Lite känt faktum: Betong kan explodera. Och nu vet forskare varför.
I en ny studie uppvärmde forskare från Empa, de schweiziska federala laboratorierna för materialvetenskap och teknik, upp till 600 grader Celsius (1112 grader Fahrenheit) och såg det gå kaboom. Anledningen till explosionerna, fann forskarna, var hur små mängder fukt som låstes inuti betongen förångades och rörde sig när de värmdes.
Betongexplosioner kan vara särskilt farliga resultat av bränder som påverkar broar eller tunnlar, enligt ett uttalande. I mars 2017 kollapsade en bro på Interstate 85 i Atlanta delvis efter att en brand i en lagringsenhet under bron skadade strukturens betong och stål. 2003 orsakade en brand kollaps av en armerad betongbyggnad i Hengyang, Kina, och incidenten dödade 20 brandmän.
Going boom
Betong, i sin enklaste form, är gjord av cement, sand och vatten. Men stora byggprojekt som broar, tunnlar och skyskrapor använder högpresterande betongar, som har ytterligare ingredienser eller använder speciella torkmetoder för att förbättra deras hållbarhet och hållfasthet.
Men värm dem till över 200 ° C, och högpresterande betong blir sårbara. De kan till och med explodera och skicka bitar av betongskott bort från huvudblocket.
För att ta reda på varför gick Empa-forskare vid forskare vid universitetet i Grenoble i Frankrike och Laue-Langevin-institutet i Grenoble för att se att betong blir hett. Forskarna spårade det inre av den uppvärmda betongen i realtid med hjälp av neutrontomografi, som förlitar sig på absorptionen av neutroner för att skapa en 3D-bild.
Under press
Bilderna avslöjade att högpresterande betong exploderar på grund av samma egenskaper som gör den stark: Den har mycket få porer, och dessa porer är små. Vid uppvärmning rör sig vatten som är fast i betongen bort från värmekällan och förångas. Eftersom betongen är så tät och ogenomtränglig fastnar vattnet och ångan. Utan något sätt att lufta tryckuppbyggnaden blåser delar av blocket av.
Även när värmekällan avlägsnas, fann forskarna, kan explosionerna fortfarande inträffa tills det inre trycket faller. I ett experiment flög en bit betong mot forskarnas inspelningsutrustning efter att värmen stängdes av och slog över en oskyldig timer.
Resultaten bör hjälpa forskare att förstå hur fukt rör sig under katastrofala bränder, skrev forskarna förra året i tidskriften Cement and Concrete Research.
