محققان موسسه فناوری ماساچوست (MIT) برای اولین بار مدلی در مقیاس اتمی برای بررسی رفتار بتن ارائه کردند. این مدل نقش نانوحفره‌ها را در عملکرد بتن توجیه می‌کند.
مدلی برای بررسی نقش نانوساختارها در عملکرد بتن
بتن یکی از رایج‌ترین مواد مورد استفاده در صنعت ساختمان بوده که این ماده، یکی از منابع اصلی تولید گاز گلخانه‌ای است. با این حال هنوز سوالات زیادی درباره ساختار میکروسکوپی و رفتار این ماده وجود دارد.
بتن از ترکیب آب، شن و پودر سیمان به‌دست می‌آید که ترکیب این مواد منجر به تولید سیمان آبدار یا هیدرات سیلیکات کلسیم می‌شود که درصورت تداوم فرآیند صلب شده، به ماده‌ای شبیه به سنگ تبدیل می‌شود. یکی از سوالات رایج در این حوزه این است که آیا اتصال ذرات بسیار کوچک موجب تشکیل بتن می‌شود؟
یک تیم تحقیقات بین‌المللی به رهبری موسسه فناوری ماساچوست (MIT) موفق شدند فاکتورهای کلیدی در ساختار سیمان را شناسایی کنند که با این کار امکان ارائه فرمولاسیون بهتر و بادوام‌تری از بتن فراهم می‌شود.
رولاند پلنک از محققان این پروژه می‌گوید: «ما برای اولین بار مدلی در مقیاس اتمی برای ساختار بتن ارائه کردیم که در این مدل، ساختار نانومقیاس بتن قابل مطالعه است. این مدل جدید می‌تواند به سوالات متعددی پاسخ دهد.»
یکی از سوالات کلیدی این است که آیا سفت شدن مواد سازنده بتن باید به‌صورت یک ماتریکس مستمر در نظر گرفته شود یا آرایشی از ذرات جدا از هم است؟ این مدل جدید نشان داد که ترکیبی از هر دوی این راهبردها منجر به تولید بتن می‌شود. فواصل میان ذرات با دانه‌های بسیار کوچک پر شده و با این کار تقریبا ماتریکس مستمر اتفاق می‌افتد. ذرات سازنده بتن برهم‌کنش بسیار قوی در مقیاس نانومتری با هم دارند.
آنالیز ساختاری بتن سفت شده نشان می‌دهد که وجود حفره‌ها در بتن نقش مهمی در ویژگی‌های این ماده دارد. به دلیل دشواری‌های کار، مطالعه روی نانوحفره‌های موجود در بتن به خوبی انجام شده بود. این گروه نشان دادند که وجود نانوحفره‌ها تعیین می‌کند که چه مقدار آب وارد ساختار بتن شده و در بدنه آن ترک ایجاد کند و در نهایت موجب زوال ساختار بتن شود.
این مدل برای اولین بار به نتایج گیج کننده آزمایش‌های انجام شده روی ساختار بتن پاسخ می‌دهد.
