Skatoties Cement Dry

Kad viņš pirmo reizi dzirdēja kolēģi runājam par cementa izpēti, Ronalds Berliners, kodolfiziķis no Misūri-Kolumbijas universitātes, saka, es ar šausmām sapratu, ka man nav ne jausmas, kas ir cements. Četrus gadus vēlāk Berliners daudz zina par cementu; patiesībā viņš izspiež robežas tam, ko mēs zinām par šo visuresošo, bet maz saprotamo vielu, kas ir ļoti svarīga, lai betonu padarītu par pasaulē visizplatītāko rūpniecisko materiālu.

Cements ir sarežģīts maisījums; Portlandcements (veids, ko parasti izmanto ēkās) ir izgatavots galvenokārt no silikātiem un aluminātiem, apkaisot ar nātriju, kāliju, sēru, dzelzi un magnēziju. Zinātnieki jau sen ir zinājuši, ka sastāvdaļas savienojas ar ūdeni, veidojot hidrātus, kas savieno smiltis un akmeni betonā. Tomēr stingra ķīmiskā izpratne par šo procesu ir izrādījusies nenotverama, jo lielākā daļa analītisko metožu nedarbojas uz mitra cementa.

Šis stāsts bija daļa no mūsu 1998. gada maija numura

• Skatiet pārējo izdevuma daļu
• Abonēt

Īpaši noslēpumaina ir 6 līdz 8 stundu ilgā miera fāze starp sākotnējo īso ātrās reakcijas periodu, kad betona maisījumam pirmo reizi pievieno ūdeni, un vēlāku ātrās sacietēšanas periodu. Berliner izmanto kvazielastisku neitronu izkliedi līdz nullei galvenajā neaktīvās fāzes aspektā: trikalcija silikāta (cementa maisījumā dominējošā savienojuma) reakcijai ar ūdeni. Viņa darbs atklāj, ka, pievienojot cementam ūdeni, ap katru cementa graudiņu veidojas garoza. Pēc tam ir nepieciešams ilgāks un ilgāks laiks, līdz ūdens molekulas izkliedējas cauri iekšā esošajam sausajam cementam. Šis lēnais difūzijas process veido noslēpumaino snaudošo fāzi.

Berliners cer, ka, precīzi zinot, kā trikalcija silikāts un ūdens molekulas apvienojas, tiks izveidoti veidi, kā optimizēt reakciju, iegūstot stiprāku un izturīgāku betonu. Un pat nelieli uzlabojumi varētu dot milzīgus ietaupījumus, jo katru gadu visā pasaulē tiek ražots tik daudz betona — 350 miljoni tonnu.

Turklāt betona stiprības uzlabošana varētu samazināt konstrukcijām nepieciešamo tilpumu, kas būtu laba ziņa videi. Cementa ražošana ir galvenais globālās sasilšanas vaininieks; aptuveni 10 procenti siltumnīcefekta gāzu, ko rada cilvēka darbība, veidojas cementa ražošanā, kas arī izmanto aptuveni 3 procentus no ASV elektroenerģijas ražošanas jaudas.

Berliner tagad izmanto neitronu izkliedes paņēmienus, lai uzbruktu betona sērgai, kas izraisa daudzu ceļu un tiltu strauju nolietošanos. Izārstēšanas atrašana padarītu cementa žūšanas vērošanu daudz interesantāku, nekā sākotnēji varētu šķist.

paslēpties