Tai, kas skamba kaip komiksų slapta šikšnosparnis, iš tikrųjų yra tvirtas mokslas. Atsižvelgiant į didelę žmonijos ateities erdvės erdvę, apimančią buveines, kitas struktūras ir nuolatinį buvimą Mėnulyje ir Marse, betono maišymas kosmose yra rimtas reikalas. NASA turi studijų programą, pavadintą MICS (cemento kietėjimo mikrogravitacijos tyrimai), kurioje nagrinėjama, kaip mes galime sukurti buveines ar kitas mikrogravitacijos struktūras.
Betonas yra žemėje plačiausiai naudojama medžiaga, neskaičiuojant vandens. Jis plačiau naudojamas nei mediena. Tai taip pat egzistavo ilgą laiką.
Be savo izoliacinės kokybės, betonas taip pat gali apsaugoti nuo radiacijos, o jo konstrukcinis stiprumas apsaugo nuo meteorito poveikio. Nors tai nėra vienintelis variantas statant konstrukcijas, jis greičiausiai turės atlikti tam tikrą vaidmenį. Tai gali būti svarbi medžiaga, nes reikia gabenti tik patį cementą, o ne užpildą ar vandenį.
Kaip MICS ir susijusio tyrimo, pavadinto MVP Cell-05, dalis, NASA ir Pensilvanijos valstijos universitetas sujungė ISS astronautus į betono maišymą. Betono savybės Žemėje yra gerai suprantamos, tačiau mikrogravitacija parodo dar vieną aplinkybių rinkinį. Rezultatai skelbiami „Frontiers in Materials“ ir pavadinami „Mikrogravitacijos poveikis tri-kalcio silikato (C3S) Įklijuokite. “
„Mūsų eksperimentai yra sutelkti į cemento pastą, sulaikančią betoną.“
Aleksandra Radlinska, vyriausioji MICS tyrėja.
Pats betonas yra užpildų mišinys, kurį sudaro smėlis, žvyras ir uolienos, laikomi kartu su cementu, kuris yra dviejų tipų: portlandcemenčio arba geopolimerinio cemento. Viską sumaišykite su vandeniu tinkamomis proporcijomis, sumaišykite ir suformuokite, o kai jis tinkamai sukietėja ar sukietėja, tai yra ypač stipri medžiaga. Štai kodėl kai kurios senovės struktūros, tokios kaip romėnų akvedukai, kurie iš dalies buvo pagaminti iš betono, vis dar stovi.
Nepaisant to, koks visur jis yra šiuolaikiniame pasaulyje, mokslininkai vis dar nežino apie jo veikimą. Bet jie žino, kad kietėjant susidaro kristalai, susipynę tarpusavyje, su smėliu ir žvyru, suteikiant betonui stiprumo. Mokslininkai norėjo sužinoti daugiau apie tai, kaip tai vyksta mikrogravitacijoje.
„Mūsų eksperimentai yra sutelkti į cemento pastą, sulaikančią betoną. Mes norime sužinoti, kas auga cemento pagrindu pagamintame betone, kai nėra sunkio jėgos sukeltų reiškinių, tokių kaip nusėdimas “, - sakė Aleksandra Radlinska, MICS ir MVP Cell-05 vyriausioji tyrėja.
Kalbant apie mikrogravitaciją, Radlinska sakė: „Tai gali pakeisti kristalinės mikrostruktūros pasiskirstymą ir galiausiai medžiagos savybes“.
„Tai, ką randame, gali padėti pagerinti betoną tiek kosmose, tiek žemėje“, - pridūrė Rudlinska. „Kadangi cementas yra plačiai naudojamas visame pasaulyje, net nedidelis patobulinimas gali turėti didžiulį poveikį“.
Vandens, užpildų ir betono santykis, reikalingas betonui, turinčiam specifinių savybių, gerai suprantamas čia, Žemėje. O kaip Mėnulyje? Jis turi tik 1/6 žemės gravitaciją. Arba Marsas, turintis šiek tiek daugiau nei trečdalį Žemės gravitacijos. Eksperimentai buvo skirti paaiškinti šį klausimą.
MICS eksperimente astronautai turėjo daugybę pakelių cemento miltelių, į kuriuos pridėjo vandens. Tada, norėdami sustabdyti hidrataciją, jie į kai kuriuos paketus įpildavo alkoholio skirtingu metu.
Antrame eksperimente, „MVP Cell-05“, astronautai taip pat pridėjo vandens į cemento paketus, tačiau jie panaudojo ISS centrifugą, kad imituotų įvairius sunkumus, įskaitant Marso ir Mėnulio gravitacijas. Abiejų eksperimentų pavyzdžiai buvo grąžinti į Žemę analizuoti.
Pagrindinis MVP Cell-05 tyrėjas yra Richardas Grugelis. Jis sakė: „Mes jau matome ir dokumentuojame netikėtus rezultatus“.
Eksperimentas parodė, kad betonas, susimaišęs dėl mikrogravitacijos, padidino mikro porėtumą. Mikrogravitacijos pavyzdžiuose buvo oro burbuliukų, kurių nėra Žemės gravitacijos pavyzdžiuose. Taip yra dėl plūdrumo. Žemėje oro burbuliukai pakiltų į viršų, o iš tikrųjų betonas prieš kietėjimą kartais mechaniškai vibruojamas, kad būtų lengviau išstumti oro burbuliukus, kurie gali susilpninti betoną.
Tiek MICS, tiek MVP Cell-05 mėginiai parodė didesnę kristalizaciją nei žemės mėginiai. Dėl 20% didesnio mikroporiškumo mikrogravitacijos mėginiuose buvo daugiau vietos kristalizacijai, o didesniems kristalams, kurie turėtų sukurti daugiau jėgos. Bet didesnis mikroporiškumas mikrogravitacijos mėginiuose sukuria mažiau tankią betoną, o tai gali reikšti silpnesnį betoną. Mikroporų dydis mikrogravitacijos mėginiuose taip pat buvo viena laipsniu didesnis už žemės mėginius.
Mikrogravitacinis betonas turėjo mažiau nuosėdų, o tai reiškia, kad smulkios užpildo dalelės kietėjimo metu neišlaidavo į dugną, bet tolygiau pasiskirstė per betoną. Tai reiškia, kad betonas yra vienodesnis, o tai gali turėti įtakos stiprumui.
Tai yra pradinis betono mikrogravitacijos tyrimas. Labai mažiems bandiniams stiprumo testai nebuvo atlikti, todėl bet kokios išvados dėl stiprumo yra per ankstyvos. Tačiau jame nurodomos labai skirtingos 1G betono ir mikrogravitacinio betono savybės, kurios, be abejo, bus ištirtos ateityje.
„Padidėjęs akytumas daro tiesioginę įtaką medžiagos tvirtumui, tačiau mes dar turime išmatuoti erdvėje suformuotos medžiagos stiprumą“, - sakė Radlinska interviu „designboom“.
Daugiau:
- Tyrimas: Mikrogravitacijos poveikis trikalcio silikato mikrostruktūriniam vystymuisi (C3S) Įklijuokite
- „NASA Sciencecast“: mūsų vietos pagerinimas kosmose
- Tyrimas: C hidratacijos produktai3A, C3S ir portlandcementis, esant CaCO3
- „designboom“: NASA astronautai tiria, kas nutinka su betonu, kai jis maišomas erdvėje
- Portlando cemento asociacija: cementas ir betonas
- Nacionalinė kosmoso draugija: Betonas: potenciali medžiaga kosminėms stotims
