Малоизвестный факт: бетон может взорваться. И теперь ученые знают почему.
В новом исследовании исследователи из Empa, Швейцарской федеральной лаборатории материаловедения и технологии, нагревали бетон до 600 градусов по Цельсию (1112 градусов по Фаренгейту) и наблюдали за его ходом. Исследователи обнаружили, что причиной взрывов было то, что крошечные количества влаги, застрявшие в бетоне, испарялись и перемещались при нагревании.
Конкретные взрывы могут быть особенно опасными последствиями пожаров, которые затрагивают мосты или туннели. В марте 2017 года мост на межштатной автомагистрали 85 в Атланте частично разрушился после того, как пожар в хранилище под мостом повредил бетон и сталь конструкции. В 2003 году пожар вызвал обрушение железобетонного здания в Хэнъяне, Китай, и в результате этого инцидента погибли 20 пожарных.
Собирается бум
Бетон, в его самой простой форме, сделан из цемента, песка и воды. Но в крупных строительных проектах, таких как мосты, туннели и небоскребы, используются высокопроизводительные бетоны, которые содержат дополнительные ингредиенты или используют специальные методы сушки для повышения их прочности и прочности.
Но нагрейте их до более чем 392 F (200 C), и высокопроизводительные бетоны становятся уязвимыми. Они могут даже взорваться, отсылая куски бетона, стреляя подальше от основного блока.
Чтобы выяснить, почему исследователи Empa присоединились к ученым из Университета Гренобля во Франции и Института Лауэ-Ланжевена в Гренобле, чтобы наблюдать, как бетон нагревается. Исследователи отслеживали внутреннюю часть нагретого бетона в режиме реального времени с помощью нейтронной томографии, которая основывается на поглощении нейтронов для создания трехмерного изображения.
Под давлением
Изображения показали, что высокопрочный бетон взрывается из-за тех же свойств, которые делают его прочным: у него очень мало пор, и эти поры крошечные. При нагревании вода, застрявшая в бетоне, удаляется от источника тепла и испаряется. Поскольку бетон настолько плотный и непроницаемый, вода и пар застревают. Не имея возможности сбросить давление, части блока сдуваются.
Исследователи обнаружили, что даже когда источник тепла удален, взрывы могут продолжаться до тех пор, пока не упадет внутреннее давление. В одном эксперименте кусок бетона полетел к оборудованию для записи ученых после того, как тепло выключилось, опрокинув невинный таймер.
Результаты должны помочь ученым понять, как влага перемещается во время катастрофических пожаров, исследователи написали в прошлом году в журнале Cement and Concrete Research.
