研究發現電廠的混凝土牆壁竟然越用越堅固

在建造電廠的時候,設計施工人員會優先考慮在核心位置使用優質的混凝土等建築材料。然而名古屋大學的一項研究發現,得益於獨特的混凝土配方,已終止運行的舊發電廠的牆壁,竟然隨時間推移而變得更加堅固了。據悉,基於普通水泥的混凝土結構,將需要在浸泡於海水中數十年後展開維修。

研究發現電廠的混凝土牆壁竟然越用越堅固

資料圖:日本濱岡核電站(來自:維基 / CC BY-SA 3.0)

作為對比,經歷了 2000 多年的考驗的意大利海洋屏障,至今仍屹立不倒。最近的一項研究,為我們揭開了這一現象的神秘面紗。

研究人員指出,古羅馬混凝土在原始成分包含了可在鹽水滲入時被溶解的火山灰,進而形成某種鋁土礦(aluminous tobermorite),這種獨特的配方可讓混凝土越用越結實。

遺憾的是,盡管這一成分聽起來像是增強水泥強度的完美添加劑,但實際操作的難度卻相當之高。

製造這種晶體,需要在實驗室中達成 70℃(158℉)以上的溫度,這一條件會削弱混凝土本身的強度。

換到野外,似乎某些其它類型的化學過程、能夠在較低的溫度條件下生成礦物並增強混凝土的結構。

此前,我們已在古羅馬時代的海堤上發現了這一事實。現在,名古屋大學的研究人員又在核電廠的牆壁上見證了這一過程。

研究發現電廠的混凝土牆壁竟然越用越堅固

研究配圖(來自:ScienceDirect)

據悉,研究人員從厚混凝土牆和日本濱岡核電站 1 號機組的一塊平板上進行了取樣。該裝置在 1976 ~ 2009 年間持續全功率運行了 16.5 年,使牆壁一直暴露在 40~55 ℃(104~131℉)的環境下。

出人意料的是,樣品中同樣檢出了 aluminous tobermorite 。通過測算,研究團隊認為混凝土牆壁的強度,較較早初期提升了三倍以上。

研究通訊記者 Ippei Maruyama 表示:「我們發現這種反應的方式與古羅馬時代的混凝土類似,能夠極大地增強發電廠牆壁的強度」。

研究發現電廠的混凝土牆壁竟然越用越堅固

(圖自:Nagoya University

仔細檢查後,研究團隊在牆體中檢出了有保留的水分,其與混凝土中的硅酸鹽等礦物發生了反應,提升了牆體的鹼含量、同時有更多的硅鋁離子可用於反應,最終形成獨特的結構。

展望未來,研究人員希望這項發現能夠改善混凝土配方,讓我們盡快用上更堅固、環保、持久的混凝土建築。

有關這項研究的詳情,已經發表在近日出版的《材料與設計》(Materials & Design)期刊上。

原標題為《Long-term use of modern Portland cement concrete: The impact of Al-tobermorite formation》。

來源:cnBeta