El formigó flexible té futur?

Pensar en formigó flexible sembla poc útil. Tots sabem que el formigó és un material amb una gran capacitat de resistir la compressió, però si l'estirem fissura amb molta facilitat. És un material fràgil quan l'estirem, i què?.
Si volem que una estructura de formigó (per exemple una biga)  resisteixi la flexió necessitem que a la part traccionada hi hagi un material capaç de suportar traccions. La tecnologia clàssica disposa de dues solucions: la col·locació d'una barra d'acer (formigó armat) o bé, disposar un cable d'acer tesat que redueix les traccions (formigó pre/post tesat). Actualment trobaríem solucions alternatives amb els materials compostos. Per tant, si el formigó convencional ja ens funciona, per quin motiu caldria fer-ne un de flexible?
Aquí venen un parell de raons:
1. Les experiències fetes fins ara amb estructures que trenquen de forma fràgil mostren que aquelles construïdes amb formigons flexibles resisteixen més càrrega que les estructures construïdes amb formigó convencional, malgrat que la resistència a compressió del formigó flexible pugui ser menor que la del convencional. En el cas de trencament sobtat, com el tallant, el paràmetre clau és la ductilitat i no la resistència a compressió.
2. La densitat del formigó no és garantia d'una major durabilitat. El formigó d'alta densitat té una gran resistència a la penetració de la humitat en les zones comprimides; però en les traccionades, les esquerdes, sempre inevitables, es converteixen en vies d'entrada de la futura corrosió.
Per tant, d'una banda podríem augmentar la seguretat i la resilència de les estructures i de l'altre augmentar la durabilitat de les estructures.
Com fabriquem un formigó flexible?
El formigó flexible entra dins la categoria dels SHCC (Strain-Hardening Cement-based Composites) o ECC (Engineered Cementitious Composites). Són materials formats per cendres volants i àrids de diàmetre petit, ciment, additius i fibres de PVA (Polivinil alcohol) que tenen alta tenacitat i poca elongació. De fet són un micro-formigó amb moltíssimes fibres. En definitiva un material compost on substitutim la matriu de resina orgànica per una matriu inorgànica de pasta cementítica.

Formigó amb deformacions del 5% (el convencional suporta 0.01%).
Imatge de http://www.sciencedaily.com/releases/2009/04/090422175336.htm

Com cicatritzar les ferides del formigó

El formigó és un material abastament utilitzat a la construcció. El volum de metres cúbics de formigó per a les obres de tot el món el converteixen en un producte estrella. Té moltes coses positives: gran resistència a la compressió,  adaptació a la forma (vessat en líquid), bona resistència química, enduriment sota l'aigua (enduriment per hidratació), etc. La llista seria inesgotable i més amb els additius actuals que permeten personalitzar la seva aplicació: retard de presa, fluidificació, colorants, protectors químics, fibres, etc. Però té un inconvenient: Fissura fàcilment per tracció.
Les esquerdes es convertexien en ferides obertes per les que poden penetrar l'aigua i ions que acceleren els atacs de corrosió; o bé, aigua que es congela i s'expandeix augmentant l'esquerda. En definitiva, tota esquerda és una ferida oberta que degrada el material. Per això cal anar mantenint les estructures de formigó amb reparacions periòdiques que tapin les esquerdes i com podeu imaginar, és costós!.
Fa un temps vaig parlar d'un equip de Delft que investigava l'ús de bacteris per autosegellar les esquerdes. Ara sembla que un equip sudcoreà de la Universitat de Yonsei ha trobat una altra solució. L'equip del Prof. Chan-Moon Chung ha publicat a Applied Materials and Interfaces de l'American Chemical Society ACS (url) una solució basada en un reacció química. La idea és crear un polímer de revestiment que reompli l'esquerda, fabriqui una crosta i impedeixi la penetració d'aigua. El polímer es forma a partir de la barreja de dues substàncies (al no ser químic em veig incapaç de reescriure els seus noms!, els trobareu a l'enllaç) i  el seu enduriment es fa amb la foto-activació de la llum solar. La gran dificultat va ser mantenir els dos compostos junts però sense reaccionar i activar l'enduriment quan aparegués l'esquerda. Com s'ho van fer? De forma molt imaginativa. Van micro-encapsular les substàncies per protegir-les del sol. Les van barrejar amb un altre polímer per fabricar una mena de pintura. Van aplicar la pintura amb les microcàpsules sobre el formigó. En el moment de fissurar, les microcàpsules es trenquen i alliberen la substància segelladora que s'activa sota el sol i endureix cicatritzant la ferida. Podeu veure el dibuix del seu article aquí sota.

Imatge de l'article publicada per l'American Chemical Society a la revista Applied Materials and interfaces 

Uns investigadors de Delft preveuen comercialitzar en un parell d'anys unes bactèries que segellen les fissures del formigó

La fissuració del formigó és un problema inherent a la natura del material. Les fissures permeten que la humitat i substàncies químiques penetrin amb més facilitat dins el formigó. Això comporta problemes de durabilitat seriosos sobre l'armat de les estructures. Els investigadors han treballat amb una bactèria capaç de produir una substància calcària. Amb el pas del temps la bactèria genera material que va segellant la fissura i per tant allarga la vida del formigó armat. Podeu trobar-ho a http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-20121303