Az, ami úgy hangzik, mint egy csapdás vígjáték, valójában szilárd tudomány. Az emberiségnek az űrhajózás jövőjének nagy része, élőhelyekkel, más szerkezetekkel és állandó jelenlétével a Holdon és a Marson, a beton keverése az űrben komoly üzlet. A NASA MICS nevű tanulmányi programmal rendelkezik (a cement megszilárdulásának mikrogravitációs vizsgálata), amely azt vizsgálja, hogy miként építhetünk élethelyeket vagy más struktúrákat a mikrogravitációban.
A beton a Földön a legszélesebb körben használt anyag, nem számítva a vizet. Szélesebb körben használják, mint a fa. Ez is hosszú ideje fennáll.
Szigetelő tulajdonságain kívül a beton védelmet is nyújthat a sugárzástól, szerkezeti szilárdsága védelmet nyújt a meteoritok hatásaitól. Noha ez nem az egyetlen lehetőség az építmények építéséhez, valószínűleg szerepet játszik. Lehet, hogy fontos anyag, mivel csak magát a cementet, nem adalékanyagot vagy a vizet kell szállítani.
Az MICS részeként és egy kapcsolódó, az MVP Cell-05 elnevezésű tanulmány részeként a NASA és a Pennsylvania Állami Egyetem az ISS űrhajósaival összeállt a beton keverésére. A beton tulajdonságai a Földön jól érthetők, de a mikrogravitáció egy másik körülményt mutat be. Az eredményeket a Frontiers in Materials kiadványban teszik közzé, és „Mikrogravitációs hatás a tri-kalcium-szilikát (C3S) Beillesztés. ”
"Kísérleteink arra a cementpasztara koncentrálnak, amely a betont összetartja."
Aleksandra Radlinska, a MICS fő kutatója.
Maga a beton egy olyan keverék, amely adalékanyag, amely homokból, kavicsból és kőzetekből áll, amelyeket cementtel tartanak, és kétféle típusú: portlandcement vagy geopolimer cement. Kombinálja az egészet vízzel a megfelelő arányban, keverje össze, és formázza, és amikor megfelelően megszilárdul vagy megszilárdul, rendkívül erős anyag. Ezért állnak fenn még néhány olyan ősi szerkezet, mint a római vízvezetékek, amelyek részben betonból készültek.
Annak ellenére, hogy mindenütt jelen van modern világunkban, még mindig sok tudós nem ismeri a működését. De tudják, hogy miközben megkeményedik, kristályokat képez, amelyek összekapcsolódnak egymással, valamint a homokkal és a kavicsos erővel. A tudósok többet akartak tudni arról, hogyan történik ez a mikrogravitációban.
„Kísérleteink arra a cementpasztara koncentrálnak, amely a betont összetartja. Tudni akarjuk, mi növekszik a cement alapú betonban, ha nincs olyan gravitáció-vezérelt jelenség, mint például az ülepedés ”- mondta Aleksandra Radlinska, a MICS és az MVP Cell-05 vezető kutatója.
A mikrogravitációt illetően Radlinska azt mondta: "Ez megváltoztathatja a kristályos mikro-szerkezet eloszlását és végül az anyag tulajdonságait."
„Amit találunk, javíthatja a betont az űrben és a Földön is” - tette hozzá Rudlinska. "Mivel a cementet világszerte széles körben használják, még egy kis fejlesztésnek is óriási hatása lehet."
A speciális tulajdonságokkal rendelkező beton előállításához szükséges víz, adalékanyag és a beton aránya jól érthető itt a Földön. De mi van a Holdon? Csak a hatodik Föld gravitációja van. Vagy a Mars, amelynek a Föld gravitációjának alig több mint egyharmada van. A kísérleteket úgy tervezték, hogy rávilágítsanak erre a kérdésre.
A MICS kísérletben az űrhajósoknak számos csomag volt a porban, amelyhez vizet adtak. Ezután alkoholt adtak a csomagok néhány részéhez különböző időpontokban, hogy megállítsák a hidratációt.
A második kísérletben, az MVP Cell-05-ben az űrhajósok vizet adtak a cementcsomagokhoz, de centrifugát alkalmaztak az ISS-en a különféle gravitációk, köztük a mars és a hold gravitációjának szimulálására. Mindkét kísérletből származó mintákat visszajuttattak a Földre elemzés céljából.
Az MVP Cell-05 társvezetője Richard Grugel. Azt mondta: "Már látunk és dokumentálunk váratlan eredményeket."
A kísérlet kimutatta, hogy a mikrogravitációban kevert beton megnövekedett a mikro-porozitás. A mikrogravitációs mintákban légbuborékok voltak, amelyek a Föld gravitációs mintáiban nincsenek jelen. Ez a felhajtóerő miatt. A Földön a légbuborékok tetejére emelkednének, és valójában a betont a kikeményedés előtt mechanikailag rezegtetik, csak azért, hogy kiszabadítsák a légbuborékokat, amelyek gyengíthetik a betont.
Mind az MICS, mind az MVP Cell-05 minták nagyobb kristályosodást mutattak, mint az őrölt minták. A mikrogravitációs mintákban a 20% -kal nagyobb mikroporozitás nagyobb teret engedhet a kristályosodásnak, és nagyobb kristályoknak kellene nagyobb szilárdságot létrehozni. A mikrogravitációs mintákban a nagyobb mikroporozitás ugyanakkor kevésbé sűrű betont eredményez, ami gyengébb betont jelenthet. A mikrogravitációs mintákban a mikropórusok mérete is nagyságrenddel nagyobb volt, mint a talajmintákban.
A mikrogravitációs beton kevesebb üledékkel rendelkezik, ami azt jelenti, hogy az adalékanyag apró részecskéi nem keményedtek le az aljára, hanem egyenletesebben oszlanak el a betonon. Ez azt jelenti, hogy a beton egyenletesebb, és ez befolyásolhatja az szilárdságot.
Ez egy kezdeti tanulmány a beton mikrogravitációjáról. A nagyon kicsi mintákon nem végeztek szilárdsági teszteket, így az erősségre vonatkozó következtetések korai. Ugyanakkor rámutat néhány nagyon eltérő tulajdonságra az 1G beton és a mikrogravitációs beton között, amelyeket minden bizonnyal a jövőben feltárni fognak.
"A megnövekedett porozitás közvetlenül befolyásolja az anyag szilárdságát, de még meg kell mérnünk a térben kialakított anyag szilárdságát" - mondta Radlinska a designboom interjújában.
Több:
- Vizsgálat: Mikrogravitációs hatás a tri-kalcium-szilikát mikroszerkezetének fejlődéséhez (C3S) Beillesztés
- NASA Sciencecast: Helyünk megerősítése az űrben
- Vizsgálat: C3A, C3S és portlandcement CaCO jelenlétében3
- designboom: A NASA űrhajósai felfedezik, hogy mi történik a betonnal, ha az űrben keveredik
- Portland Cement Egyesület: Cement és Beton
- Nemzeti Űrtársadalom: Beton: Potenciális anyag az űrállomás számára
