Vähetuntud fakt: betoon võib plahvatada. Ja nüüd teavad teadlased, miks.
Uues uuringus kuumutasid Šveitsi materjaliteaduse ja tehnoloogia föderaalse laboratooriumi Empa teadlased betooni temperatuurini 600 kraadi (1112 kraadi Fahrenheiti) ja jälgisid, et see läheks kaboomile. Plahvatuste põhjustajad leidsid teadlaste sõnul betooni sisse lukustatud pisikeste niiskuse koguste aurustumise ja kuumutamisel liikumise.
Konkreetse plahvatuse tagajärjel võivad sillad või tunnelid mõjutavad tulekahjud olla eriti ohtlikud. 2017. aasta märtsis varises Atlanta Interstate 85 silda osaliselt kokku pärast seda, kui silla all asuvas hoiuüksuses tekkis tulekahju, mis kahjustas konstruktsiooni betooni ja terast. 2003. aastal põhjustas tulekahju Hiinas Hengyangis raudbetoonist hoone kokkuvarisemise ja intsident hukkus 20 tuletõrjujat.
Käib buum
Betoon on kõige lihtsamal kujul valmistatud tsemendist, liivast ja veest. Kuid suuremates ehitusprojektides, nagu sillad, tunnelid ja pilvelõhkujad, kasutatakse suure jõudlusega betoone, millel on täiendavaid koostisosi või mille vastupidavuse ja tugevuse parandamiseks kasutatakse spetsiaalseid kuivatamismeetodeid.
Kuumutage neid aga temperatuurini üle 200 ° C (392 F) ja suure jõudlusega betoonid muutuvad haavatavaks. Nad võivad isegi plahvatada, saates betoonitükid põhiplokist eemale.
Et välja selgitada, miks, ühendasid Empa teadlased Prantsusmaal Grenoble'i ülikooli teadlaste ja Grenoble'i Laue-Langevini instituudiga, et jälgida betooni kuumenemist. Teadlased jälgisid kuumutatud betooni sisemust reaalajas, kasutades neutronitomograafiat, mis põhineb 3D-pildi loomisel neutronite neeldumisel.
Surve all
Piltide põhjal selgus, et ülitugev betoon plahvatab nende tugevate omaduste tõttu: sellel on väga vähe poore ja need poorid on väikesed. Kuumutamisel eemaldub betooni lukustatud vesi soojusallikast ja aurustub. Kuna betoon on nii tihe ja mitteläbilaskev, jäävad vesi ja aur kinni. Ilma et oleks võimalik rõhu suurenemist vabastada, puhkevad ploki osad välja.
Isegi kui soojusallikas eemaldatakse, leidsid teadlased, võivad plahvatused toimuda seni, kuni siserõhk langeb. Ühes katses lendas tükk betooni pärast kuumuse väljalülitamist teadlaste salvestusseadmete poole, koputades üle süütu taimeri.
Tulemused peaksid aitama teadlastel mõista, kuidas niiskus katastroofiliste tulekahjude ajal liigub, kirjutasid teadlased eelmisel aastal ajakirjas Cement and Concrete Research.
