Evaluación de la respuesta mecánica de morteros con adición de nanotubos de carbono utilizando la resistividad eléctrica del material

Abstract

La monitorización de edificios mediante tecnología de sensores promueve la rápida acción ante cualquier perturbación que pueda comprometer la integridad estructural, permitiendo optimizar el mantenimiento, reducir costos operativos y aumentar la seguridad a lo largo de su vida útil. Por esta razón, este trabajo estudia la viabilidad de tres tipos de electrodos embebidos en morteros con adiciones del 0.0 % 0.5 % y 1.0 % de nanotubos de carbono de pared múltiple (MWCNT) como método de evaluación estructural. La presente investigación abarca desde el diseño de las mezclas hasta el establecimiento de la relación entre las propiedades eléctricas bajo cargas mecánicas. En primer lugar, se determinó el método de dispersión de los MWCNT para elaborar las mezclas, siendo el más efectivo el ultrasonido por sonda, además se proporciona un método de ensayo para evaluar la conductividad de soluciones mediante diagramas de Nyquist usando un electrodo serigrafiado. Con la mezcla definida y empleando tres tipos de electrodos (malla de alambre, lámina de acero y electrodo serigrafiado cerámico), se elaboraron diferentes especímenes los cuales a través de un diseño experimental que midió el Cambio Fraccional en la Resistencia (FCR), se correlacionó de manera consistente los valores de impedancia real con los niveles de carga aplicados, obteniendo valores de coeficiente de correlación (R2) muy cercanos a 1. Adicionalmente, se realizó un análisis de reproducibilidad obteniendo coeficientes de variación alrededor de 1 % en los mejores especímenes. Como resultado del estudio se logró identificar los electrodos de lámina de acero como los más funcionales. (Texto tomado de la fuente).

Monitoring buildings using sensor technology promotes rapid action in the event of any disturbance that could compromise structural integrity, allowing for optimized maintenance, reduced operating costs and increased safety throughout the building's useful life. For this reason, this work studies the viability of three types of electrodes embedded in mortars with additions of 0.0%, 0.5% and 1.0% multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) as a method of structural evaluation. The present investigation covers from the design of the mixtures to the establishment of the relationship between electrical and mechanical properties. Firstly, the dispersion method for the MWCNT was determined to prepare the mixtures, with probe ultrasound being the most effective. A test method is also provided to evaluate the conductivity of solutions by means of Nyquist diagrams using a screen-printed electrode. With the mixture defined and using three types of electrodes (wire mesh, steel foil and ceramic screen-printed electrode), different specimens were produced which, through an experimental design that measured the Fractional Change in Resistance (FCR), consistently correlated the real impedance values with the applied load levels, obtaining correlation coefficient (R2) values very close to 1. Additionally, a reproducibility analysis was performed, obtaining coefficients of variation around 1% in the best specimens. As a result of the study, steel foil electrodes were identified as the most functional.