Исследователи из Нагойского университета недавно обнаружили редкий минерал, который упрочняет бетон, внутри стен заброшенной электростанции в Японии. Благодаря этому минералу, алюминию-тобермориту, древнеримские волнорезы простояли 2000 лет.
Исследования минерала
В Риме алюминий-тоберморит образовался из-за того, что морская вода растворяла вулканический пепел в смеси, что в конечном итоге позволило бетонным волнорезам оставаться прочными в течение двух тысячелетий.
Представители университета заявляют, что благодаря кристаллической структуре этот минерал делает бетон более химически стойким и прочным. Однако его крайне сложно внедрить непосредственно в современные компоненты бетонной смеси.
Исследователи из Нагойского университета недавно обнаружили редкий минерал, который упрочняет бетон, внутри стен заброшенной электростанции в Японии.
"Мы обнаружили, что гидраты в цементе и породообразующие минералы вступали в реакцию, аналогичную той, которая происходила в древнеримском бетоне, существенно упрочняя стены атомной электростанции", — говорит Иппей Маруяма, инженер по охране окружающей среды из Нагойского университета.
Рассматривая случай АЭС Хамаока, исследователи из университета обнаружили, что алюминий-тоберморит повысил прочность стен более чем в три раза по сравнению с расчетной прочностью.
Для дальнейшего исследования кристаллов ученые создали минерал в лабораторных условиях, однако для этого потребовались очень высокие температуры, выше 70 градусов C. Затем температуру понизили до 65 градусов C или даже ниже, поскольку дополнительные лабораторные эксперименты показали, что высокая температура окружающей среды неблагоприятно сказывается на прочности бетона.
Используя образцы, собранные в Хамаоке, Маруями и его коллеги обнаружили, что алюминий-тоберморит образовался в бетонных стенах ядерного реактора, где в течение 16,5 лет поддерживалась температура 40-55 градусов C.
Углубленный анализ показал, что в очень толстых стенах реактора удерживалась влага и повышалось количество ионов кремния и алюминия, а также щелочность, что со временем привело к образованию алюминий-тоберморита.
"Наши представления о бетоне основаны на непродолжительных экспериментах, проведенных в лабораторных условиях", — говорит Маруяма. "Однако настоящие бетонные конструкции дают нам гораздо больше понимания".
Основываясь на этих открытиях, Маруяма и его коллеги продолжают искать способы сделать бетон более прочным и экологически безопасным, при этом придерживаясь стандартных требований к бетонным конструкциям.
Исследование "Долговечность современного бетона на портландцементе: влияние образования алюминия-тоберморита" опубликовано в журнале Materials and Design.
