El secreto del hormigón romano se reproduce en un reactor nuclear

Un raro mineral que permitió perdurar barreras marinas de hormigón romanas se encontró en los gruesos muros de hormigón de una planta de energía nuclear fuera de servicio en Japón. La formación de tobermorita aluminosa aumentó la resistencia de las paredes más de tres veces su resistencia de diseño, según informaron investigadores y colegas de la Universidad de Nagoya en la revista Materials and Design. El hallazgo podría ayudar a los científicos a desarrollar un hormigón más resistente y ecológico.

"Descubrimos que los hidratos de cemento y los minerales formadores de rocas reaccionaban de manera similar a lo que sucede en el hormigón romano, aumentando significativamente la resistencia de las paredes de la planta nuclear", explicó en un comunicado el ingeniero ambiental de la Universidad de Nagoya Ippei Maruyama.

La investigación demostró que el hormigón romano utilizado en la construcción de barreras marinas logró sobrevivir durante más de dos milenios porque el agua de mar disuelve las cenizas volcánicas en la mezcla, lo que lleva a la formación de tobermorita aluminosa. Dado que la tobermorita alumínica es un cristal, hace que el hormigón sea más estable químicamente y más fuerte.

Es muy difícil incorporar tobermorita aluminosa directamente al hormigón moderno. Los científicos han generado el mineral en el laboratorio, pero requiere temperaturas muy altas por encima de los 70 ° C. Por otro lado, experimentos de laboratorio demostraron que los ambientes cálidos son perjudiciales para la resistencia del hormigón, lo que llevó a normativas que limitan su uso a temperaturas inferiores a 65 ° C.

Maruyama y sus colegas encontraron que la tobermorita aluminosa se formó en las paredes de hormigón de un reactor nuclear cuando se mantuvieron temperaturas de 40-55 ° C durante 16,5 años. Las muestras se tomaron de la planta de energía nuclear de Hamaoka en Japón, que operó de 1976 a 2009.

Los análisis en profundidad mostraron que las paredes muy gruesas del reactor podían retener la humedad. Los minerales utilizados para hacer el hormigón reaccionaron en presencia de esta agua, aumentando la disponibilidad de iones de silicio y aluminio y el contenido de álcali de la pared. Esto finalmente condujo a la formación de tobermorita aluminosa.

"Nuestra comprensión del hormigón se basa en experimentos a corto plazo realizados en escalas de tiempo de laboratorio", comentó Maruyama y agregó: "Pero las estructuras de hormigón reales nos brindan más información para su uso a largo plazo".

Maruyama y sus colegas están buscando formas de hacer que el hormigón sea más duradero y ecológico. El cemento utilizado en la fabricación de hormigón produce casi el 10% de las emisiones de dióxido de carbono provocadas por el hombre, por lo que el equipo busca producir mezclas más ecológicas que aún cumplan con los requisitos estandarizados para estructuras de hormigón fuertes.