Эти колебания влажности и температуры преобразуются в физические процессы, включающие испарение или замерзание воды, содержащейся в цементном тесте, что часто вызывает напряжения и даже микротрещины внутри цемента. Характеристика реакции на эти явления, влияющие на ограниченную воду в мельчайших порах цемента, «чрезвычайно важна, поскольку большая часть воды, около 30%, находится в этих небольших пространствах, поэтому в значительной степени она способствует окончательному результату. свойства материала ", — пояснил Хегой Манзано, исследователь из отдела физики конденсированных сред UPV / EHU и автор исследования, проведенного в сотрудничестве с исследовательской группой Университета Тохоку в Японии.
Учитывая сложность изучения поведения воды, расположенной в таких крошечных порах размером примерно 1 нанометр, с помощью экспериментальных каналов, исследователи прибегли к методам молекулярного моделирования, которые «имитируют» взаимодействия между атомами, составляющими цемент в цементе. «Чтобы определить, как они ведут себя в целом, и какие свойства трансформируются в эти взаимодействия», — пояснил он. Температурный диапазон, который они изучали, составлял от -170 ºC до 300 ºC.
Напряжения в обоих крайностяхВ результатах, полученных при моделировании, они смогли наблюдать, что при обоих крайних значениях температуры «происходят значительные изменения объема из-за физики воды. Благодаря совершенно противоположным эффектам мы пришли к тем же последствиям», — заметил он.
При высоких температурах вода испаряется и исчезает из пор. В этих условиях давление, оказываемое самим материалом, может вызвать схлопывание пустых пор и образование микротрещин, которые в особо серьезных случаях могут вызвать схлопывание материала.С другой стороны, при очень низких температурах вода замерзает и, следовательно, расширяется. «В этих условиях следует подчеркнуть, что замороженная вода не может образовывать лед из-за небольшого пространства, в котором она находится; молекулы воды не могут приказать себе образовать кристаллическую структуру льда», — подчеркнул он. Но его расширения достаточно, чтобы создать напряжения в цементе и, таким образом, вызвать микротрещины.
Информация, извлеченная из этого исследования, может быть использована для «изменения состава цемента для инфраструктур, которые будут располагаться в средах с экстремальными температурами. Давайте возьмем, например, нефтяную компанию: зная напряжения и силы, которые могут быть созданы в цемента, у них будет возможность изменить определенные конструктивные факторы, такие как добавки, добавленные к цементу для компенсации расширения или разрушения материала в нефтяных скважинах.
Это было бы идеальным применением работы », — заключил Манзано.