Cementerer vores plads i rummet

Mens din hund trækker dig rundt om blokken til sin morgentur, du tænker nok ikke på kvarterets vidundere. Men den beton er ret stor. Ved siden af ​​vand, det er det mest udbredte materiale på Jorden. I fremtiden, Beton kan være lige så nyttig uden for planeten - når mennesker bygger en permanent base på månen. De skal bruge robuste ting, der kan klare bombardementer fra solstråling og meteoritter. Ingen vil have en revne i deres månebase!

Nøglen til at gøre 'ud af denne verden' konkret kan være at studere det … ud af denne verden. To eksperimenter har fundet sted ombord på den internationale rumstation (ISS) for at gøre netop det. Microgravity Investigation of Cement Solidification (MICS) og Multi-use Variable-g Processing Facility (MVP Cell-05). Forskere fra Pennsylvania State University og NASAs Marshall Space Flight Center analyserer undersøgelsernes resultater.

Beton er en blanding af sand, grus, og sten 'limet' sammen af ​​cementpasta lavet af vand og cementpulver. Og det er ikke så banalt, som det ser ud. Under overfladen, det er ret komplekst. Det, der foregår der, er nøglen til dets styrke og holdbarhed. Alligevel forstår forskere stadig ikke alle detaljerne i betonens kemi og mikroskopiske struktur. Forarbejdningsmetoder er ikke 'støbt i sten'; der er masser af plads til forbedringer.

Aleksandra Radlinska, Principal investigator for begge forsøg, siger, "Vores forsøg er fokuseret på cementpastaen, der holder betonblandingen sammen. Vi vil gerne vide, hvad der vokser inde i cementbaseret beton, når der ikke er noget tyngdekraftsdrevet fænomen, såsom sedimentation."

Det hele begynder, når der tilsættes vand til cementen. For at sige det meget enkelt, cementens molekylære struktur ændres, når cementkornene opløses.

Radlinska forklarer, "Når de 'gamle' molekyler opløses, calciumsilikathydrat og calciumhydroxid begynder at krystallisere."

Myriader af disse små krystaller dannes gennem hele blandingen, griber ind i hinanden og med de andre betoningredienser, såsom grus. ISS-eksperimenterne forsker i, hvordan det hele foregår i rummet.

Radlinska siger, "Det kan ændre fordelingen af ​​den krystallinske mikrostruktur, og i sidste ende materialets egenskaber."

Forholdet mellem vand og cementpulver er afgørende for at få betonkomponenterne til at kombinere effektivt og bestemme styrken og holdbarheden af ​​den endelige beton. Skal dette forhold være anderledes på månen, hvor tyngdekraften er omkring 1/6 af Jordens? Det er den slags spørgsmål, eksperimenterne vil kaste lys over.

Til MICS-eksperimentet, astronauter tilføjede vand til en række pakker indeholdende tørt cementpulver, tilføjede derefter alkohol til nogle af pakkerne for at stoppe hydreringsprocessen på bestemte tidspunkter. For MVP Cell-05, astronauter hydrerede også tør cement, men til dette eksperiment brugte de en centrifuge om bord på ISS til at simulere tyngdekraften ved en række styrker, herunder månens tyngdekraft og Mars tyngdekraft. For begge forsøg, prøverne blev returneret til Jorden til analyse.

"Vi ser og dokumenterer allerede uventede resultater, " siger Marshalls Richard Grugel, co-Principal Investigator for MVP Cell-05.

Radlinska tilføjer, "Det, vi finder, kan føre til forbedringer af beton både i rummet og på Jorden. Da cement bruges flittigt rundt om i verden, selv en lille forbedring kan have en enorm indvirkning."

Vi kan endda ende med bedre fortove til at gå tur med vores hunde.