Žiūrėti Cement Dry

Kai pirmą kartą išgirdo kolegą kalbant apie cemento tyrimus, Ronaldas Berlineris, Misūrio-Kolumbijos universiteto branduolinis fizikas, sako, su siaubu supratau, kad neįsivaizduoju, kas yra cementas. Po ketverių metų berlynietis daug žino apie cementą; Tiesą sakant, jis išstumia ribas to, ką žinome apie šią visur esančią, bet mažai suprantamą medžiagą, kuri yra labai svarbi gaminant betoną – labiausiai paplitusią pasaulyje pramoninę medžiagą.

Cementas yra sudėtingas mišinys; Portlandcementis (šis tipas dažniausiai naudojamas pastatams) daugiausia gaminamas iš silikatų ir aliuminatų, apipurškiant natrio, kalio, sieros, geležies ir magnezijos. Mokslininkai jau seniai žinojo, kad sudedamosios dalys jungiasi su vandeniu ir sudaro hidratus, kurie sujungia smėlį ir akmenį į betoną. Tačiau griežtas cheminis šio proceso supratimas pasirodė sunkiai pasiekiamas, nes dauguma analizės metodų neveikia naudojant šlapią cementą.

Ši istorija buvo mūsų 1998 m. gegužės mėnesio numerio dalis

• Žr. likusią numerio dalį
• Prenumeruoti

Ypač paslaptinga yra 6–8 valandų ramybės fazė tarp pradinio trumpo greitos reakcijos laikotarpio, kai pirmą kartą į betono mišinį įpilama vandens, ir vėlesnio greito kietėjimo periodo. Berlineris naudoja kvazielastinį neutronų sklaidą iki nulio pagrindiniam ramybės fazės aspektui: trikalcio silikato (vyraujančio junginio cemento mišinyje) reakcijai su vandeniu. Jo darbas atskleidžia, kad į cementą įpylus vandens, aplink kiekvieną cemento grūdelį susidaro pluta. Po to vis ilgiau užtrunka, kol vandens molekulės išsisklaidys į viduje esantį sausą cementą. Šis lėtas difuzijos procesas lemia paslaptingą ramybės fazę.

Berlineris tikisi, kad tiksliai žinant, kaip susijungia trikalcio silikatas ir vandens molekulės, bus galima optimizuoti reakciją ir gauti tvirtesnį, patvaresnį betoną. Ir net nedideli patobulinimai gali leisti labai sutaupyti, nes kasmet visame pasaulyje pagaminama tiek betono – 350 mln. metrinių tonų.

Be to, pagerinus betono stiprumą gali sumažėti konstrukcijoms reikalingas tūris, o tai būtų gera žinia aplinkai. Cemento gamyba yra pagrindinis visuotinio atšilimo kaltininkas; apskaičiuota, kad 10 procentų šiltnamio efektą sukeliančių dujų, susidarančių dėl žmogaus veiklos, susidaro cemento gamyboje, kuri taip pat naudoja maždaug 3 procentus JAV elektros gamybos pajėgumų.

„Berliner“ dabar naudoja neutronų sklaidos metodus, kad užpultų betono marą, dėl kurio greitai blogėja daugybė kelių ir tiltų. Radus vaistą, cemento džiūvimo stebėjimas būtų daug įdomiau, nei gali atrodyti iš pradžių.

paslėpti