Los ingenieros desarrollan una prueba de durabilidad del cemento rápida, automatizada y económica

Ingenieros de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign han desarrollado una nueva prueba que puede predecir la durabilidad del cemento en segundos o minutos, en lugar de las horas necesarias con los métodos actuales. La prueba mide el comportamiento de las gotas de agua sobre una superficie de cemento usando visión por computadora en un dispositivo que cuesta menos de $200. Los investigadores dijeron que el nuevo estudio podría ayudar a la industria del cemento a avanzar hacia un control de calidad rápido y automatizado de sus materiales.

Los resultados del estudio, dirigido por el profesor de ingeniería civil y ambiental de Illinois Nishant Garg, se informan en la revista ej. Degradación de materiales. El artículo se titula “Predicción rápida de la sorción inicial del cemento basada en la humectabilidad de la superficie”.

“El hormigón es uno de los materiales más consumidos del planeta, después del agua”, dijo Garg. “Con el tiempo, el hormigón utilizado para construir nuestra infraestructura se degrada debido a la exposición a las sales de deshielo, los ciclos de congelación y descongelación y la entrada de agua, todo lo cual puede provocar la corrosión de las barras de refuerzo utilizadas para reforzar las estructuras. En última instancia, conduce al fracaso, a veces catastrófico, como se vio en el colapso del condominio de Surfside Florida en 2021 que mató a 98 personas”.

Garg dijo que una de las pruebas clave utilizadas para predecir la durabilidad de los sistemas de cemento se basa en la capacidad de la pasta de cemento, una mezcla de cemento y aglutinante a base de agua, para absorber agua. La absorción de agua está relacionada con la durabilidad del cemento; cuanto más porosa sea la lechada de cemento, más agua absorberá, lo que eventualmente conducirá a la corrosión de las barras de refuerzo incrustadas en el hormigón armado.

La prueba estándar, conocida como ASTM C1585, se realiza en un laboratorio al exponer una muestra de concreto que contiene pasta de cemento al agua, mientras que un técnico mide continuamente la “absorbencia”, la cantidad de agua que absorbe y atraviesa la muestra, observando su cambio de peso. durante varias horas, si no días.

En el estudio, el nuevo dispositivo predice la sorción inicial utilizando la visión por computadora para ver qué tan rápido una superficie absorbe una sola gota de agua en los primeros segundos o minutos. Garg dijo que la prueba es mucho menos tediosa que el método actual de ASTM y se puede realizar sobre la marcha en el campo o en un laboratorio.

“Realizamos la nueva prueba en más de 60 muestras únicas y existe una correlación bastante buena entre nuestros resultados y los del método de prueba convencional de ASTM”, dijo Garg. “Es por eso que ahora estamos proponiendo nuestro nuevo método de prueba como una alternativa para probar la durabilidad de los sistemas de cemento en segundos”.

Además de la importancia de la absorción de las gotas, el equipo de investigación también aprendió que el ángulo inicial en el que las gotas de agua entran en contacto con la superficie del cemento también es importante.

“La dinámica de la absorción cambia rápidamente a medida que las gotas de agua cambian de forma en la superficie”, dijo Garg. “Todas las complejidades como estas se tienen en cuenta en nuestra nueva prueba”.

Actualmente, el equipo está trabajando en formas de aumentar la escala de la prueba de mortero y más variedades de concreto que son más complejas en términos de textura y química.

“La conclusión clave del estudio es que probar la durabilidad de los materiales de construcción es muy lento, tedioso y laborioso”, dijo Garg. “Con la disponibilidad de tecnologías como la visión y el análisis por computadora, podemos desarrollar pruebas que sean más rápidas, automatizadas y convenientes”.