El concreto no se considera un plástico, pero la plasticidad a pequeña escala aumenta la utilidad del concreto como el material más utilizado en el mundo al permitir que se ajuste constantemente al estrés, décadas y, a veces, incluso siglos después del endurecimiento. Los investigadores de la Universidad de Rice están un paso más cercapara entender por qué.
El laboratorio de arroz del científico de materiales Rouzbeh Shahsavari realizó un análisis computarizado a nivel atómico de tobermorita, un análogo cristalino natural al hidrato de silicato de calcio CSH que forma el cemento, que a su vez mantiene el concreto unido.estructura interna de tobermorita, esperan que el concreto sea más fuerte, más resistente y más capaz de deformarse sin agrietarse bajo tensión.
Sus resultados aparecen esta semana en la revista American Chemical Society Materiales e interfaces aplicados por ACS .
La tobermorita, un elemento clave en los romanos superiores de hormigón utilizados en la antigüedad, se forma en capas, como pilas de papel que se solidifican en partículas. Estas partículas a menudo tienen dislocaciones de tornillo, defectos de corte que ayudan a aliviar el estrés al permitir que las capas se deslicen más allá de cada unaalternativamente, pueden permitir que las capas se deslicen solo un poco antes de que los defectos irregulares las bloqueen en su lugar.
Los investigadores construyeron los primeros modelos informáticos de "supercélulas" de tobermorita con dislocaciones perpendiculares o paralelas a las capas del material, y luego aplicaron fuerza de corte. Descubrieron que la tobermorita libre de defectos se deformaba fácilmente a medida que las moléculas de agua se atrapaban entre las capaslos ayudó a deslizarse uno al lado del otro
Pero en las partículas con defectos de tornillo, las capas solo se deslizaron hasta ahora antes de quedar bloqueadas en su lugar por las dislocaciones del núcleo en forma de diente. Eso efectivamente pasó la pelota a la siguiente capa, que se deslizó hasta que quedó atrapada, y así sucesivamente, aliviando el estréssin grietas
Este "deslizamiento inducido por defectos paso a paso" alrededor del núcleo de la partícula lo hace más dúctil y capaz de adaptarse al estrés, dijo Shahsavari, profesor asistente de ingeniería civil y ambiental y ciencia de materiales y nanoingeniería.
"La información que obtenemos de este estudio es que, a diferencia de la intuición común de que los defectos son perjudiciales para los materiales, cuando se trata de sistemas cristalinos en capas complejas como la tobermorita, este no es el caso", dijo Shahsavari, "más bien, los defectospuede conducir a movimientos de desplazamiento en ciertas orientaciones, lo que actúa como un cuello de botella para el deslizamiento, lo que aumenta el estrés y la dureza.
"Estas últimas propiedades son clave para diseñar materiales de concreto, que son al mismo tiempo fuertes y resistentes, dos características de ingeniería que son altamente deseadas en varias aplicaciones. Nuestro estudio proporciona el primer informe sobre cómo aprovechar los atributos aparentemente débiles - los defectos -en cemento y convertirlos en propiedades altamente deseadas, alta resistencia y tenacidad ".
Shahsavari dijo que espera que el trabajo proporcione pautas de diseño para desarrollar concreto más resistente y resistente y otros materiales complejos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Original escrito por Mike Williams. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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