Årsager til beton- og asfaltforringelse forklaret

Forskere har afsløret, at forringelsen af ​​moderne beton- og asfaltstrukturer skyldes tilstedeværelsen af ​​spormængder af organisk stof i disse strukturer.

Cement og asfalt er afgørende for moderne byggematerialer; cement bruges til opførelse af forskellige bygninger og strukturer, mens asfalt primært bruges til motorveje og landingsbaner. De har været meget brugt til disse formål siden 1800-tallet. Det er blevet observeret, at moderne betonkonstruktioner og asfaltkonstruktioner har en tendens til at forringes meget hurtigere end historiske strukturer, men årsagen til dette fænomen var ukendt.

Et team af forskere fra seks institutioner, inklusive Akihiro Moriyoshi, Emeritus professor Hokkaido Universitet, har afsløret, at tilstedeværelsen af ​​spormængder af organisk stof i moderne betonkonstruktioner og asfaltbelægninger driver forringelsen af ​​disse strukturer. Deres resultater, som omfatter nye metoder til at vurdere forringelse, blev offentliggjort i tidsskriftet PLOS ET .

Forringelsen af ​​moderne betonkonstruktioner og asfaltbelægninger er et stort problem. De funktioner, der fører til forringelse, omfatter revner, disaggregering (nedbrydning til fint hvidt pulver) og delaminering (adskillelse i lag). Disse forringede strukturer er usikre til deres tilsigtede formål; hurtig forringelse reducerer den forventede levetid for strukturer, og dermed øge omkostningerne til vedligeholdelse eller udskiftning.

Forskerne satte sig for at udvikle en ny metode til at vurdere forringelseshastigheden i beton. Den nuværende metode er baseret på bredden af ​​overfladerevner i beton og en simpel kemisk test; imidlertid, det giver kun et ufuldstændigt billede af skadesniveauet. Under deres eksperimenter, tilfældigvis bemærkede forskerne, at der udviklede sig en mærkelig lugt, når kommerciel cement blev blandet med vand. De antog, at organisk stof var ansvarlig for lugten, og undersøgt den effekt det har på nedbrydning af beton.

Forskerne udviklede det endimensionelle transiente fugtgennemtrængningsapparat til nøjagtigt at gengive de feltmiljøforhold, som betonkonstruktioner og asfaltbelægninger udsættes for, i laboratoriet, over en periode på 24 timer. Når det kombineres med CT-scanninger, denne metode kan bruges til at vurdere det præcise omfang af skaden. De testede en række asfaltprøver fra Japan, der går tilbage til 1960; en række betonprøver fra hele verden blev også testet, og en 120 år gammel betonprøve blev brugt som reference.

Forskerne viste, at der er en række organiske molekyler, fra forskellige kilder, til stede i moderne betonkonstruktioner og asfaltbelægninger:phthalater, diesel udstødningspartikler, overfladeaktive stoffer, og sprinklervæsker. Disse molekyler introduceres enten under fremstillingsprocessen - indholdet af phthalater, fosfatforbindelser, og AE-vandreducerende midler til stede i kommercielt tilgængelige cementer er 0,0012 %, 0,12 %, og 0,25 %, henholdsvis - eller absorberet fra miljøet, og forårsage hurtig forringelse af betonkonstruktioner og asfaltbelægninger.

Af det organiske stof, der findes i cement, phthalater har den højeste effekt på nedbrydning mere end fosfater og AE-vandreducerende midler. Organisk stof i vand fremskynder forringelse af asfaltbelægninger. Forskerne viste også, at revnebredde og længde er den bedste bestemmende faktor for betonskader, mens graden af ​​dannelse af amorfisering er den bedste determinant for forringelse. De mener, at deres resultater kan bruges til at udvikle nye formuleringer til langtidsholdbare betonkonstruktioner og asfaltbelægninger.