Ceea ce sună ca un shtick comedy slap-stick este de fapt știință solidă. Având în vedere o mare parte din viitorul uman al spațiului uman, care implică habitate, alte structuri și o prezență permanentă pe Lună și Marte, amestecarea betonului în spațiu este o afacere serioasă. NASA are un program de studiu numit MICS, (Microgravity Investigation of Cement Solidification) care examinează modul în care am putea construi habitate sau alte structuri în microgravitate.
Betonul este cel mai utilizat material pe Pământ, fără a număra apa. Este mai utilizat pe scară largă decât lemnul. De asemenea, a fost de mult timp.
Pe lângă calitatea sa izolatoare, betonul poate oferi și protecție împotriva radiațiilor, iar rezistența structurală oferă protecție împotriva impactului meteoritic. Deși nu este singura opțiune pentru construcția structurilor, probabil că va avea un rol de jucat. S-ar putea ajunge să fie un material important, deoarece numai cimentul în sine, nu și agregatul sau apa, trebuie transportate.
Ca parte a MICS și a unui studiu aferent numit MVP Cell-05, NASA și Universitatea de Stat din Pennsylvania s-au alăturat astronauților din ISS pentru a amesteca betonul. Proprietățile betonului pe Pământ sunt bine înțelese, dar microgravitatea prezintă un alt set de circumstanțe. Rezultatele sunt publicate în „Frontiers in Materials” și se intitulează „Efectul microgravității asupra dezvoltării microstructurale a silicatului de tri-calciu (C3S) Lipiți. "
„Experimentele noastre sunt concentrate pe pasta de ciment care ține betonul împreună.”
Aleksandra Radlinska, investigator principal pentru MICS.
Betonul în sine este un amestec, un agregat, care constă din nisip, pietriș și roci, ținut împreună cu cimentul, care vine în două tipuri: ciment Portland sau ciment geopolimer. Combinați totul cu apă, în proporțiile potrivite, amestecați-l și modelați-l, iar atunci când se întărește sau se întărește corect, este o substanță extrem de puternică. Acesta este motivul pentru care unele structuri antice precum apeductele romane, realizate parțial cu beton, rămân în continuare.
În ciuda cât de omniprezentă este în lumea noastră modernă, există încă mulți oameni de știință care nu știu despre modul în care funcționează. Dar știu că, pe măsură ce se întărește, formează cristale care se împletesc între ele, și cu nisipul și pietrișul, dând betonului puterea sa. Oamenii de știință au dorit să afle mai multe despre cum se întâmplă asta în microgravitate.
„Experimentele noastre sunt concentrate pe pasta de ciment care ține betonul împreună. Vrem să știm ce crește în betonul pe bază de ciment atunci când nu există fenomene determinate de gravitație, cum ar fi sedimentarea ”, a declarat Aleksandra Radlinska, investigator principal pentru MICS și MVP Cell-05.
În ceea ce privește microgravitatea, Radlinska a spus: „Ar putea schimba distribuția micro-structurii cristaline și, în final, proprietățile materialului.”
„Ceea ce găsim poate duce la îmbunătățiri ale betonului atât în spațiu, cât și pe Pământ”, a adăugat Rudlinska. „Deoarece cimentul este utilizat pe scară largă în întreaga lume, chiar și o îmbunătățire mică ar putea avea un impact extraordinar.”
Raporturile de apă, agregat și beton necesare pentru a produce beton cu proprietăți specifice sunt bine înțelese aici pe Pământ. Dar ce zici de pe Lună? Are doar 1 / 6a greutate a Pământului. Sau Marte, care are puțin peste 1/3 din greutatea Pământului. Experimentele au fost concepute pentru a arunca lumină asupra acestei întrebări.
În experimentul MICS, astronauții au avut o serie de pachete de pudră de ciment, la care au adăugat apă. Apoi au adăugat alcool la unele dintre pachete în momente diferite, pentru a opri hidratarea.
În cel de-al doilea experiment, MVP Cell-05, astronauții au adăugat și apă la pachetele de ciment, dar au folosit o centrifugă pe ISS pentru a simula diferite gravitații, inclusiv gravitațiile marțiene și lunare. Probele din ambele experimente au fost returnate pe Pământ pentru a fi analizate.
Co-principal investigator pentru MVP Cell-05 este Richard Grugel. El a spus: „Deja vedem și documentăm rezultate neașteptate.”
Experimentarea a arătat că betonul amestecat în micro-gravitație a crescut micro-porozitatea. Au fost bule de aer în probele de micro-gravitație care nu sunt prezente în probele de gravitație ale Pământului. Acest lucru se datorează flotabilității. Pe Pământ, bulele de aer s-ar ridica spre vârf și, de fapt, betonul este uneori vibrat mecanic înainte de întărire doar pentru a ajuta la alungarea bulelor de aer, care pot slăbi betonul.
Atât probele MICS cât și MVP Cell-05 au arătat o cristalizare mai mare decât probele la sol. Microporozitatea cu 20% mai mare la probele de microgravitate a permis mai mult spațiu pentru cristalizare și cristale mai mari, ceea ce ar trebui să creeze mai multă rezistență. Dar microporozitatea mai mare la probele de microgravitate creează și beton mai puțin dens, ceea ce ar putea însemna beton mai slab. Mărimea microporilor din eșantioanele de microgravitate a fost de asemenea un ordin de mărime mai mare decât eșantioanele la sol.
Betonul de microgravitate a avut mai puțin sedimentare, ceea ce înseamnă că particule mici de agregat nu s-au așezat la fund în timpul întăririi, ci sunt răspândite mai uniform prin beton. Aceasta înseamnă că betonul este mai uniform, ceea ce ar putea afecta rezistența.
Acesta este un studiu inițial asupra betonului în microgravitate. Nu s-au efectuat teste de rezistență pe probele foarte mici, astfel încât orice concluzie privind rezistența este prematură. Dar subliniază câteva proprietăți foarte diferite între betonul 1G și betonul microgravitativ, care, fără îndoială, vor fi explorate în viitor.
„Porozitatea crescută are o influență directă asupra rezistenței materialului, dar încă trebuie să măsurăm rezistența materialului format din spațiu”, a spus Radlinska într-un interviu acordat designboom.
Mai Mult:
- Studiu: Efect de microgravitate asupra dezvoltării microstructurale a silicatului de tri-calciu (C3S) Lipiți
- NASA Sciencecast: cimentarea locului nostru în spațiu
- Studiu: Produse de hidratare C3A, C3S și ciment Portland în prezența CaCO3
- designboom: astronauții NASA explorează ce se întâmplă cu betonul atunci când este amestecat în spațiu
- Asociația de ciment Portland: ciment și beton
- Societatea națională spațială: beton: material potențial pentru stația spațială
