Teadlased uurisid, kuidas betoon plahvatab

Betoonist sild. Pilt on illustreeriv Foto: Pexels / CC0 Licence

Juba ammu on teada fakt, et betoon võib plahvatada, kuid seni ei olnud selge, miks see aset leiab.

Šveitsi materjaliteaduse ja tehnoloogia instituudi ning Prantsusmaa Grenoble’i ülikooli teadlased uurisid betooni plahvatamise fenomeni, kuumutades betooni 600 kraadini, teatab livescience.com.

Uurimine näitas, et betoonis olevad veemolekulid aurustuvad kuumutamisel ja see aurustumine lõhub betooni.

Teadlaste sõnul on betoonis olev niiskus ohtlik, sest kui näiteks betoonist sillal või tunnelis tekib tulekahju ja temperatuur tõuseb, võib tekkida plahvatus.

Nad tõid näite, et 2017. aasta märtsis tekkis Atlanta lähedase kiirtee 85 all olnud laohoones põleng, mis mõjutas ka selle kohal olnud betoonist ja terasest silda, mis plahvatas ja varises.

2003. aastal tekkis Hiina lõunaosas Hengyangis asunud raudbetoonsillal põleng, mille tõttu see sild hävines. Selles õnnetuses hukkus 20 tuletõrjujat.

Betoon on komposiitmaterjal, mis koosneb jämedakoelistest täitematerjalidest, mida seob kõvastuv tsement. Enamik betoonidest põhineb lubjakivitsementidel. Hüdraulilised tsementbetoonid saadakse, kui täitematerjal segatakse kokku kuiva tsemendi ja veega. Saadakse vedel mass, mida on lihtne vormida.

Uurijate sõnul muutub muidu tugev betoon hapraks juba siis, kui tekib 200-kraadine kuumus. Ka selle temperatuuri juures võib aset leida plahvatus, rääkimata kõrgematest temperatuuridest. 

Teadlased tegid kumutatud betooniga katse, kasutades protsessi uurimisel neutrontomograafiat, mis võimaldab kiiresti luua üksikasjaliku 3D kujutise.

Uuringu kohaselt on betooni nõrgenemise taga ta struktuur, mis samas annab talle tugevuse. Betoonis vähe poore ja need poorid on väga väikesed.

Betoonist maja. Pilt on illustreeriv Foto: Pexels / CC0 Licence

Kuumutamisel liigub betooni lukustatud vesi soojusallikast eemale ja aurustub. Kuna betoon on nii tihe ja läbitungimatu, jäävad vesi ja aur sinna lõksu. Rõhk tõuseb ja tekib plahvatus.

Teadlased leidsid, et isegi siis, kui soojusallikas eemaldatakse, võivad plahvatused tekkida seni, kuni sisemine rõhk langeb.

Ühes katses lendas betoonitükk pärast soojuse väljalülitamist teadlaste salvestusseadme poole, lüües seadme ümber.

Katsed tulemused aitasid saada aru, kuidas betoonis olev niiskus reageerib kuumusele ja mis selle tagajärjel juhtuda võib.

Betooni kasutati juba Vana-Roomas, sellest on ehitatud nii Colosseum kui Panteon. Pärast Rooma impeeriumi kadumist enam betooni ei kasutatud, see võeti taas kasutusele 18. sajandil.

Rooma Colosseum Foto: /SCANPIX

Tänapäeval on betoonehitised laialt levinud. Betooni on mitme kvaliteediga, sõltudes tihedusest ja kõvadusest.