Mało znany fakt: beton może wybuchnąć. A teraz naukowcy wiedzą, dlaczego.
W nowym badaniu naukowcy z Empy, szwajcarskiego Federalnego Laboratoria ds. Materiałoznawstwa i Technologii, podgrzali beton do 600 stopni Celsjusza (1112 stopni Fahrenheita) i obserwowali, jak przechodzi w kaboom. Naukowcy odkryli, że przyczyną wybuchów był sposób, w jaki niewielkie ilości wilgoci uwięzione w betonie odparowały i przemieszczały się po podgrzaniu.
Według oświadczenia wybuchy betonu mogą być szczególnie niebezpiecznymi skutkami pożarów, które wpływają na mosty lub tunele. W marcu 2017 r. Most na autostradzie międzystanowej nr 85 w Atlancie zawalił się częściowo po pożarze w magazynie pod mostem, który zniszczył beton i stal konstrukcji. W 2003 r. Pożar spowodował zawalenie się budynku z betonu zbrojonego w Hengyang w Chinach, w wyniku którego zginęło 20 strażaków.
Idzie boom
Beton, w najprostszej formie, wykonany jest z cementu, piasku i wody. Jednak w dużych projektach budowlanych, takich jak mosty, tunele i wieżowce, stosuje się betony o wysokiej wydajności, które zawierają dodatkowe składniki lub stosują specjalne metody suszenia w celu zwiększenia ich trwałości i wytrzymałości.
Ale podgrzej je do ponad 392 F (200 C), a betony o wysokiej wydajności stają się wrażliwe. Mogą nawet eksplodować, wysyłając kawałki betonu wystrzeliwujące z głównego bloku.
Aby dowiedzieć się, dlaczego badacze Empa dołączyli do naukowców z Uniwersytetu w Grenoble we Francji i Instytutu Laue-Langevin w Grenoble, aby obserwować, jak beton się nagrzewa. Naukowcy śledzili wnętrze ogrzewanego betonu w czasie rzeczywistym za pomocą tomografii neutronowej, która polega na absorpcji neutronów w celu utworzenia obrazu 3D.
Pod presją
Zdjęcia ujawniły, że wysokowydajny beton wybucha z powodu tych samych właściwości, które sprawiają, że jest on silny: ma bardzo mało porów, a pory te są małe. Po podgrzaniu woda zamknięta w betonie odsuwa się od źródła ciepła i paruje. Ponieważ beton jest tak gęsty i nieprzepuszczalny, woda i para utkną. Części bloku nie mają możliwości uwolnienia się od ciśnienia.
Naukowcy odkryli, że nawet po usunięciu źródła ciepła wybuchy mogą nadal zachodzić, dopóki ciśnienie wewnętrzne nie spadnie. W jednym eksperymencie kawałek betonu poleciał w kierunku sprzętu rejestrującego naukowców po wyłączeniu ciepła, przewracając niewinny zegar.
Wyniki powinny pomóc naukowcom zrozumieć, w jaki sposób wilgoć porusza się podczas katastrofalnych pożarów - napisali w zeszłym roku w czasopiśmie Cement and Concrete Research.
