Lidt kendt kendsgerning: Beton kan eksplodere. Og nu ved forskerne hvorfor.
I en ny undersøgelse opvarmede forskere fra Empa, de schweiziske føderale laboratorier for materialevidenskab og teknologi, beton op til 600 grader celsius (1.112 grader Fahrenheit) og så det gå kaboom. Årsagen til eksplosionerne, fandt forskerne, var den måde, at små mængder fugt, der låst inde i betonen, fordampede og flyttede, når de blev opvarmet.
Betoneksplosioner kan være særligt farlige resultater af brande, der påvirker broer eller tunneler, ifølge en erklæring. I marts 2017 kollapsede en bro på Interstate 85 i Atlanta delvist, efter at en brand i en lagerenhed under broen beskadigede strukturens beton og stål. I 2003 forårsagede en brand sammenbruddet af en bygning i armeret beton i Hengyang, Kina, og hændelsen dræbte 20 brandmænd.
Går boom
Beton er i sin enkleste form lavet af cement, sand og vand. Men store byggeprojekter som broer, tunneler og skyskrabere bruger højtydende beton, der har ekstra ingredienser eller bruger særlige tørremetoder for at forbedre deres holdbarhed og styrke.
Men opvarm dem til over 392 F (200 C), og højtydende beton bliver sårbare. De kan endda eksplodere og sende dele af beton skyde væk fra hovedblokken.
For at finde ud af hvorfor sluttede Empa-forskere forskere ved University of Grenoble i Frankrig og Laue-Langevin Institute i Grenoble for at se, at beton blev varm. Forskerne sporet det indre af den opvarmede beton i realtid ved hjælp af neutrontomografi, der er afhængig af absorptionen af neutroner for at skabe et 3D-billede.
Under pres
Billederne afslørede, at højtydende beton eksploderer på grund af de samme egenskaber, der gør den stærk: Den har meget få porer, og disse porer er små. Ved opvarmning bevæger vand, der er fastlåst i betonen, væk fra varmekilden og fordamper. Da betonen er så tæt og uigennemtrængelig, sidder vandet og dampen fast. Uden nogen måde at udlufte opbygningen af tryk, blæser dele af blokken af.
Selv når varmekilden fjernes, fandt forskerne, kan eksplosionerne stadig opstå, indtil det indre tryk falder. I et eksperiment fløj en del af beton mod forskernes optagelsesudstyr, efter at varmen var slukket og bankede på en uskyldig timer.
Resultaterne skulle hjælpe forskere med at forstå, hvordan fugt bevæger sig under katastrofale brande, skrev forskerne sidste år i tidsskriftet Cement and Concrete Research.
