Маловідомий факт: бетон може вибухнути. І тепер вчені знають, чому.
У новому дослідженні дослідники з Емпа, Швейцарської федеральної лабораторії матеріалознавства та технологій, нагріли бетон до 600 градусів Цельсія (1112 градусів за Фаренгейтом) і спостерігали, як він йде в кабум. Причиною вибухів, як виявили дослідники, стало те, як невеликі кількості вологи, що замикаються всередині бетону, випаровуються і переміщуються при нагріванні.
Конкретні вибухи можуть бути особливо небезпечними результатами пожеж, які зачіпають мости чи тунелі, йдеться у повідомленні. У березні 2017 року міст на міждержавній 85 в Атланті частково обвалився після пожежі в сховищі під мостом, пошкодив бетон і сталь конструкції. У 2003 році пожежа спричинила обвал залізобетонної будівлі в м. Хеньян, Китай, і в результаті інциденту загинуло 20 пожежників.
Йде бум
Бетон у своєму найпростішому вигляді виготовляється з цементу, піску та води. Але великі будівельні проекти, такі як мости, тунелі та хмарочоси, використовують високоефективні бетони, які мають додаткові інгредієнти або використовують спеціальні методи сушіння для підвищення їх довговічності та міцності.
Але нагрівають їх до понад 200 C (200 C), а високоефективні бетони стають вразливими. Вони навіть можуть вибухнути, відправивши шматки бетонної стрільби далеко від основного блоку.
Щоб дізнатися, чому, дослідники Емпа приєдналися до вчених з Університету Гренобля у Франції та Інституту Лау-Лангевіна в Греноблі, щоб спостерігати, як бетон нагрівається. Дослідники відстежували внутрішню частину нагрітого бетону в режимі реального часу за допомогою нейтронної томографії, яка спирається на поглинання нейтронів для створення 3D-зображення.
Під тиском
Зображення показали, що високоефективний бетон вибухає через ті ж властивості, які роблять його міцним: в ньому дуже мало пор, а ці пори крихітні. При нагріванні вода, що замикається в бетоні, відходить від джерела тепла і випаровується. Оскільки бетон настільки щільний і непроникний, вода і пара застрягають. Не маючи можливості вентилювати накопичення тиску, частини блоку видувають.
Навіть коли джерело тепла видаляється, виявили дослідники, вибухи все ще можуть відбуватися, поки внутрішній тиск не впаде. В одному експерименті шматок бетону прилетів до записувальної апаратури вчених після вимкнення тепла, перебивши невинний таймер.
Результати повинні допомогти вченим зрозуміти, як рухається волога під час катастрофічних пожеж, писали дослідники минулого року у журналі Cement and Concrete Research.
