El objetivo general del proyecto SmartCoDur gira en torno a la investigación de estrategias para aumentar la durabilidad de las estructuras de hormigón reforzadas con aceros con memoria de forma (Fe-SMA). El enfoque propuesto se basa en el desarrollo de nuevos recubrimientos inteligentes respetuosos con el medio ambiente que puedan autorreparar las películas dañadas aplicadas sobre el Fe-SMA. De este modo, se podría garantizar una vida útil más larga con un importante ahorro de energía y mantenimiento.
Existe un gran interés en encontrar nuevas formas de alargar la vida de las infraestructuras de hormigón debido al estado de deterioro y envejecimiento de buena parte de nuestra infraestructura crítica, como puentes, presas, etc. Según la European Innovation partnership for Smart cities and Communities, gran parte de estas infraestructuras tienen más de 40 años estando diseñadas para una vida útil de 50; además estiman que el 40% de ellas presentan daños de distinta extensión.
Uno de los métodos más estudiados para conseguir alargar la vida útil de estas infraestructuras es la aplicación de flejes metálicos. Son especialmente prometedores los denominados aceros de memoria de forma para la fabricación de dichos flejes, pero estos tienen una moderada tolerancia a la corrosión.
¿Qué son los aceros de memoria de forma (Fe-SMAs)?
La característica definitoria de estos aceros de memoria de forma o Fe-SMAs (Shape Memory Steels) es la denominada memoria de forma, es decir, la capacidad de recuperar su forma original a través de la aplicación de calor (activación térmica) tras sufrir una deformación mediante un estímulo externo, generalmente un esfuerzo mecánico. A nivel microestructural la memoria de forma se produce por la transformación reversible de la martensita épsilon (hcp) y la austenita gamma (fcc), tal y como se ilustra en la Figura 1.
Este efecto se puede aprovechar para generar fuerzas compresivas en sistemas de refuerzo estructural, al restringir la contracción asociada al cambio de volumen de la martensita épsilon a austenita gamma. (Fig.2).
Figura 1: Transformación entre martensita ε y austenita ϒ en aceros de memoria de forma.
Figura 2: Esquema del uso de los Fe-SMAs como refuerzo estructural.
¿Qué es un recubrimiento inteligente (Smart coating)? ¿Y un recubrimiento autorreparativo (Self-healing coating)?
Un recubrimiento inteligente o smart coating es aquel capaz de responder a un estímulo externo de una forma predeterminada. Dentro de la categoría de smart coating destacan los recubrimientos autorreparativos o self-healing coating que se caracterizan por su capacidad para autorrepararse de forma autónoma tras una ruptura mecánica del propio recubrimiento.
Una de las metodologías más extendidas para diseñar este tipo de recubrimientos, y que utilizaremos en este proyecto, consiste en la encapsulación de agentes inhibidores de la corrosión en vesículas poliméricas. Estas cápsulas se mezclan con una pintura y se aplican sobre el metal a proteger, así los inhibidores sólo se liberarán una vez se produzca un estímulo externo como un cambio de pH o una ruptura mecánica de la capa de pintura.