日本廢棄核電站混凝土變硬,超原來3倍,切開發現一種罕見物質

天空之城 2021/01/13 檢舉 我要評論
 

哇!真的第一次見哎,知识不会,只是姿势不对;科学凡此种种,用人话讲才能听懂

文/天空之城

 

地球是個極為活躍的星球,表面因板塊構造、水蝕風化及生物塑造等作用而隨時變化。

如果人類在某一天消失,我們留下的輝煌建築可能數百年內就會完全倒塌,尤其是大量使用波特蘭水泥建造的現代鋼筋混凝土結構,有的甚至可能連100年的時間都扛不住。

這是因為鋼筋可能會銹蝕,混凝土也會受到各種侵蝕,久而久之導致強度降低,最終結構損壞轟然坍塌。

然而日本名古屋大學的研究人員,卻在一座廢棄的核電站裡發現了一個令人驚訝的現象,那裡的混凝土結構不但強度沒有降低,反而比原來更堅固了,超過了原來的3倍多,是潛在抗壓強度的兩倍,這究竟是怎麼回事呢?

這座核電站是日本的濱岡核電站,從1976年建成後一直運行到2009年,之後退役被廢棄。在廢棄多年以後,科學家們前年打開了這座核電站,檢查了該核電站厚厚的混凝土牆壁,研究人員吃驚地發現,這些牆壁的強度竟然大大提高了。

進一步的研究發現,這些混凝土牆內出現了一種罕見的物質鋁托貝莫來石,這是一種矽鋁酸鹽,由混凝土混合物中的礦物和水在中高溫度下形成。

此前科學家們就已發現,西元1世紀的古羅馬時期,義大利及歐洲其它國家就在用水泥建造港口等建築結構。這些堤岸在歷經2000年的海浪沖刷後,依然堅強地屹立在港口,不但沒有毀損,反而益發堅固,科學家們曾經也是百思不得其解,直到2017年才由美國科學家揭開了秘密。

原來古羅馬水泥是用火山灰、石灰、海水和塊狀火山岩石混合而成,裡面含有金屬鋁的成分,使其硬度和彈性都得到了顯著加強。長時間浸泡在海水中之後,混凝土中的火山岩和玻璃會被慢慢溶解,和另一種矽酸鹽礦物鈣十字沸石發生反應,生成新的鋁矽酸鹽,就像原來的鋁托貝莫來石在逐漸長大,把堤壩上隨著時間出現的裂縫重新填上,結構也就變得越來越強了。

所以混凝土在海水中強度提高的關鍵就在鋁托貝莫來石。但日本科學家發現,要將鋁托貝莫來石直接摻入現代混凝土非常困難,在實驗室中需要70度以上的溫度才能生成這種物質;然而太高的溫度又會導致混凝土強度降低,因而混凝土的溫度又需要限制在65度以下。

這就造成了一個矛盾,而古羅馬的混凝土和日本核電站的混凝土牆又是怎麼做到的呢?

日本科學家進一步的研究後發現,廢棄核反應爐的混凝土牆壁在核電站運行期間,一直保持了水分並維持40-55℃的溫度,時間長達16。5年,增加了矽和鋁離子的利用率及牆壁的堿含量,最終導致鋁托貝莫來石的形成,和古羅馬混凝土一樣強度得到了大幅度的提升。

看來人類做不到的事情,大自然利用時間反而輕易做到了;現代人做不到的事,古代人反而無心插柳,不費吹灰之力,這究竟算怎麼一回事呢?不要幾千年後地球上人類滅絕了,外星人跑來一看,只有古羅馬的混凝土還在,就以為地球文明只發展到西元1世紀牛耕時代就滅絕了,說起來就有點尷尬了啊。

日本科學家正在對此進行研究,希望找到短時間內提高混凝土強度的方法,不要再讓大自然自己一個勁兒在那裡臭美了。

這項研究發表在2020年11月5日《材料與設計》雜誌上。

參考:

Materials & Design:Long-term use of modern Portland cement concrete: The impact of Al-tobermorite formation

解讀科學知識,探索科學趣聞,感受科學魅力,我是天空之城,喜歡我的文章,歡迎来到【哇!真的第一次見哎】點贊分享,大家下次見!

用戶評論
搶先看最新趣聞請贊下麵專頁
你可能會喜歡