Pontificia Universidad Católica de Chile Self-healing of concrete improve through the precipitation of calcium carbonate Auto-reparación del hormigón mejorarla por medio de la precipitación de carbonato de calcio Claudia Stuckrath, Ricardo Serpell, Loreto M. Valenzuela, Mauricio López Pontificia Universidad Católica de Chile Jueves 7 de noviembre de 2013

http://i.dailymail.co.uk/i/pix/2010/11/19/article-1331281-0C1CAB55000005DC-616_468x286.jpg ¿Cómo? ¿Cuándo? ACI 224R recomienda que las que tienen un ancho sobre 0,41 mm, 0,30 mm, y 0,18 mm deben ser reparadas para ambientes de baja humedad, alta humedad y ambientes salinos respectivamente

Materiales que se auto-reparan http://www.foundationarmor.com/wp-content/themes/shopperpress/thumbs/Cracked-Concrete-Repair-Methods-For-Concrete-Cracks.jpg http://www.curitas.com.mx/~/media/Hansaplast/international/instant-help/health-and-protection/cuts-and-grazes/cutz-grazes-step03_175px.jpg?bc=White&w=175 Materiales que se auto-reparan Hacer similitud del como se repara la piel y como lo hace el hormigon ACI 224R recomienda que las que tienen un ancho sobre 0,41 mm, 0,30 mm, y 0,18 mm deben ser reparadas para ambientes de baja humedad, alta humedad y ambientes salinos respectivamente

Sanación autógena: espesores menores a 0.05 mm

↑  ↑ Precipitación de carbonato de calcio Concentración de Ca2+ Concentración de carbono inorgánico disuelto pH (pk2 (HCO3-/CO32-)=10.3, pk (Ca2+/CaCO3)=9) Disponibilidad de sitios de nucleación ↑  ↑

- Mecanismo propuesto de bacteria Disociación sales de calcio Fuente externa de Calcio Ca2+ Ca2+ A- A- CaCO3 CaCO3 CaCO3 CaCO3 - Envoltura celular bacteriana Disociación sales de calcio Difunde CO2 pH sobre 9

Procedimientos

Procedimiento      3 tipos: Calcio Bacteria Calcio+Bacteria Fabricación del agente de auto-reparación Fabricación probetas Curado acelerado Agrietamiento Proceso de auto-reparación  3 tipos: Calcio Bacteria Calcio+Bacteria  Probetas rilem 4x4x16cm con enfierradura  Hidratar todo el cemento  Ancho grieta estudiada 0.08 a 0.22 mm  Bajo agua 20°C Wiktor, V., & Jonkers, H. M. (2011). Cement and Concrete Composites, 33(7), 763–770.

Resultados

Probeta con solo calcio 0 días 100 días 0 días 100 días 1mm 0.5mm 11

Resultados: sellado de grietas visualmente Los tres agentes reparan bien las grietas en el rango estudiado El mejor resultado es con solo calcio

Resultados: Microscopia electrónica de barrido Solo bacterias Bacterias combinadas con calcio

Conclusiones

Conclusiones Es posible aumentar la capacidad de auto-reparación del hormigón por medio de utilizar diferentes agentes que aumentan la capacidad de precipitar carbonato de calcio. El agente que mejor sellado visual tiene es con solo calcio (C) pero el mas estable térmicamente es con calcio y bacteria combinados (CB). Estudios de permeabilidad son necesarios para conocer cual es el mejor agente.

Agradecimientos Artículos Eduardo Agosin PhD por facilitar el laboratorio de microbiología Mauricio Guerra por su apoyo en el laboratorio de materiales Oscar Parada por facilitar materiales A los grupos de investigación ETC (http://web.ing.puc.cl/etc/ ) y de Loreto Valenzuela (http://web.ing.puc.cl/~lvalenzr/) Artículos Quantification of chemical and microbial calcium carbonate precipitation: performance of self-healing in reinforced mortar containing chemical admixtures

Pontificia Universidad Católica de Chile Self-healing of concrete improve through the precipitation of calcium carbonate Auto-reparación del hormigón mejorarla por medio de la precipitación de carbonato de calcio Claudia Stuckrath, Ricardo Serpell, Loreto M. Valenzuela, Mauricio López Pontificia Universidad Católica de Chile Jueves 7 de noviembre de 2013

Anexo

Tipos de self-healing Aditivo de bacterias (MICP) Controlar ancho de grieta Encapsulación química Aditivos minerales Li, Victor C., and Emily Herbert. Journal of Advanced Concrete Technology 10, 2012, 207–218

Polimorfismos de CaCO3 C  Calcita A  Aragonito V  Vaterita https://encrypted-tbn1.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcR9kxxOuzU0VvRtUfvkD-ghV6K_PH0nU6vy2nVK4YLriVWcE9_6 Polimorfismos de CaCO3 C  Calcita A  Aragonito V  Vaterita

Procedimiento Bajo vacío se impregna una solución de - Lactato de calcio a 50g/L - Bacteria + Extracto de levadura 1g/L 3 tipos: Calcio Bacteria Calcio+Bacteria

Procedimiento Llenado de moldes Mezcla de Hormigón DOSIFICACIÓN kg/m3 Enfierradura Llenado de moldes Mezcla de Hormigón  DOSIFICACIÓN kg/m3 Cemento Portland tipo I 400 Agua potable 261 Arena silícea 968 Agente de Auto reparación 304 w/c 0,65

http://www. binder-world. com/mediadb/products/models/700x700_ED_400 http://www.binder-world.com/mediadb/products/models/700x700_ED_400.jpg Procedimiento Curado acelerado para tener la menor cantidad de partículas de cementos no hidratadas. Curado en calor por 21 días para simular un hormigón de 56 días de madurez.

Procedimiento Carga Grieta Corte Grieta Flexión Se cargó con una prensa hidráulica hasta obtener grietas donde el acero había fluido para mantenerla abiertas. Se estudió un rango de 0.08 a 0.22 mm.

Procedimiento CO2 O2 Intercambio de gases

Procedimiento: Toma de muestras Se separó la probeta longitudinalmente para exponer una cara y poder medir el pH. Se sacó una muestra del interior de la grieta para hacer DSC y SEM.

Resultados: pH al interior de las probetas No existe una baja de pH generalizada, por lo que es un método seguro en temas de corrosión. Mejora la permeabilidad al aire, debido a que el proceso de carbonatación natural no se produjo en las que tenia agentes.

Resultados: Análisis térmico A mayor temperatura de descomposición de carbonato de calcio indica mayor estabilidad en la estructura del cristal.