Forhindrer betonbroer i at falde fra hinanden

ekstreme temperaturer, regn, eksponering for ætsende stoffer - alle disse miljøfaktorer bidrager til nedbrydningen af ​​beton. Specifikt, en gas til stede i vores miljø, kaldet svovlbrinte, bliver til svovlsyre, et ætsende stof, når det kombineres med regnvand.

I en ny undersøgelse offentliggjort i EPJ B , Matthew Lasich fra Mangosuthu University of Technology, Durban, Sydafrika, undersøger de negative konsekvenser af adsorptionen af ​​naturgasbestanddele, der findes i vores miljø - og blandinger af flere sådanne gasser - i et af de materialer, der udgør beton:cementhydrat. Lasich fandt ud af, at bevarelsen af ​​betoninfrastruktur fra de korrosive virkninger ville kræve en forbehandling rettet mod adsorptionsstederne i cementhydrat, hvor størstedelen af ​​svovlbrintemolekyler bliver bundet. Imidlertid, denne tilgang kan vise sig at være vanskelig på grund af deres brede udbredelse.

Det, der gør beton sårbar over for naturgasadsorption, er dens porøse natur. Dens struktur består af en cementmatrix, der binder aggregater af sandpartikler sammen. I dette studie, forfatterne udfører en nanoskalaanalyse baseret på Monte Carlo-simulering for at efterligne migrationen af ​​gasmolekyler ind i cementhydratstrukturen.

De registrerede først adsorptionsniveauet over forskellige temperaturer for metan, ethan, eten, og ethyn til at bestemme optagelsen af ​​hver gasart i cementhydrat. Dette gjorde det muligt for dem at studere effekten af ​​molekylstørrelse og molekylær form på sorptionen af ​​gasser i cementhydrat. De udførte derefter en lignende analyse for naturgasbestanddele, herunder nitrogen, carbondioxid, og, mest vigtigt, svovlbrinte.

Deres simuleringer tyder på, at en specifik kombination af molekylstørrelse og overfladeareal er nødvendig for god optagelse i cementhydrat. Mens svovlbrinte adsorberede mest fordelagtigt af alle gasser, der blev betragtet i denne undersøgelse, ethyn adsorberet mere fordelagtigt end metan, på trods af at det er et 'tyngre' molekyle, fordi dens molekylære form egner sig bedre til opgaven.