Monitoreo de la corrosión en concreto reforzado de residuos electrónicos sometido a un ambiente cargado de cloruros utilizando un sensor piezoeléctrico embebido
Autores: Kumar, Gaurav; Bansal, Tushar; Sharma, Dayanand
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Monitoreo de la corrosión en concreto reforzado de residuos electrónicos sometido a un ambiente cargado de cloruros utilizando un sensor piezoeléctrico embebido
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Sensor piezoeléctrico embebido
Monitoreo de corrosión
Concreto de residuos electrónicos
Impedancia electro-mecánica
Prácticas de construcción sostenible
Monitoreo de la salud estructural
Licencia
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Consultas: 28
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio explora el uso de sensores piezoeléctricos integrados (EPS) que emplean la técnica de Impedancia Electro-Mecánica (EMI) para el monitoreo en tiempo real de la corrosión en concreto reforzado con residuos electrónicos (E-waste) expuesto a ambientes cargados de cloruros. Con las crecientes preocupaciones ambientales sobre los residuos electrónicos (E-waste) y la demanda de prácticas de construcción sostenibles, se incorporaron materiales de placas de circuito impreso (PCB) como reemplazos parciales de agregados gruesos en el concreto. El experimento utilizó mezclas de concreto de grado M30, sustituyendo el 15% de los agregados gruesos naturales por E-waste, con el objetivo de evaluar tanto la sostenibilidad como el rendimiento estructural sin comprometer la durabilidad. Se integraron EPS configurados con parches de Titanato de Plomo y Circonio (PZT) en especímenes de concreto convencional y de E-waste. El EPS monitoreó los cambios en forma de firmas de conductancia y susceptancia a través de un rango de frecuencia de 100-400 kHz durante la exposición acelerada a la corrosión durante un período de 60 días en una solución de NaCl al 3.5%. La progresión de la corrosión se evaluó cualitativamente a través de firmas de impedancia eléctrica, visualmente mediante la formación de óxido y agrietamiento, y cuantitativamente utilizando la Desviación Cuadrática Media (RMSD) de las firmas de EMI. Los resultados mostraron que la técnica EMI capturó efectivamente las etapas de inicio y propagación de la corrosión. El concreto de E-waste exhibió signos de corrosión más tempranos y severos en comparación con el concreto convencional, indicado por aumentos más rápidos y posteriores disminuciones en conductancia y susceptancia, así como valores de RMSD más altos durante la fase de inicio. El sistema basado en EMI demostró su capacidad para detectar cambios microestructurales en etapas tempranas, lo que lo convierte en un método prometedor para el Monitoreo de Salud Estructural (SHM) de concretos sostenibles. El estudio concluye que, si bien el uso de E-waste en concreto contribuye positivamente a la sostenibilidad, puede comprometer la durabilidad a largo plazo en entornos agresivos. Sin embargo, la integración de EPS y EMI ofrece una técnica confiable, no destructiva y sensible para el monitoreo en tiempo real de la corrosión, apoyando el mantenimiento preventivo y mejorando la longevidad de la infraestructura.
Descripción
Este estudio explora el uso de sensores piezoeléctricos integrados (EPS) que emplean la técnica de Impedancia Electro-Mecánica (EMI) para el monitoreo en tiempo real de la corrosión en concreto reforzado con residuos electrónicos (E-waste) expuesto a ambientes cargados de cloruros. Con las crecientes preocupaciones ambientales sobre los residuos electrónicos (E-waste) y la demanda de prácticas de construcción sostenibles, se incorporaron materiales de placas de circuito impreso (PCB) como reemplazos parciales de agregados gruesos en el concreto. El experimento utilizó mezclas de concreto de grado M30, sustituyendo el 15% de los agregados gruesos naturales por E-waste, con el objetivo de evaluar tanto la sostenibilidad como el rendimiento estructural sin comprometer la durabilidad. Se integraron EPS configurados con parches de Titanato de Plomo y Circonio (PZT) en especímenes de concreto convencional y de E-waste. El EPS monitoreó los cambios en forma de firmas de conductancia y susceptancia a través de un rango de frecuencia de 100-400 kHz durante la exposición acelerada a la corrosión durante un período de 60 días en una solución de NaCl al 3.5%. La progresión de la corrosión se evaluó cualitativamente a través de firmas de impedancia eléctrica, visualmente mediante la formación de óxido y agrietamiento, y cuantitativamente utilizando la Desviación Cuadrática Media (RMSD) de las firmas de EMI. Los resultados mostraron que la técnica EMI capturó efectivamente las etapas de inicio y propagación de la corrosión. El concreto de E-waste exhibió signos de corrosión más tempranos y severos en comparación con el concreto convencional, indicado por aumentos más rápidos y posteriores disminuciones en conductancia y susceptancia, así como valores de RMSD más altos durante la fase de inicio. El sistema basado en EMI demostró su capacidad para detectar cambios microestructurales en etapas tempranas, lo que lo convierte en un método prometedor para el Monitoreo de Salud Estructural (SHM) de concretos sostenibles. El estudio concluye que, si bien el uso de E-waste en concreto contribuye positivamente a la sostenibilidad, puede comprometer la durabilidad a largo plazo en entornos agresivos. Sin embargo, la integración de EPS y EMI ofrece una técnica confiable, no destructiva y sensible para el monitoreo en tiempo real de la corrosión, apoyando el mantenimiento preventivo y mejorando la longevidad de la infraestructura.