به گزارش تاسیسات نیوز، بتون، پرمصرف ترین ماده ساختمانی جهان است و تولید ان هم یکی از منابع اصلی انتشار گازهای گلخانه ای به شمار می آید. هنوز پاسخ بعضی سئوالات اصلی در مورد ساختار میکروسکوپی و رفتار این ماده منحصر به فرد حل نشده باقی مانده است.
بتون از طریق جامد و سخت شدن ترکیب اب، ماسه، شن و پودر سیمان به دست می آید. اما آیا ماده چسبناک حاصله (که به عنوان هیدرات سیمان شناخته می شود) مثل فلز یا سنگ یک جامد پیوسته است یا توده از ذرات کوچک است؟
با وجود مهم بودن اما پاسخ این سئوال هنوز پیدا نشده است. در مقاله ای که این هفته در مجله آکادمی ملی علوم آمریکا منتشر شده، تیمی از محققین MIT، دانشگاه جرج تاون و CNRS فرانسه عنوان کرده اند که عوامل کلیدی در ساختار CSH که می تواند به محققان برای ارایه فرمول بهتر برای تولید بتون بادوام تر کمک کند را شناسایی کرده اند.
یک دانشمند ارشد دانشکده مهندسی محیط زیست و عمران MIT می گوید ما ابتداد مدل اتمی ساختار بتون را پیدا کردیم اما سئوالات هنوز در مورد ساختار بزرگ تر، مزواسکیل و مقیاس های چندصدنانومتری باقی مانده است. کار جدید بعضی از عدم قطعیت های باقیمانده را رفع می کند.
یک سئوال کلیدی این بود که آیا ماده CSH جامدشده که ترکیبی از ذراتی با اندازه های بسیار مختلف است باید ماتریکس پیوسته تلقی شود یا مجموعه ای ذرات پراکنده. پاسخ این است که هر دو – توزیع ذرات به گونه ای است که تقریبا هر فاصله ای بین دانه ها با ذرات کوچک تر پر می شود تا جایی که تقریبا به یک ساختار پیوسته برسد. آن دانه ها در یک فعل و انفعال بسیار قوی در مقیاس مزو هستند.
آنالیز ساختار صد بتون دریافت منافذ با اندازه های مختلف نقش مهمی در تعیین ویژگی های ماده ایفا می کند. در حالی که منافذ نانویی قبلا مطالعه شده اند، مطالعه منافذ در اندازه 15 تا 20 نانومتر به بالا سخت است. این فاصله ها می توانند نقش مهمی در تعیین آسیب پذیر بودن ماده به آبی که وارد ماده شده و سبب ترک خوردن و خرابی ساختار می شود ایفا کنند.
شبیه سازی های جدید مطابقت اعداد ویژگی های کلیدی مثل سختی، الاستیسیته و نرمی که در نمونه های بتون واقعی دیده شده را امکان پذیر می سازد. یافته های حاکی از مفیدبودن مدل سازی برای ارایه فرمول بهتر هستند؛ مثلا فرمول هایی که مقدار آب لازم در ترکیب اولیه با پودر سیمان را کاهش می دهد. تولید پور سیمان یعنی فرایندی که نیازمند پختن سنگ آهک در دماهای بسیار بالاست منبع اصلی تولید گازهای گلخانه ای محسوب می شود.
همچنین کاهش مفدار آب لازم برای یک کاربرد مشخص می تواد دوام ماده را بهتر کند. مقدار آب مورد استفاده در ترکیب اولیه می تواند تفاوت زیادی در دوام بتون ایجاد کند. در حالی که آب برای جاری ساختن دوغاب لازم است اب خیلی زیاد سبب فضاهای تخلخل بزرگ تر و شل شدن ساختار می شود. این مناطق ماده را به فساد بعدی اسیب پذیرتر می کند.
این یک گام نیمه ضروری برای درک ساختار اتمی بتون با تاثیر عملی میان مدت از نظر طراحی و بهینه سازی ماده است. این تحقیق به ترغیب برای کار روی بتون به عنوان یک رشته علمی مهم که همکاری مهندسان و فیزیک دانان به عنوان نیروی محرکه برای یکی کردن علوم طبیعی را می طلبد کمک می کند.
انتهای خبر