El material luminiscente resalta los daños del hormigón sin grabar

Un nuevo material luminiscente puede detectar el deterioro del hormigón cuando se expone a la luz ultravioleta.

Creado para el análisis rápido, in situ y de bajo costo de estructuras de hormigón, el material fue desarrollado por investigadores del Instituto de Física de la Universidad de São Paulo (IF-USP), en Brasil, y de la Universidad de Lovaina, en Bélgica.

El hormigón es un componente esencial de los cimientos y estructuras de edificios, carreteras, presas y puentes, pero su vida útil se limita a unos 50 años. La absorción continua de agua, sales y gases de la atmósfera conduce a la acidificación, que corroe las barras de acero de refuerzo en paneles, columnas y otros elementos estructurales, y reduce significativamente su capacidad de carga.

La vida útil del hormigón se puede prolongar mediante medidas preventivas, como agregar capas protectoras que impidan la penetración de dióxido de carbono en las superficies expuestas. Sin embargo, para que esta intervención se realice a tiempo, los trabajadores deben poder comprobar el grado de deterioro.

El principal desafío al que se enfrentan los ingenieros que inspeccionan el hormigón en edificios y otras estructuras es que perforar para extraer muestras y analizarlas en un laboratorio requiere mucha mano de obra y es costoso, además de ser complejo en lugares de difícil acceso. También puede ser peligroso, pues la perforación puede provocar cambios en la estructura y debilitar aún más el hormigón si ya está deteriorado, sobre todo si el procedimiento no se realiza correctamente.

En el nuevo estudio, los investigadores desarrollaron un catalizador basado en hidróxido doble estratificado (LDH), también conocido como arcilla aniónica, para medir el grado de deterioro del hormigón. Le añadieron europio trivalente (Eu³⁺) para producir luminiscencia de color naranja a rojo.

Las pruebas de laboratorio demostraron que cuando el material se exponía a la radiación ultravioleta, su color cambiaba dependiendo de la cantidad de carbonato que había absorbido. Los investigadores dijeron que este efecto se puede utilizar para detectar el deterioro del hormigón, ya que cuanto mayor es el corrimiento al rojo, mayor es la presencia de carbonatos y el deterioro del hormigón.

“El avance clave es que el material puede ayudar a determinar en tiempo real cómo se está deteriorando el concreto de una estructura y cuándo la estructura requerirá mantenimiento, sin necesidad de excavar ni esperar análisis de laboratorio, lo que contribuye a tomar mejores decisiones”. «Es más flexible, facilita el mantenimiento preventivo y ayuda a evitar accidentes que pueden costar vidas y causar importantes daños económicos», afirmó Allison Ferreira Moraes, primera autora del artículo.

Además de mejorar potencialmente la seguridad de los edificios, el nuevo método podría proporcionar beneficios de reducción de costos y carbono.

Cuanto más duran los edificios, menos inversión se necesita en nuevas estructuras y más contribuye la industria de la construcción a los esfuerzos para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, el 8% de las cuales proviene de la industria a nivel mundial, debido a la producción de concreto y la propia construcción. afirmó Danilo Mustafa, autor del artículo y profesor del IF-USP.

Según el equipo, el siguiente paso implicará desarrollar un sensor que detecte el material luminiscente y probarlo en condiciones del mundo real para comprobar factores específicos como la intemperización y la estabilidad.

En el estudio también participaron investigadores de la Universidad de Keele, en Alemania, que contó con el apoyo de la Fundación de Investigación de São Paulo (FAPESP). y coordinación del Ministerio de Educación de Brasil para la Mejora del Personal en la Educación Superior, el Consejo Europeo de Investigación y el programa Horizonte Europa de la Unión Europea.

El trabajo fue publicado en Comunicaciones químicas.

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