La Universidad de Rice está investigando la plasticidad del material más utilizado del mundo: el hormigón. El laboratorio de la universidad estadounidense ha realizado un análisis computarizado para conocer la estructura interna de la tobermorita, un mineral análogo cristalino que juega un papel importante en la cementación, y su comportamiento con el objetivo de producir cementos más resistentes y más capaces de deformarse sin agrietarse bajo estrés.

La tobermorita, un elemento clave en el hormigón ya utilizado por los romanos para sus construcciones, se forma en capas. A menudo sus partículas tienen defectos de cizallamiento que ayudan a aliviar el estrés al permitir que las capas se deslizen entre sí permiten que las capas se deslizen entre sí.

Los investigadores han construído modelos informáticos de “supercélulas” de tobermorita con dislocaciones perpendiculares o paralelas con capas en el material, y luego aplicaron fuerza de corte. Descubrieron que la tobermorita libre de defectos se deformaba fácilmente cuando las moléculas de agua atrapadas entre capas las ayudaban a deslizarse entre ellas. Pero en las partículas con defectos de tornillo, las capas solo se deslizaron hasta antes de ser bloqueadas por las dislocaciones del núcleo dentado, lo que alivia el estrés sin agrietamiento.

Este deslizamiento alrededor del núcleo de la partícula hace que el material sea más dúctil y capaz de adaptarse al estrés, según Rouzbeh Shahsavari, profesor asistente de ingeniería civil y ambiental y ciencia de los materiales y nanoingeniería de Rice University.

El resultado de este estudio es que, en contra de la creencia común de que los defectos son perjudiciales para los materiales, cuando se trata de sistemas cristalinos complejos en capas como la tobermorita, estos defectos son positivos y aumentan la elasticidad y resiliencia. El profesor Shahsavari cree que este estudio dará pie a diseñar y desarrollar hormigones y otros materiales complejos más fuertes y resistentes.

Los resultados del estudio han aparecido publicados en la revista de la Sociedad Americana de Química ACS, “Applied Materials and Interfaces”.