Fatto poco noto: il calcestruzzo può esplodere. E ora gli scienziati sanno perché.
In un nuovo studio, i ricercatori dell'Empa, i Laboratori federali svizzeri per la scienza e la tecnologia dei materiali, hanno riscaldato il calcestruzzo fino a 600 gradi Celsius (1.112 gradi Fahrenheit) e l'hanno visto passare kaboom. La ragione delle esplosioni, hanno scoperto i ricercatori, era il modo in cui minuscole quantità di umidità si bloccavano all'interno del calcestruzzo vaporizzato e si muovevano quando riscaldate.
Le esplosioni concrete possono essere risultati particolarmente pericolosi di incendi che colpiscono ponti o tunnel, secondo una dichiarazione. Nel marzo 2017, un ponte sull'Interstate 85 ad Atlanta è parzialmente crollato dopo che un incendio in un magazzino sotto il ponte aveva danneggiato il cemento e l'acciaio della struttura. Nel 2003, un incendio ha causato il crollo di un edificio in cemento armato a Hengyang, in Cina, e l'incidente ha ucciso 20 vigili del fuoco.
Boom boom
Il calcestruzzo, nella sua forma più semplice, è fatto di cemento, sabbia e acqua. Ma i grandi progetti di costruzione come ponti, tunnel e grattacieli utilizzano calcestruzzi ad alte prestazioni, che hanno ingredienti aggiuntivi o utilizzano metodi di asciugatura speciali per migliorare la loro durata e resistenza.
Ma riscaldali a oltre 200 ° C (200 ° C) e i calcestruzzi ad alte prestazioni diventano vulnerabili. Possono persino esplodere, mandando pezzi di cemento sparando lontano dal blocco principale.
Per scoprire perché, i ricercatori di Empa si sono uniti agli scienziati dell'Università di Grenoble in Francia e all'Istituto Laue-Langevin di Grenoble per vedere il cemento diventare caldo. I ricercatori hanno rintracciato l'interno del calcestruzzo riscaldato in tempo reale utilizzando la tomografia a neutroni, che si basa sull'assorbimento dei neutroni per creare un'immagine 3D.
Sotto pressione
Le immagini hanno rivelato che il calcestruzzo ad alte prestazioni esplode a causa delle stesse proprietà che lo rendono forte: ha pochissimi pori e quei pori sono minuscoli. Quando riscaldato, l'acqua bloccata nel calcestruzzo si allontana dalla fonte di calore e vaporizza. Poiché il calcestruzzo è così denso e impermeabile, l'acqua e il vapore si bloccano. Senza alcun modo per scaricare l'accumulo di pressione, parti del blocco esplodono.
Anche quando viene rimossa la fonte di calore, i ricercatori hanno scoperto che le esplosioni possono ancora verificarsi fino a quando la pressione interna non diminuisce. In un esperimento, un pezzo di cemento è volato verso l'apparecchiatura di registrazione degli scienziati dopo lo spegnimento del calore, facendo cadere un timer innocente.
I risultati dovrebbero aiutare gli scienziati a capire come si muove l'umidità durante gli incendi catastrofici, i ricercatori hanno scritto l'anno scorso sulla rivista Cement and Concrete Research.
