectos de investigación en todo el mundo, ¿podría eso estar a punto de cambiar?

¿Qué forma podría adoptar la tecnología y qué usos podría tener?

¿Y cuánto tiempo pasará antes de que el hormigón autorreparable empiece a desempeñar un papel importante en la construcción?

Diferentes técnicas concretas autorreparadoras

Existen cuatro técnicas principales diferentes para promover la autocuración en concreto:

1. Cápsulas: Se pueden agregar cápsulas que contienen varios agentes curativos a las mezclas de concreto. A medida que se forman grietas, las cápsulas se rompen para liberar los agentes curativos, sellándolas. Las cápsulas pueden estar hechas de materiales como gelatina que se disuelven para liberar materiales como silicato de sodio. El silicato de sodio reacciona con el hidróxido de calcio en agua. Juntos forman un gel de silicato de calcio hidratado, que es el principal producto de la hidratación del cemento. Una desventaja de esta técnica es que una vez que las cápsulas se han roto, el hormigón ya no puede curarse por sí solo.
2. Bacterias: El hormigón se puede mezclar con ciertos tipos de bacterias inactivas infundidas en partículas de agregado, junto con nutrientes. A medida que se forman grietas y el agua penetra en el hormigón, los nutrientes se disuelven. Proporcionan una fuente de alimento para las bacterias, lo que hace que produzcan carbonato de calcio para llenar las grietas.
3. Polímeros con memoria de forma: Los polímeros con memoria de forma se pueden incorporar al hormigón en pequeños canales o atar a refuerzos dentro del mismo. A medida que el hormigón se agrieta y los polímeros se estiran, un sistema de cables calefactores hace que se contraigan nuevamente y devuelvan la estructura a su forma.
4. Vascular: Los canales creados artificialmente en el concreto permiten que las bombas bombeen agentes curativos al concreto a medida que se daña, sellando las grietas nuevamente. Mientras que en iteraciones anteriores, esto implicaba colocar bombas en el exterior de la estructura para bombear los agentes curativos, los investigadores han pasado a redes minivasculares más avanzadas. Estos asumen la forma de unidades tetraédricas impresas en 3D con ligamentos huecos. Almacenan, protegen y liberan agentes curativos bacterianos cuando las tensiones mecánicas en el hormigón superan un cierto umbral.

Sólo unas pocas empresas, como Basilisk en los Países Bajos, ofrecen comercialmente hormigón autorreparable.

Pero eso podría cambiar a medida que avance la tecnología. Kevin Paine, profesor de materiales de infraestructura en la Universidad de Bath, ha estado involucrado en el concreto autorreparable durante aproximadamente una década. Esto se ha logrado a través de dos proyectos financiados por el Reino Unido llamados Materials for Life y Resilient Materials for Life. En los programas también participan las universidades de Cardiff, Cambridge y Bradford. El Prof. Paine se especializa en encapsular diferentes tipos de bacterias. “Estamos en una etapa en la que las principales tecnologías ya están avanzadas y no hay ninguna razón por la que no puedan utilizarse en la construcción. La pregunta es: ¿se pueden ampliar?”, cuestiona.

Aplicaciones del hormigón autorreparable

Independientemente de las técnicas, el hormigón autorreparable generalmente sólo es capaz de sellar grietas de hasta 1 mm de ancho. Si bien esto no parece significativo, hace que la tecnología sea útil para prolongar la vida útil de las estructuras.

“La belleza del hormigón autorreparable es que intentas reparar grietas que normalmente no repararías porque son demasiado pequeñas. Con el hormigón normal, hay que esperar a que la reparación sea bastante grande antes de poder hacer algo al respecto. Mientras que el hormigón autocurativo puede solucionar los problemas incluso antes de que surjan”, explica el profesor Paine. “A menudo hablamos de esto como algo biomimético, es decir, algo que hace el cuerpo humano. El cuerpo humano es muy bueno para curar cortes finos. Pero si te cortas por completo, necesitarás que alguien lo repare, y lo mismo ocurre con el hormigón. La autocuración funciona a una escala particular”, indica.

El proyecto Materials for Life probó diferentes técnicas de hormigón autorreparable en el proyecto Heads of the Valleys de Costain en Gales. (Imagen cortesía de la Universidad de Cardiff)

El académico espera que el concreto autorreparable sea particularmente útil para estructuras que retienen agua, donde una grieta de cualquier tamaño es una mala noticia. “En ese escenario, hay que diseñar el hormigón de manera que, si se produce una grieta, no crezca mucho, lo que significa que se necesita mucho refuerzo. Con el hormigón autorreparable, esa grieta se rellenará sola, lo que significa que se puede ahorrar mucho en acero”, afirma.

Los puentes, que también están expuestos a cantidades importantes de humedad, son otro ámbito en el que ve potencial. El mantenimiento es costoso y provoca tiempos de inactividad en los que el puente no se puede utilizar.

Por su parte, el profesor Yan Zhuge, experto en ingeniería sostenible de la Universidad del Sur de Australia (UNISA), está desarrollando una solución de hormigón autorreparable para tuberías de alcantarillado. El ácido de las bacterias oxidantes del azufre en las aguas residuales, junto con cargas excesivas y fluctuaciones de temperatura, agrietan las tuberías. El profesor Zhuge está trabajando en microcápsulas llenas de lodo de alumbre (un subproducto de las plantas de tratamiento de aguas residuales) y polvo de hidróxido de calcio como agentes curativos. La Universidad estima que la solución podría ahorrar 1.400 millones de dólares australianos en costes de mantenimiento anuales.

¿Se generalizará algún día el hormigón autorreparable?

El profesor Zhuge estima que pasará otra década antes de que el hormigón autorreparable se utilice habitualmente en aplicaciones comerciales. Mientras tanto, su propio proyecto está a tres años de completarse.

Pero el profesor Paine ya confía en que la tecnología en la que él y sus colegas del Reino Unido han estado trabajando está lista. Ahora busca ampliar su asociación con empresas de biotecnología y empresas que producen aditivos.

“Tenemos bacterias que creemos que son mejores que las utilizadas en otros lugares. Sabemos que funcionan, sólo necesitamos encontrar empresas que puedan producir kilogramos de esporas, en lugar de los gramos que podemos producir nosotros. Hay empresas de construcción a las que les gustaría probarlo y poner en marcha proyectos de demostración”, afirma.

No obstante, aún quedan obstáculos por superar antes de su adopción generalizada. Como ocurre con todos los productos nuevos, será necesario que las empresas lo utilicen con éxito antes de que otros hagan lo mismo. Y también requerirá el desarrollo de nuevos estándares.

Más allá de eso, los profesionales de la construcción deberán aprender a equilibrar las propiedades de autocuración del hormigón con la cantidad de refuerzo que incluyen en las estructuras. “No creo que ningún ingeniero tenga un problema particular al agregar un componente autorreparable al concreto. Pero es posible que tengan más miedo de optimizar el hormigón porque se cura solo. Es posible que les preocupe la eliminación de refuerzos y querrán orientación y códigos de práctica sobre cuánto pueden eliminar”, afirma.

Pero a largo plazo, cree que el hormigón autorreparable se volverá omnipresente en determinadas aplicaciones.

Y concluye: “La gente probablemente dejará de hablar de ello como si fuera hormigón autocurativo. Simplemente se convertirá en concreto que tiene una cierta mezcla. La gente ya no habla realmente de hormigón impermeable. Solo se espera que al concreto utilizado en los sótanos se le agregue un aditivo impermeabilizante. En el futuro, nadie pensará demasiado en añadir un elemento autocurativo al hormigón. Se convertirá en un estándar”.