O obxectivo xeral do proxecto SmartCoDur xira ao redor da investigación de estratexias para aumentar a durabilidade das estruturas de formigón reforzadas con aceiros con memoria de forma (Fe-SMA). O enfoque proposto baséase no desenvolvemento de novos recubrimentos intelixentes respectuosos co medio ambiente que poidan autorreparar as películas danadas aplicadas sobre o Fe-SMA. Deste xeito, poderíase garantir unha vida útil máis longa cun importante aforro de enerxía e mantemento.
Existe un gran interese en atopar novas formas de alongar a vida das infraestruturas de formigón debido ao estado de deterioración e envellecemento de boa parte da nosa infraestrutura crítica, como pontes, presas etc. Segundo a European Innovation partnership for Smart cities and Communities, gran parte destas infraestruturas teñen máis de 40 anos estando deseñadas para unha vida útil de 50; ademais estiman que o 40% delas presentan danos de distinta extensión.
Un dos métodos máis estudados para conseguir alongar a vida útil destas infraestruturas é a aplicación de flejes metálicos. Son especialmente prometedores os denominados aceiros de memoria de forma para a fabricación de devanditos flejes, pero estes teñen unha moderada tolerancia á corrosión.
Que son os aceiros de memoria de forma (Fe-SMAs)?
A característica definitoria destes aceiros de memoria de forma ou Fe-SMAs (Shape Memory Steels) é a denominada memoria de forma, é dicir, a capacidade de recuperar a súa forma orixinal a través da aplicación de calor (activación térmica) tras sufrir unha deformación mediante un estímulo externo, xeralmente un esforzo mecánico. A nivel microestructural a memoria de forma prodúcese pola transformación reversible da martensita épsilon (hcp) e a austenita gamma (fcc), tal e como se ilustra na Figura 1.
Este efecto pódese aproveitar para xerar forzas compresivas en sistemas de reforzo estrutural, ao restrinxir a contracción asociada ao cambio de volume da martensita épsilon a austenita gamma. (Fig. 2).
Figura 1: Transformación entre martensita ε e austenita ϒ en aceiros de memoria de forma.
Figura 2: Esquema do uso dos Fe-SMAs como reforzo estrutural.
Que é un recubrimento intelixente (Smart coating)? E un recubrimento autorreparativo (Self-healing coating)?
Un recubrimento intelixente ou smart coating é aquel capaz de responder a un estímulo externo dunha forma predeterminada. Dentro da categoría de smart coating destacan os recubrimentos autorreparativos ou self-healing coating que se caracterizan pola súa capacidade para autorrepararse de forma autónoma tras unha ruptura mecánica do propio recubrimento.
Unha das metodoloxías máis estendidas para deseñar este tipo de recubrimentos, e que utilizaremos neste proxecto, consiste na encapsulación de axentes inhibidores da corrosión en vesículas poliméricas. Estas cápsulas mestúranse cunha pintura e aplícanse sobre o metal para protexer, así os inhibidores só se liberarán unha vez prodúzase un estímulo externo como un cambio de pH ou unha ruptura mecánica da capa de pintura.