科學家揭示混凝土和瀝青變質的原因

據外媒報道，科學家們披露稱，現代混凝土和瀝青結構的退化是由於這些結構中存在微量有機物。 水泥和瀝青是現代建築材料的重要組成部分，其中水泥用於各種建築物和結構的建設，而瀝青主要用於高速公路和跑道。

自19世紀以來，它們被廣泛用於這些目的。據觀察，現代混凝土結構和瀝青結構的退化速度比歷史結構要快得多，然而造成這種現象的原因尚不清楚。現在，包括北海道大學名譽教授Akihiro Moriyoshi在內的6個研究機構的科學家團隊揭示，現代混凝土結構和瀝青路面中存在的微量有機物導致了這些結構的退化。他們的研究結果發表在《PLOS ONE》。

現代混凝土結構和瀝青路面的退化是一個主要問題。導致變質的特徵包括裂紋、分解和分層。這些損壞的結構就其預期用途而言是不安全的，快速的劣化降低了結構的預期壽命從而增加了維護或更換的成本。

科學家們着手開發一種新方法來評估混凝土的劣化率。目前的方法是基於混凝土表面裂縫寬度和簡單的化學測試。然而，它只給出了破壞程度的不完整畫面。科學家們在他們的實驗中碰巧注意到，當商業水泥跟水混合時會產生一種奇怪的氣味。他們假設這種氣味是由有機物產生的，並且對有機物對混凝土變質的影響展開了研究。

科學家們開發了一維暫態水分滲透裝置以精確重現混凝土結構和瀝青路面在實驗室24小時內暴露的現場環境條件。當跟CT掃描相結合時，該方法可用於評估損傷的精確程度。科學家們測試了自1960年以來來自日本的各種瀝青樣品，另外他們還測試了來自世界各地的一些混凝土樣本並使用了一個120年曆史的混凝土樣本作為參考。

科學家們指出，現代混凝土結構和瀝青路面中存在多種來源的有機分子：鄰苯二甲酸鹽、柴油尾氣顆粒物、表面活性劑和擋風玻璃清洗液。這些分子要麼是在生產過程中引入的要麼是從環境中吸收，它們會導致混凝土結構和瀝青路面迅速惡化。

在水泥中存在的有機物中，鄰苯二甲酸鹽比磷酸鹽和AE減水劑對水泥劣化的影響最大。水中的有機物加速了瀝青路面的劣化。科學家們還表明，裂縫的寬度和長度是混凝土損傷的最佳決定因素，而非晶化的形成程度是混凝土劣化的最佳決定因素。他們相信，他們的發現可以用於開發新配方以用於耐久的混凝土結構和瀝青路面。