Concreto Autocurativo u Hormigón Autorreparable ¿qué es y cómo funciona

El concreto es uno de los materiales más utilizados en la construcción a nivel mundial, gracias a su gran fortaleza y larga vida útil. No obstante, factores como el clima, cambios bruscos de temperatura o cargas excesivas pueden provocar fisuras que comprometen la estabilidad de las estructuras. Una posible solución a este problema es el concreto capaz de repararse a sí mismo.

Debido a los altos costos asociados con el mantenimiento y reparación de estructuras de concreto, un equipo de científicos se enfocó en desarrollar un concreto con la capacidad de cerrar las fisuras que pudieran aparecer a lo largo del tiempo.

¿Qué es el Hormigón Autorreparable?

El concreto, presente en casi todas las construcciones a nivel mundial, se distingue por su resistencia y longevidad. Sin embargo, su tendencia a agrietarse debido a factores como las condiciones climáticas, tensiones por cambios de temperatura o sobrecargas, representa un peligro para la estabilidad de las estructuras.

Los altos costos que implica el mantenimiento y reparación de estas construcciones han impulsado la búsqueda de soluciones innovadoras. En este escenario, el concreto autorreparable emerge como una alternativa revolucionaria para la industria.

La capacidad de este material para regenerarse no solo prolonga de manera significativa su vida útil, sino que también lo posiciona como un recurso clave para la construcción sostenible, al disminuir la necesidad de reparaciones y el uso de materiales.

Un ejemplo destacado de esta tecnología es el BioConcrete, desarrollado por la Universidad Técnica de Delft, en los Países Bajos. Su fabricación incluye un paso adicional: la incorporación de cápsulas que contienen esporas de bacterias y lactato de calcio. Estos componentes permanecen inactivos hasta que surge una grieta en el concreto, activándose las bacterias, las cuales metabolizan el lactato de calcio y producen caliza, sellando la fisura de manera natural.

El desarrollo del BioConcrete fue un desafío importante, ya que era necesario seleccionar bacterias capaces de sobrevivir en las condiciones alcalinas y secas del concreto. También era crucial asegurar su activación exacta y una producción eficiente del material reparador.

Las ventajas del concreto autorreparable son claras:

1. Mayor durabilidad: Reduce la frecuencia de mantenimiento y reparaciones, prolongando la vida de las estructuras.
2. Seguridad estructural: Disminuye el riesgo de daños y colapsos por fisuras.
3. Sostenibilidad: Reduce el consumo de materiales y la generación de desechos, fomentando una construcción más respetuosa con el medio ambiente.
4. Eficiencia económica: Disminuye los costos asociados con el mantenimiento y reparación de estructuras.

Este tipo de hormigón representa un avance importante hacia un futuro más eficiente y sustentable en la industria de la construcción.

¿Cómo funciona el Hormigón que se autoregenera?

El funcionamiento del hormigón autorreparable se basa en la incorporación de dos tipos de bacterias: Bacillus pseudofirmus y Sporosarcina pasteurii, las cuales se encapsulan en la mezcla junto con lactato de calcio, que sirve como su fuente de alimento. Estas bacterias son seleccionadas por su capacidad para sobrevivir en entornos extremos. Por ejemplo, Bacillus pseudofirmus es conocido por habitar en cráteres de volcanes activos, lo que lo hace ideal para soportar las duras condiciones del concreto.

El proceso de reparación comienza cuando el hormigón se fisura y el agua penetra en las grietas. Esta agua disuelve las cápsulas, “despertando” a las bacterias, que luego comienzan a consumir el lactato de calcio. A medida que las bacterias se multiplican, el subproducto de su digestión es la caliza, que se deposita en la fisura, sellándola.

Una vez que la grieta ha sido cerrada y el agua ha sido bloqueada, las bacterias retornan a su estado inactivo, formando esporas hasta que se necesiten nuevamente. Este proceso de reparación tiene una duración de aproximadamente tres semanas.

El proceso es altamente repetible, ya que estas bacterias pueden sobrevivir hasta 200 años en estado inactivo, sin necesidad de agua ni oxígeno. Esto significa que el hormigón puede “curarse” a lo largo de siglos, extendiendo drásticamente su vida útil en comparación con el hormigón tradicional, cuya durabilidad oscila entre 50 y 100 años.

Aunque esta tecnología permite sellar grietas de cualquier longitud, las fisuras no deben superar los 0,8 milímetros de ancho para que el proceso sea efectivo. Este avance ha demostrado ser una solución prometedora para aumentar la durabilidad y eficiencia de las estructuras construidas con concreto.

Tipos de autorreparación del hormigón inteligente

El hormigón inteligente se puede autocurar mediante varios métodos innovadores. A continuación, se describen algunos de ellos:

Reparación mediante bacterias

Este método fue desarrollado por el profesor Henk Jonkers en la Universidad Tecnológica de Delft, en los Países Bajos. Conocido como “bio hormigón”, se basa en añadir cápsulas biodegradables que contienen lactato de calcio durante el proceso de fabricación del concreto. Estas cápsulas se abren solo cuando entran en contacto con agua. Las bacterias en su interior, como Bacillus subtilis, permanecen inactivas hasta que el agua se infiltra en el hormigón a través de una grieta. Al activarse, las bacterias comienzan a metabolizar el lactato de calcio y producen carbonato cálcico (CaCO₃), el cual sella las grietas de manera natural.

Este enfoque es compatible con el hormigón tradicional, ya que uno de sus principales componentes es el carbonato cálcico, lo que garantiza que las bacterias puedan realizar su trabajo sin interferencias. Aunque el pH del hormigón es bastante elevado, las bacterias utilizadas en este proceso, como el Bacillus subtilis, han demostrado poder soportar este ambiente alcalino sin problemas.

Curación autógena

El hormigón tiene una capacidad limitada para la curación autógena, que ocurre cuando el cemento no hidratado en la mezcla reacciona con agua. Cuando las fisuras permiten el ingreso de agua, el dióxido de carbono (CO₂) disuelto reacciona con el calcio (Ca²⁺) presente en el cemento no hidratado, formando cristales de carbonato cálcico (CaCO₃), lo que ayuda a cerrar pequeñas grietas.

Para potenciar este mecanismo natural de autocuración, se agregan microfibras a la mezcla de hormigón. Estas fibras generan múltiples microfisuras en lugar de grietas grandes. Las grietas más pequeñas se cierran más fácilmente debido a la capacidad autógena del concreto, mejorando su capacidad de reparación.

Polímeros superabsorbentes (SAP)

Este método emplea polímeros superabsorbentes (SAP, por sus siglas en inglés) o hidrogeles, los cuales pueden absorber hasta 500 veces su propio peso en líquido. Estos polímeros se integran en la mezcla de hormigón y, cuando aparece una grieta, el SAP entra en contacto con la humedad del entorno y se hincha, lo que sella las fisuras.

La capacidad de hincharse y sellar las grietas permite una rápida autocuración sin necesidad de intervención externa. Estos polímeros no se disuelven en el proceso y actúan como un sistema de sellado interno que previene la infiltración de agua en las estructuras.