Hecho poco conocido: el hormigón puede explotar. Y ahora los científicos saben por qué.
En un nuevo estudio, los investigadores de Empa, los Laboratorios Federales Suizos de Ciencia y Tecnología de Materiales, calentaron concreto hasta 600 grados Celsius (1,112 grados Fahrenheit) y lo vieron irse a la fuerza. Los investigadores descubrieron que la razón de las explosiones era la forma en que pequeñas cantidades de humedad encerradas dentro del concreto se vaporizaban y se movían cuando se calentaban.
Las explosiones de concreto pueden ser resultados particularmente peligrosos de incendios que afectan puentes o túneles, según un comunicado. En marzo de 2017, un puente en la Interestatal 85 en Atlanta se derrumbó parcialmente después de que un incendio en una unidad de almacenamiento debajo del puente dañara el concreto y el acero de la estructura. En 2003, un incendio provocó el colapso de un edificio de hormigón armado en Hengyang, China, y el incidente mató a 20 bomberos.
Va boom
El hormigón, en su forma más simple, está hecho de cemento, arena y agua. Pero los principales proyectos de construcción, como puentes, túneles y rascacielos, utilizan hormigones de alto rendimiento, que tienen ingredientes adicionales o utilizan métodos de secado especiales para mejorar su durabilidad y resistencia.
Pero caliéntelos a más de 392 F (200 C), y los hormigones de alto rendimiento se vuelven vulnerables. Incluso pueden explotar, enviando trozos de hormigón disparados lejos del bloque principal.
Para averiguar por qué, los investigadores de Empa se unieron a científicos de la Universidad de Grenoble en Francia y del Instituto Laue-Langevin en Grenoble para observar cómo se calienta el concreto. Los investigadores rastrearon el interior del concreto calentado en tiempo real utilizando la tomografía de neutrones, que se basa en la absorción de neutrones para crear una imagen en 3D.
Bajo presión
Las imágenes revelaron que el concreto de alto rendimiento explota debido a las mismas propiedades que lo hacen fuerte: tiene muy pocos poros, y esos poros son pequeños. Cuando se calienta, el agua encerrada en el concreto se aleja de la fuente de calor y se vaporiza. Debido a que el concreto es tan denso e impermeable, el agua y el vapor se atascan. Sin forma de desahogar la acumulación de presión, partes del bloque se desprenden.
Incluso cuando se elimina la fuente de calor, los investigadores encontraron que las explosiones pueden ocurrir hasta que la presión interna caiga. En un experimento, un trozo de concreto voló hacia el equipo de grabación de los científicos después de que se apagó el calor, golpeando un temporizador inocente.
Los resultados deberían ayudar a los científicos a comprender cómo se mueve la humedad durante los incendios catastróficos, escribieron los investigadores el año pasado en la revista Cement and Concrete Research.
