Бетон — это, пожалуй, одни из самых удивительных материалов современности. Чрезвычайно прочный, дешевый и долговечный состав появился еще в Древнем Риме, и именно благодаря ему многие римские постройки частично сохранились до наших дней. Долгое время рецепт бетона был утрачен, и потребовалось несколько столетий, чтобы восстановить и улучшить исходную формулу.
Однако у бетона есть одна большая слабость: огонь.
Если бетон нагреть до чрезвычайно высоких температур, он не оплавится, как обычный камень, а взорвется с немалой силой. Такие взрывы могут иметь весьма значительные последствия, когда вблизи бетонной конструкции вспыхивает пожар. Примечательно то, что физика этого процесса все еще до конца не понятна ученым. Команда исследователей решила исправить это недоразумение и заперлась в лаборатории, где ученые принялись методично взрывать куски бетона.
В рамках исследования специалисты из Швейцарии и Франции изготовили собственный бетон высшего качества и нагрели его до нескольких сотен градусов. После этого процесс взрыва был заснят на обычную камеру, а с помощью метода нейтронной томографии удалось получить трехмерное изображение самого взрыва, раскрывающего его суть во всех подробностях. Вот как это выглядело:
Ученым давно известно, что взрывы вызывает испарение воды, частицы которой заключены внутри затвердевшего раствора. По мере нагревания водяной пар расширяется, и в конечном итоге давление достигает критической точки и высвобождается в тех местах, где структура вещества слабее всего. Однако в данной работе впервые удалось установить точный механизм того, что происходит внутри бетона.
Выяснилось, что при нагреве цемент обезвоживается, теряя часть воды в виде пара. Этот пар начинает удаляться от источника тепла, однако данному процессу препятствует сама структура бетона — вода оказывается в ловушке. Обычный бетон не обладает пористостью, а потому пар ищет любую возможность для расширения и заполняет все внутренние дефекты и микротрещины. Когда места не остается совсем, давление нарастает до критического предела, пока наконец не происходит разрыв изнутри.
Вооружившись этой информацией, специалисты уже разработали ряд добавок, которые смогут предотвратить подобные взрывы и сделать бетон более безопасным во время пожара. Это хорошая новость для пожарных — больше не придется рисковать жизнью и заливать водой огромную площадь бетонного здания в случае самого пустякового возгорания.
Это тоже интересно: