科学家揭示混凝土和沥青变质的原因

2021年07月04日 09:50 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

据外媒报道,科学家们披露称,现代混凝土和沥青结构的退化是由于这些结构中存在微量有机物。水泥和沥青是现代建筑材料的重要组成部分,其中水泥用于各种建筑物和结构的建设,而沥青主要用于高速公路和跑道。

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自19世纪以来,它们被广泛用于这些目的。据观察,现代混凝土结构和沥青结构的退化速度比历史结构要快得多,然而造成这种现象的原因尚不清楚。现在,包括北海道大学名誉教授Akihiro Moriyoshi在内的6个研究机构的科学家团队揭示,现代混凝土结构和沥青路面中存在的微量有机物导致了这些结构的退化。他们的研究结果发表在《PLOS ONE》。

现代混凝土结构和沥青路面的退化是一个主要问题。导致变质的特征包括裂纹、分解和分层。这些损坏的结构就其预期用途而言是不安全的,快速的劣化降低了结构的预期寿命从而增加了维护或更换的成本。

科学家们着手开发一种新方法来评估混凝土的劣化率。目前的方法是基于混凝土表面裂缝宽度和简单的化学测试。然而,它只给出了破坏程度的不完整画面。科学家们在他们的实验中碰巧注意到,当商业水泥跟水混合时会产生一种奇怪的气味。他们假设这种气味是由有机物产生的,并且对有机物对混凝土变质的影响展开了研究。

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科学家们开发了一维暂态水分渗透装置以精确重现混凝土结构和沥青路面在实验室24小时内暴露的现场环境条件。当跟CT扫描相结合时,该方法可用于评估损伤的精确程度。科学家们测试了自1960年以来来自日本的各种沥青样品,另外他们还测试了来自世界各地的一些混凝土样本并使用了一个120年历史的混凝土样本作为参考。

科学家们指出,现代混凝土结构和沥青路面中存在多种来源的有机分子:邻苯二甲酸盐、柴油尾气颗粒物、表面活性剂和挡风玻璃清洗液。这些分子要么是在生产过程中引入的要么是从环境中吸收,它们会导致混凝土结构和沥青路面迅速恶化。

在水泥中存在的有机物中,邻苯二甲酸盐比磷酸盐和AE减水剂对水泥劣化的影响最大。水中的有机物加速了沥青路面的劣化。科学家们还表明,裂缝的宽度和长度是混凝土损伤的最佳决定因素,而非晶化的形成程度是混凝土劣化的最佳决定因素。他们相信,他们的发现可以用于开发新配方以用于耐久的混凝土结构和沥青路面。

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