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Cepas bacterianas con potencial para reparar fisuras en pavimentos

Un método biológico de autorreparación de fisuras en concreto permitiría rellenar y sellar las grietas que aparecen en las vías; esta es una posible alternativa para aumentar la vida útil del concreto y disminuir los costos asociados con su arreglo.

La técnica consiste en adicionar ciertos tipos de cepas bacterianas a la mezcla de concreto, con la intención de obtener la cicatrización microbiana que permite el relleno y sellado de fisuras.

El mecanismo de cicatrización bacteriana obedece a las propiedades químicas, físicas y mecánicas presentes en la matriz del concreto, en la que el dióxido de carbono penetra en la fisura y reacciona con la hidratación del hidróxido de calcio provocando la precipitación de carbonato de calcio (CaCO3), lo que permite el relleno y sellado de la fisura.

De esta manera se estaría generando un nuevo tipo concreto, que al tener contacto con el agua adquiere la capacidad de rellenar y sellar las fisuras permitiendo la recuperación de las propiedades aislantes y las capacidades mecánicas que tenía antes de agrietarse.

Tal como lo explica el ingeniero Nicolás Giraldo Mora, estudiante de la Maestría de Ingeniería – Geotécnica de la Universidad Nacional de Colombia (U.N.), el mal estado de la red vial pavimentada en el territorio nacional se debe a factores medioambientales, mala calidad de los materiales, aumento de cargas de los vehículos comerciales, y falencias en actividades de mantenimiento periódico, entre otros.

 

Según el Resumen del estado de la red vial con criterio técnico, del Instituto Nacional de Vías (Invías, 2017), cerca del 52% de la red vial pavimentada en el país se encuentra en buenas condiciones, mientras que 32% se catalogan como regulares, 15% malas y 1% muy malas.

 

Explica que para hacer frente a esta problemática, se requiere de la ejecución de trabajos de inspección, mantenimiento y reparación, lo que ocasiona sobrecostos directos e indirectos, congestión vehicular, retraso en el transporte de carga y de pasajeros, entre otros aspectos.

 

Gran parte de los estudios sugieren el potencial de la cepa bacteriana de tipo Sporosarcina pasteurii como agente de biomineralización, debido a su capacidad para hidrolizar la úrea (sustancia orgánica tóxica que se expone al agua), favoreciendo los procesos de precipitación de carbonato de calcio (CaCO3), indispensables para que se produzca el relleno y sellado de fisuras.

 

Las cepas bacterianas escogidas se disponen en medios de cultivo con diferentes concentraciones de nutrientes, entre los que se destacan los extractos de levadura y de carne, la peptona y el cloruro de sodio, en condiciones de pH y temperatura controladas.

 

Luego se diseñan mezclas de concreto que se funden con y sin concentraciones bacterianas para utilizarlas como muestras de control. Después se inducen fisuras en las muestras de concreto con y sin concentraciones bacterianas, con el fin de evaluar la precipitación de carbonato de calcio (CaCO3). De manera consecutiva se realizan pruebas de resistencia a la compresión y flexión, permeabilidad y absorción de agua para identificar la mejora de propiedades físico-mecánicas.

 

Finalmente se realizan pruebas de microscopía de barrido electrónica (SEM), que consiste en producir imágenes de alta resolución de la superficie de la muestra para evaluar el potencial de la bacteria en los procesos de precipitación de carbonato de calcio (CaCO3).

 

En la actualidad, las fisuras en pavimentos son reparadas con sellado de juntas en pavimento rígido, parcheo, reemplazo de loza, y retexturizado de losa de concreto, entre otras técnicas según la severidad del daño que tenga el tramo de la vía y de la valoración que realice el Instituto de Desarrollo Urbano (IDU) en Bogotá, o el Invías en el territorio nacional.

 

El método propuesto se podría utilizar en diferentes aplicaciones biotecnológicas en el sector de la ingeniería civil y de la construcción, mediante la fabricación de morteros y concretos que propicien los procesos de cicatrización microbiana para el relleno y sellado de fisuras.

 

El investigador aclara que cuando se realizó esta investigación no se hallaron estudios de pruebas de campo que determinaran la viabilidad técnica y económica para la aplicación práctica del método propuesto. “En este momento se encuentra en fase de laboratorio, pero la idea es que estas investigaciones sean financiadas por la academia y entidades de públicas o privadas”. (Fuente: UN/DICYT)