Betonska konstrukcija napravljena od standardnog cementa koja se izlaže morskoj vodi zahteva popravke i može podleći propadanju u roku od nekoliko decenija. Ipak, u Italiji postoje betonske morske barijere koje su i dalje snažne nakon više od dva milenijuma. Istraživači su u debelim betonskim zidovima zatvorene nuklearne elektrane u Japanu pronašli retki mineral koji je obezbeđivao opstajanje rimskih betonskih morskih barijera više od 2.000 godina.
Ilustracija (Foto: Pixabay.com)
Prema istraživačima sa Univerziteta Nagoja, formiranje glinastog tobermorita povećalo je čvrstoću zidova postrojenja više nego trostruko u odnosu na njihovu projektovanu snagu i to tokom punog radnog veka objekta. Otkriveno je da su hidrati cementa i minerali koji formiraju stene reagovali na način sličan onome koji se dešava u rimskom betonu, značajno povećavajući čvrstoću zidova nuklearne elektrane. Ovakvo otkriće bi moglo da pomogne naučnicima da razviju jači i ekološki prihvatljiviji beton.
Originalna betonska smeša iz rimskog perioda sadrži vulkanski pepeo. Istraživanja su pokazala da je beton korišćen u izgradnji morskih barijera preživeo toliko dugo jer morska voda koja prolazi kroz njega rastvara vulkanski pepeo i reaguje tako da se stvara mineral koji se naziva glinasti tobermorit. Budući da je aluminijum tobermorit kristal, beton čini hemijskii stabilnijim i čvršćim.
Iako ovo zvuči kao odlična ideja, stručnjaci kažu da je teško ugraditi aluminijum tobermorit direktno u savremeni beton. Naučnici su proizveli mineral u laboratoriji, ali ga nisu testirali na temperaturama višim od 70°C. Eksperimenti u laboratoriji su pokazali da vruće okruženje šteti čvrstoći betona, što je dovelo do propisa koji ograničavaju njegovu upotrebu na uslove u kojima je temperatura ispod 65°C.
Glinasti tobermorit koji se formirao unutar zidova usled reakcija između minerala u betonskoj smesi u prisustvu vode i umereno visokih temperatura (Foto: Nagoya University)
Inženjer zaštite životne sredine sa Univerziteta Nagoja Ippei Maruyama koji je vršio istraživanja, dodao je da su njegove kolege i on otkrili da je aluminijum tobermorit nastao u betonskim zidovima nuklearnog reaktora kada su temperature bile u rasponu od 40-55°C i održavale na tom nivou 16,5 godina. Uzorci aluminijum tobermorita uzeti su iz nuklearne elektrane Hamaoka u Japanu, koja je radila od 1976. do 2009. godine.
Detaljne analize pokazale su da su vrlo debeli zidovi reaktora zadržali vlagu koja je reagovala sa mineralima poput portlandita u betonu. To je povećalo alkalni sadržaj zida i učinilo jone silicijuma i aluminijuma dostupnijima što je na kraju pomoglo u stvaranju glinastog tobermorita. Kako je Maruyama objasnio, stvarne betonske konstrukcije daju više uvida za dugotrajnu upotrebu za razliku od kratkotrajnih eksperimenata sprovedenih u laboratoriji.
Tim naučnika se nada da će ovo otkriće poboljšati recepte za pravljenje cementa kako bi se dobio jači, dugotrajniji i ekološki prihvatljiviji beton.
