Λιγότερο γνωστό γεγονός: Το σκυρόδεμα μπορεί να εκραγεί. Και τώρα οι επιστήμονες ξέρουν γιατί.
Σε μια νέα μελέτη, ερευνητές από την Εμπά, τα Ελβετικά Ομοσπονδιακά Εργαστήρια Επιστήμης και Τεχνολογίας Υλικών, θερμαίνουν σκυρόδεμα μέχρι τους 600 βαθμούς Κελσίου (1,112 βαθμούς Φαρενάιτ) και παρακολουθούσαν το ταξίδι. Ο λόγος για τις εκρήξεις, οι ερευνητές διαπίστωσαν, ήταν ο τρόπος που μικροσκοπικές ποσότητες υγρασίας κλειδωμένες στο εσωτερικό του σκυροδέματος εξατμίζονται και μετακινούνται όταν θερμαίνονται.
Οι εκρήξεις σκυροδέματος μπορεί να είναι ιδιαίτερα επικίνδυνα αποτελέσματα από πυρκαγιές που επηρεάζουν τις γέφυρες ή τις σήραγγες, σύμφωνα με μια δήλωση. Τον Μάρτιο του 2017, μια γέφυρα στο Interstate 85 στην Ατλάντα έσπασε εν μέρει μετά από μια πυρκαγιά σε μια μονάδα αποθήκευσης κάτω από τη γέφυρα που έπληξε το σκυρόδεμα και το χάλυβα της δομής. Το 2003, μια πυρκαγιά προκάλεσε την κατάρρευση ενός κτιρίου οπλισμένου σκυροδέματος στο Hengyang, Κίνα, και το περιστατικό σκότωσε 20 πυροσβέστες.
Πηγαίνοντας βραχίονα
Το σκυρόδεμα, στην απλούστερη μορφή του, είναι κατασκευασμένο από τσιμέντο, άμμο και νερό. Αλλά μεγάλα κατασκευαστικά έργα όπως γέφυρες, σήραγγες και ουρανοξύστες χρησιμοποιούν σκυροδέματα υψηλής απόδοσης, τα οποία έχουν πρόσθετα συστατικά ή χρησιμοποιούν ειδικές μεθόδους ξήρανσης για να βελτιώσουν την ανθεκτικότητα και τη δύναμή τους.
Αλλά τους θερμαίνει σε πάνω από 392 F (200 C), και τα σκυροδέματα υψηλής απόδοσης γίνονται ευάλωτα. Μπορούν ακόμη και να εκραγούν, στέλνοντας κομμάτια σκυροδέματος μακριά από το κεντρικό μπλοκ.
Για να μάθετε γιατί, οι ερευνητές της Empa εντάχθηκαν σε επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο της Γκρενόμπλ της Γαλλίας και στο Ινστιτούτο Laue-Langevin της Γκρενόμπλ για να παρακολουθήσουν το σκυρόδεμα να ζεσταθεί. Οι ερευνητές παρακολούθησαν το εσωτερικό του θερμαινόμενου σκυροδέματος σε πραγματικό χρόνο χρησιμοποιώντας τομογραφία νετρονίων, η οποία βασίζεται στην απορρόφηση νετρονίων για να δημιουργήσει μια τρισδιάστατη εικόνα.
Υπό πίεση
Οι εικόνες αποκάλυψαν ότι το σκυρόδεμα υψηλής απόδοσης εκρήγνυται εξαιτίας των ίδιων ιδιοτήτων που το κάνουν ισχυρό: Έχει πολύ λίγους πόρους και οι πόροι αυτοί είναι μικροσκοπικοί. Όταν θερμαίνεται, το νερό που κλειδώνεται στο σκυρόδεμα απομακρύνεται από την πηγή θερμότητας και εξατμίζεται. Επειδή το σκυρόδεμα είναι τόσο πυκνό και αδιαπέραστο, το νερό και ο ατμός κολλάνε. Με κανέναν τρόπο να εξαερωθεί η συσσώρευση πίεσης, τμήματα του μπλοκ θα σβήσουν.
Ακόμα και όταν απομακρύνεται η πηγή θερμότητας, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι οι εκρήξεις μπορούν να συμβούν μέχρι να πέσει η εσωτερική πίεση. Σε ένα πείραμα, ένα κομμάτι σκυροδέματος πέταξε προς τη συσκευή ελέγχου των επιστημόνων μετά την απενεργοποίηση της θερμότητας, χτυπώντας πάνω από ένα αθώο χρονοδιακόπτη.
Τα αποτελέσματα πρέπει να βοηθήσουν τους επιστήμονες να κατανοήσουν πώς κινείται η υγρασία κατά τη διάρκεια καταστροφικών πυρκαγιών, γράφουν οι ερευνητές πέρυσι στο περιοδικό Cement and Concrete Research.
