Lite kjent faktum: Betong kan eksplodere. Og nå vet forskere hvorfor.
I en ny studie oppvarmet forskere fra Empa, de sveitsiske føderale laboratoriene for materialvitenskap og teknologi, betong opp til 600 grader celsius (1112 grader Fahrenheit) og så den gå kaboom. Årsaken til eksplosjonene, fant forskerne, var måten små mengder fuktighet som låst inne i betongen, fordampet og beveget seg når den varmet opp.
Betongeksplosjoner kan være spesielt farlige resultater av branner som påvirker broer eller tunneler, ifølge en uttalelse. I mars 2017 kollapset en bro på Interstate 85 i Atlanta delvis etter at en brann i en lagringsenhet under broen skadet konstruksjonens betong og stål. I 2003 forårsaket en brann kollapsen av en bygning med armert betong i Hengyang, Kina, og hendelsen drepte 20 brannmenn.
Går bom
Betong, i sin enkleste form, er laget av sement, sand og vann. Men store byggeprosjekter som broer, tunneler og skyskrapere bruker høy ytelse betong, som har ekstra ingredienser eller bruker spesielle tørkemetoder for å forbedre holdbarheten og styrken.
Men varm dem til over 200 C, og betongene med høy ytelse blir sårbare. De kan til og med eksplodere og sende biter av betong skudd vekk fra hovedblokken.
For å finne ut hvorfor, forskere fra Empa meldte seg til forskere ved Universitetet i Grenoble i Frankrike og Laue-Langevin Institute i Grenoble for å se at betong ble varm. Forskerne sporet det indre av den oppvarmede betongen i sanntid ved bruk av nøytrontomografi, som er avhengig av absorpsjonen av nøytroner for å lage et 3D-bilde.
Under press
Bildene avslørte at høyytelsesbetong eksploderer på grunn av de samme egenskapene som gjør den sterk: Den har veldig få porer, og disse porene er bittesmå. Ved oppvarming beveger det seg vann som er fastlåst i betongen, bort fra varmekilden og fordamper. Fordi betongen er så tett og ugjennomtrengelig, setter vann og damp seg fast. Uten noen måte å lufte oppbyggingen av trykk, blåser deler av blokken av.
Selv når varmekilden fjernes, fant forskerne, kan eksplosjonene fortsatt oppstå til det indre trykket faller. I ett eksperiment fløy en del av betong mot forskernes opptaksutstyr etter at varmen var slått av, og slo en uskyldig timer.
Resultatene skal hjelpe forskere til å forstå hvordan fuktighet beveger seg under katastrofale branner, skrev forskerne i fjor i tidsskriftet Cement and Concrete Research.
