Cuando los investigadores de la Universidad de Xi'an Jiaotong-Liverpool completaron su investigación sobre hormigón arquitectónico coloreado, encontraron un resultado sorprendente:el cemento pigmentado verde tenía impurezas que producían poros, Hormigón de mala calidad. Mientras tanto, los pigmentos rojos y azules tuvieron poco efecto.

La investigación fue realizada por Mehreen Heerah, un graduado del Departamento de Ingeniería Civil de XJTLU, Dr. Graham Dawson del Departamento de Química de XJTLU, e Isaac Galobardes de la Universidad Politécnica Mohammed VI.

El hormigón arquitectónico pigmentado se utiliza como una alternativa visualmente atractiva al hormigón gris, como en la Ciutat de la Justícia de Barcelona, explica el Dr. Dawson. A medida que crece la demanda de hormigón arquitectónico pigmentado, también lo hace la importancia de esta investigación.

No es fácil ser verde

"Las características de los pigmentos rojos y azules utilizados en el estudio se establecieron en la literatura de investigación existente. Sin embargo, las características del pigmento verde no eran las habituales, "dice Dawson.

"Los resultados de los pigmentos rojo y azul estuvieron bastante cerca de nuestras expectativas, "Dice Heerah". Por otro lado, no esperábamos el efecto drástico del pigmento verde sobre las propiedades del mortero. De hecho, esperábamos un mayor incremento de fuerza con el pigmento verde en comparación con los otros dos ".

Eso es porque el pigmento verde en los productos se basa en óxido de cromo, lo que aumenta la fuerza de la mezcla cuando se hidrata.

Entonces, ¿por qué se encontró que el concreto verde era deficiente?

La respuesta radica en cómo se produjo con impurezas dañinas, dice el Dr. Dawson.

"Los productos químicos se utilizan para producir pigmentos, ", explica." A veces, los pigmentos presentan componentes químicos simples y otras combinaciones de ellos para obtener diferentes colores ".

La impureza ofensiva que debilitó el hormigón verde fue la moscovita; un mineral utilizado para producir pigmentos verdes para otros usos industriales. Cuando se hidrata con cemento, la moscovita generó cantidades significativas de un componente que causa una porosidad excesiva, lo que resulta en una reducción de la fuerza y ​​la longevidad.

"Sin embargo, otros estudios han encontrado que no hay ningún efecto adverso cuando se usa un pigmento verde que consiste únicamente en óxido de cromo (III), sin moscovita, "dice Heerah.

Mezclar

Las muestras de cemento se produjeron con tres pigmentos diferentes:aluminato cobaltoso azul, pigmento de óxido de cromo verde y óxido de hierro rojo, en tres niveles diferentes:1, 5 y 10%. Los investigadores probaron dos tipos de cemento para comprender cómo estos aditivos y subproductos afectan las propiedades del hormigón resultante.

El experimento de cuatro partes primero probó la absorción de agua para evaluar el cambio en las propiedades físicas, y luego determinó las propiedades de hidratación de las muestras.

Próximo, Se estudió la cinética de hidratación mediante la evolución de la temperatura de cada mezcla. Finalmente, los investigadores examinaron la resistencia a la flexión y a la compresión para comprender el efecto del pigmento en la resistencia mecánica.

La investigación estableció que la morfología de los productos de hidratación y la cinética estaba relacionada con la resistencia a la compresión de las muestras.

Destacó el pobre desempeño del pigmento verde frente a los mínimos efectos del rojo y azul.

La investigación también descubrió que los pigmentos de óxido de aluminato cobaltoso (azul) y óxido de hierro (III) (rojo) podrían usarse con cemento Portland y Portland Composite sin debilitar la resistencia del concreto.

Menos impacto

Los investigadores también mejoraron una ecuación existente utilizada para estimar la resistencia a la compresión en tiempo real del mortero pigmentado, Dice Heerah.

El Dr. Galobardes explica que “utilizar esta ecuación evita realizar los ensayos destructivos que se utilizan para estimar las propiedades mecánicas del hormigón.

"Esto elimina el desperdicio y reduce las emisiones de dióxido de carbono y los costos relacionados con la producción de las muestras utilizadas en las pruebas".

Si bien los pigmentos en sí mismos no reducen las emisiones de carbono producidas por el hormigón, la investigación indica que es seguro usarlos con eco-cementos.

Mezclas de cemento como el cemento compuesto Portland, que incluye escoria granulada de alto horno (GGBS) y cenizas volantes, se espera que logre una reducción de las emisiones de carbono en los próximos años.