Исследователи из Университета штата Пенсильвания (Юниверсити Парк, штат Пенсильвания, США) сотрудничали с НАСА в рамках проекта по изучению реакции цемента при смешивании с водой в условиях космоса. Исследуя поведение цемента в условиях микрогравитации, ученые надеются узнать больше о сложном процессе отвердевания в космосе, приводящему к формированию цемента.
Микроструктурная разработка портландцемента, основного ингредиента цемента, выполняется в три этапа: добавление воды в цемент для создания цементной пасты; переход между этапом отверждения и крупнозернистым состоянием; образование самого заполнителя, также известного как цемент. На переходном этапе сложные сочетания кристаллических структур разрастаются внутри бетона на основе цемента. Различные факторы, включая снижение или отсутствие гравитации, могут влиять на форму, объем, распределение и общее развитие таких структур, а также определять свойства цемента.
Растровый электронный микроскоп показывает образец гидратированного трехкальциевого силиката толщиной 3 мм, являющегося основным компонентом портландцемента общего назначения с фальшивыми окрашенными кристаллами портландита в верхнем слое. Изображение предоставлено Университетом штата Пенсильвания (Джулиана Невес и Питер Коллинс).
Хотя до сих пор существуют пробелы в знаниях, когда речь заходит о микроструктурном развитии цемента в условиях земной гравитации, целью Университета Пенсильвании является изучение данного феномена в среде с практически отсутствующей гравитацией. "Чем больше мы узнаем о ранних стадиях гидратации (пока что не на Земле, поскольку это очень сложный процесс), тем больше мы развиваем ее", — говорит Александра Радлиньска, доцент по строительной технике и главный исследователь проекта по цементированию.
Под руководством Радлиньски проект выполнялся в два этапа. На первом этапе, 120 заранее упакованных образцов с цементов и водой в различном объеме были отправлены на Международную космическую станцию НАСА (МКС) для последующего смешивания. Некоторые из этих пакетов также включали спирт, препятствующий процессу гидратации некоторых образцов цемента. После испытания этих образцов и составления их характеристик в Университете Пенсильвании на МКС были отправлены еще 28 образцов. На втором этапе цемент и воду смешивали так же, как и раньше, в центрифуге для имитации уровней гравитации на Луне, Марсе и 0,7 г, что позволило исследователям определить разницу в реакции на гидратацию в различных условиях.
Ученые Университета Пенсильвании считают, что информация, полученная в рамках их исследования, расширит наши знания о цементе как строительном материале как в космосе, так и на Земле. Более того, результаты данного проекта по цементированию внесут вклад не только в текущее развитие структуры цемента, но и будут иметь долгосрочные последствия для будущих поколений. "Это уже не вопрос, нужно ли нам колонизировать другие планеты. Вопрос в том, когда мы это сделаем", — говорит Радлиньска. "Когда мы начнем отправлять людей в миссии на Луну и Марс, нам придется обеспечивать их безопасной средой для жизни на протяжение всей миссии".
Источник: Penn State News, www.news.psu.edu
