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cáñamo

El cáñamo se puede usar para hacer barras de refuerzo tan fuertes como el acero.

fibra de cáñamo

Esta nueva barra de refuerzo podría permitir que los edificios duren más y contaminen menos

Cuando un edificio de condominios de 12 pisos se derrumbó repentinamente en junio pasado en Surfside, Florida, una de las razones estaba oculta en lo profundo de la estructura. Dentro de los cimientos, paredes y pisos de concreto había un material de construcción esencial pero arriesgado: barras de refuerzo de acero. Después del colapso, los investigadores encontraron que este material exhibió una corrosión significativa, suficiente para causar el colapso del enorme edificio.

Las barras de refuerzo de acero, o tirantes, son un componente clave en la construcción de edificios como esta torre de condominios y son fundamentales para su integridad estructural. Pero las barras de refuerzo de acero también son susceptibles a la humedad, que puede penetrar en el hormigón, provocando una corrosión en gran medida invisible que puede hacer que las estructuras se derrumben casi sin previo aviso.

cáñamo 1 barra de refuerzo
[Imagen: Alex Tsamis/cortesía del Instituto Politécnico Rensselaer]

Un equipo de investigadores del Instituto Politécnico Rensselaer (RPI) ofrece una alternativa. En lugar de usar acero para reforzar el concreto, han desarrollado un material de refuerzo compuesto hecho de fibras de cáñamo sorprendentemente fuertes. Su barra de refuerzo a base de cáñamo utiliza las fuertes fibras del tallo de cáñamo en combinación con una resina o bioplástico para formar barras que pueden reemplazar de manera segura las barras de refuerzo de acero en construcciones de concreto.

La magnitud del potencial de este material es considerable. Las barras de refuerzo de acero están en todas partes, desde las aceras hasta los rascacielos. “Son omnipresentes en todas las estructuras de hormigón. Simplemente están llenos de barras de refuerzo”, dice Dan Walczyk, profesor de ingeniería mecánica en RPI. "Y eso significa millones, si no miles de millones, de dólares en materiales de construcción cada año".

La eliminación del acero en la construcción de hormigón podría eliminar el riesgo de corrosión que provocó el derrumbe del apartamento de Florida. Con menos corrosión, el concreto en edificios y puentes podría durar décadas más. "Al reemplazar el material utilizado en un objeto con un compuesto de fibra en lugar de acero, puede reducir significativamente la huella de carbono de la industria de la construcción, ya que prolonga la vida útil de las estructuras", dice el Sr. Tsamis.

barra de cáñamo
[Imagen: Alex Tsamis/cortesía del Instituto Politécnico Rensselaer]

Las barras de refuerzo de cáñamo y las máquinas para fabricarlas están siendo desarrolladas por Tsamis y Walczyk, junto con el estudiante de arquitectura Daniel Cohen y la estudiante de ingeniería mecánica Sharmad Joshi. Tsamis compara esta tecnología con la impresión 3D, que requiere tanto un filamento como una máquina para formarlo. El filamento de barra de refuerzo de cáñamo es una combinación de fibras de cáñamo que se han extraído y envuelto en un termoplástico que luego se enrolla en una bobina similar a una cuerda. La máquina, que el equipo está construyendo como prueba de concepto, es un dispositivo del tamaño de un automóvil que aspira material enrollado, lo calienta y lo consolida en barras endurecidas. El Sr. Tsamis explica que la máquina está diseñada para operar en el sitio durante los proyectos de construcción, lo que hace posible fabricar barras de refuerzo de cáñamo según sea necesario. Un troquel especialmente adaptado puede dar forma a la barra de refuerzo para satisfacer las necesidades del proyecto de construcción, e incluso doblarla en formas complejas que, de lo contrario, los trabajadores de la construcción harían en el sitio.

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Puede sonar elegante, pero el material no es particularmente complicado de hacer, según Tsamis, quien dice que el proyecto comenzó durante la pandemia, cuando los laboratorios de la universidad estaban cerrados. “Las primeras experiencias que tuvimos con la consolidación fueron en hornos de cocina”, dice Tsamis. “Y las primeras cuerdas, las hicimos a mano. Le pedía a mi hijo que tirara del otro lado de la cuerda que estaba haciendo en mi escritorio. El gato de mi estudiante masticó la cuerda mientras él hacía su propia versión. Por lo tanto, los comienzos fueron bastante modestos en términos de tecnología disponible. »

Sin embargo, quedan algunos desafíos. Según Walczyk, Estados Unidos va a la zaga de otros países en la producción de cáñamo industrial, que recién se legalizó en 2018. Los bioplásticos también son relativamente nuevos. “Hay mucha incertidumbre sobre el origen de estos materiales”, dice Walczyk. “Si tuviéramos que desarrollar esta tecnología en las próximas dos semanas, no necesariamente tendríamos la cadena de suministro de materiales para ello. »

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Pero una vez que el material esté disponible, Tsamis dice que no sería demasiado complicado para la industria de la construcción reemplazar sus barras de refuerzo de acero con la variedad a base de cáñamo. “La gente ya sabe trabajar con este material. Todos los métodos de construcción y todos los conocimientos están ahí”, explica el Sr. Tsamis.

Los buscadores afirmar Es probable que las barras de refuerzo de cáñamo no entren en un edificio durante algunos años, pero ya están en conversaciones con varias empresas de construcción importantes sobre cómo podría incorporarse el material en nuevos proyectos. La financiación estatal o federal ayudaría a acelerar el desarrollo tecnológico, dice Walczyk, y Tsamis dice que asociarse con la industria, como los fabricantes de cuerdas, podría ayudar a cambiar la producción.

Con el cambio climático empujando a la industria de la construcción a hacer frente a su alta huella de carbono, la reducción del uso de materiales altamente contaminantes como el acero será cada vez más importante. Según Tsamis, la amplia aplicabilidad de las barras de refuerzo de cáñamo lo convierte en el tipo de material natural que la industria podría adoptar para reducir su impacto masivo. “Requerirá un alto volumen de producción y creemos que obligará a ciertos elementos de la cadena de suministro a encajar”, ​​explica.


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El autor Weedmaster

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