Los investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte tienen, por primera vez, utilizó una técnica de "compresión micropilar" para caracterizar la resistencia a microescala del cemento, permitiendo el desarrollo de cemento con propiedades de resistencia deseables para aplicaciones de ingeniería civil.

"La información recopilada mediante esta técnica se puede utilizar para comprender mejor el comportamiento del hormigón cuando falla, además de proporcionar datos clave para modelos 'constitutivos' que se utilizan para diseñar y determinar la seguridad de estructuras de ingeniería civil a gran escala, "dice Rahnuma Shahrin, un doctorado en ingeniería civil estudiante de NC State y autor principal de un artículo sobre el trabajo.

"Los resultados de la investigación conducirán a impactos significativos en el estudio de fallas de materiales que contienen cemento, "Dice Shahrin." La producción, el transporte y uso de hormigón representa entre el 5 y el 9 por ciento de las emisiones totales de dióxido de carbono en todo el mundo. El conocimiento de este estudio se puede aplicar al desarrollo de materiales más sostenibles para infraestructura civil, reducir el consumo de recursos naturales y la producción de CO2 ".

El cemento se utiliza para hacer hormigón, uno de los materiales de construcción más utilizados en el mundo. La resistencia a la compresión del cemento es un factor principal para determinar cuánta carga puede soportar el hormigón, una consideración fundamental para los proyectos de ingeniería civil. Los ingenieros saben desde hace mucho tiempo que el cemento deriva su resistencia de un ingrediente llamado silicato de calcio hidratado (C-S-H), el producto principal que se forma cuando el cemento en polvo se mezcla con agua. Investigadores sin embargo, no han podido medir la resistencia a la compresión del C-S-H en una muestra de cemento; los tamaños de muestra necesarios para aislar y probar los componentes C-S-H son demasiado pequeños para fabricarlos con métodos convencionales de preparación de muestras.

Para abordar este desafío, los investigadores recurrieron a una técnica utilizada en la ciencia de los materiales llamada compresión micropilar. Usado normalmente en materiales cristalinos, La compresión micropilar utiliza muestras muy pequeñas para determinar la resistencia a la compresión de un material.

Dado que el cemento es un material heterogéneo, compuesto por múltiples componentes, Shahrin utilizó una técnica de microscopía electrónica de barrido / rayos X para encontrar las áreas en las muestras de cemento que tenían la proporción más alta de C-S-H en relación con otros materiales constituyentes.

Una vez que se identificaron los sitios C-S-H, se molieron en cilindros de 2 micrómetros de ancho y 4 micrómetros de altura. A continuación, estas muestras podrían someterse a compresión micropilar.

"Hay muchas formas de hacer cemento, y se puede hacer con diferentes constituyentes en diferentes proporciones, "Dice Shahrin." Hemos demostrado que la técnica micropilar se puede utilizar para darnos medidas precisas de la resistencia a la compresión C-S-H en estos diferentes tipos de mezclas. Esta información se puede utilizar para ayudarnos a comprender cómo varios procesos, y los componentes añadidos durante la producción de cemento, puede afectar la resistencia del cemento. Es básicamente una herramienta que se puede utilizar para desarrollar mejor cemento más fuerte ".