最後に、コンクリートが微視的レベルでどのように動作するかを理解します

現代の都市では、あらゆる場所にコンクリートがあります。ですから、少なくとも今まで、それが巨大な構造を構築することを信頼しているという事実にもかかわらず、それが微視的レベルでどのように機能するかを私たちは本当に理解していないと聞いて驚くかもしれません。

まず、レシピ。コンクリートは、水、砂利、砂、セメント粉末で構成されています。混合物が乾くと、セメント水和物(CSH)と呼ばれる化合物がロット全体を接着します。しかし、これまで知られていないのは、それがどのように行われるかです。結果は、金属や石のような連続した材料、または非常にぴったりとはまる粒子の集合体のようなものですか?

これは、MITの土木環境工学科の研究者が理解しようとしている質問です。彼らは、おそらく予想通り、答えは「両方のビット」として最もよく要約されることを発見しました。

材料は個別の粒子で構成されていますが、それらのサイズ分布は、すべてのギャップが小さな粒子で埋められるようなものであることがわかります。「その間に収まる小さな粒子をいつでも見つけることができます」と、研究者の1人であるRolandPellenqはプレスリリースで説明しています。言い換えれば、あなたが見ているギャップのサイズに関係なく、スペースを埋めるセメント水和物粒子があります。したがって、事実上、それは材料の連続的な塊と見なすことができます。

しかし、あります。そのように構成された材料は、最小エネルギーの永続的な状態に落ち着くことができないため、真の連続材料になることはありません。潜在的により完全な構造に自分自身を並べ替えようとする方法は常にあります。これは、たとえば、結晶構造が物理法則に正確に従う金属とは異なります。研究者によると、コンクリートが時間の経過とともにクリープする原因となるのはこの現象です。結果は、全米科学アカデミーの議事録に掲載されています。

チームは、この調査結果により、特定の作業の設計要件に合わせてコンクリートをより適切に調整するための新しい方法(より硬く、より弾力性があり、より強く、より耐久性がある)を調査できることを期待しています。そして、私たちの残りの部分にとっては、専門家がミクロレベルとマクロレベルでコンクリートがどのように動作するかを理解していることを知っているので、少なくとも安心できます。

[ MIT経由のPNAS ]

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