لقد حل العلماء اللغز الرئيسي لهيكل الخرسانة

قرر علماء المواد أخيرًا ما إذا كانت الخرسانة المتصلدة هي بنية مستمرة ، على سبيل المثال ، المعادن أو الأحجار ، أو مجموعة مضغوطة من الجسيمات الصغيرة. هذا السؤال ، على الرغم من الاستخدام الطويل والوفير لمواد البناء هذه ، ظل دون إجابة لفترة طويلة. اتضح أن الخرسانة تجمع بين ميزات كلا الهياكل.

يتم تناول البنية الداخلية للمادة في قسم فيزياء المادة المكثفة التي تسمى " فيزياء الميزوسكوبية ". يناقش خصائص النظم على المقاييس المتوسطة بين المجهري والمجهري - أي بين أحجام الذرات الفردية وتلك التي تتوقف عنها التأثيرات الكمية.

تم التحقيق في الخرسانة ، وهي مزيج من الماء والحصى والاسمنت والرمل ، من قبل فريق دولي من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وجامعة جورج تاون والمركز الوطني الفرنسي للبحث العلمي ومؤسسات أخرى. يدعي العلماء أن اكتشافاتهم المتعلقة بهيكل الخرسانة ستسمح للمهندسين بإنشاء مواد أكثر كفاءة ، سواء من حيث القوة أو من حيث تقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري أثناء التصنيع. هذا مهم للغاية لأنه يتم استخدام الكثير من الخرسانة في العالم بحيث يكون إنتاجها أحد أهم العوامل في انبعاث غازات الدفيئة.

اتضح أن الجسيمات الصغيرة في الخرسانة تتوزع بطريقة تجعل هناك جزيئات أصغر دائمًا بين العديد من الجسيمات الأكبر. يشرح أحد مؤلفي الدراسة ، Roland Pellenq ، أن هذه الجسيمات الصغيرة تتفاعل بشكل كثيف للغاية مع بعضها البعض على المقاييس المتوسطة. في هذه الحالة ، لا تكون الجسيمات صغيرة جدًا بحيث تصل إلى حالة بأقل قدر من الطاقة - ولهذا السبب ، تخضع المادة للتغييرات ، وقد تنهار أو تتشقق بمرور الوقت.

لم يتم بعد تحديد تأثير حجم المسام الموجود على المقاييس المتوسطة على خصائص المادة. أي أن وجود مسام من هذه الأحجام يحدد خصائص المادة وقابليتها للتدهور. على وجه الخصوص ، اتضح أن تكسير الخرسانة لا يحدث لأن الماء يخترق هذه المسام ، ثم يتجمد عند درجات حرارة منخفضة.

تسمح لك المحاكاة الحاسوبية الجديدة لخصائص المواد النهائية بضبط نسب المكونات اللازمة للحصول على نتيجة أفضل . على سبيل المثال ، القليل من الماء سيجعل المحلول غير سائل بما يكفي للصب ، وسيترك الكثير جدًا فراغات كبيرة في المادة النهائية بعد تبخرها.

Source: https://habr.com/ru/post/ar390293/