Apa yang terdengar seperti komedi slap-stick sebenarnya adalah sains yang kukuh. Dengan banyak masa depan manusia yang merangkumi ruang yang merangkumi habitat, struktur lain, dan kehadiran tetap di Bulan dan Marikh, pencampuran konkrit di angkasa adalah perniagaan yang serius. NASA mempunyai program kajian yang disebut MICS, (Microgravity Investigation of Cement Solidification) yang meneliti bagaimana kita dapat membina habitat atau struktur lain dalam mikrograviti.
Beton adalah bahan yang paling banyak digunakan di Bumi, tidak termasuk air. Ia lebih banyak digunakan daripada kayu. Ia juga sudah lama wujud
Selain dari kualiti penebatnya, konkrit juga dapat memberikan perlindungan dari radiasi, dan kekuatan strukturnya memberikan perlindungan dari dampak meteorit. Walaupun bukan satu-satunya pilihan untuk membina struktur, ia mungkin akan memainkan peranan. Ini akhirnya menjadi bahan penting kerana hanya simen itu sendiri, bukan aggregrate atau air, yang perlu diangkut.
Sebagai sebahagian daripada MICS, dan kajian berkaitan yang disebut MVP Cell-05, NASA dan Pennsylvania State University bekerjasama dengan angkasawan di ISS untuk mencampurkan konkrit. Sifat-sifat konkrit di Bumi dapat difahami dengan baik, tetapi mikrograviti menunjukkan keadaan yang lain. Hasilnya diterbitkan dalam Frontiers in Materials, dan berjudul, "Kesan Mikrograviti Terhadap Pembangunan Mikrostruktur Tri-kalsium Silikat (C3S) Tampal. "
"Eksperimen kami tertumpu pada pasta simen yang menyatukan konkrit."
Aleksandra Radlinska, Penyiasat Utama untuk MICS.
Beton itu sendiri adalah campuran aggregrate, yang terdiri dari pasir, kerikil, dan batu, dipegang bersama dengan simen, yang terdapat dalam dua jenis: simen Portland atau simen geopolimer. Gabungkan semuanya dengan air, dalam bahagian yang betul, campurkan, dan bentuknya, dan apabila ia menyembuhkan atau mengeras dengan betul, ia adalah bahan yang sangat kuat. Itulah sebabnya beberapa struktur kuno seperti saluran air Rom, yang sebahagiannya dibuat dengan konkrit, masih berdiri.
Walaupun terdapat di mana-mana di dunia moden kita, masih ada banyak saintis yang tidak tahu bagaimana ia berfungsi. Tetapi mereka tahu bahawa ketika mengeras, ia membentuk kristal yang saling bertautan, dan dengan pasir dan kerikil, memberikan kekuatan konkrit. Para saintis ingin mengetahui lebih lanjut mengenai bagaimana itu berlaku dalam mikrograviti.
"Eksperimen kami difokuskan pada pasta simen yang menyatukan konkrit. Kami ingin mengetahui apa yang tumbuh di dalam konkrit berasaskan simen apabila tidak ada fenomena yang didorong oleh graviti, seperti pemendapan, ”kata Aleksandra Radlinska, Penyelidik Utama MICS dan MVP Cell-05.
Mengenai mikrograviti, Radlinska mengatakan, "Ini dapat mengubah penyebaran struktur mikro kristal, dan akhirnya sifat material."
"Apa yang kami dapati dapat membawa kepada peningkatan konkrit baik di angkasa dan di Bumi," tambah Rudlinska. "Oleh kerana semen digunakan secara meluas di seluruh dunia, bahkan peningkatan kecil dapat memberikan dampak yang luar biasa."
Nisbah air, agregat, dan konkrit yang diperlukan untuk menghasilkan konkrit dengan sifat tertentu dapat difahami dengan baik di Bumi. Tetapi bagaimana dengan Bulan? Ia hanya mempunyai graviti Bumi 1/6. Atau Marikh, yang mempunyai lebih daripada 1/3 graviti Bumi. Eksperimen ini dirancang untuk menjelaskan persoalan ini.
Dalam eksperimen MICS, angkasawan mempunyai sebilangan paket serbuk simen, yang mereka tambahkan air. Kemudian mereka menambahkan alkohol ke sebilangan paket pada masa yang berlainan, untuk menghentikan penghidratan.
Dalam eksperimen kedua, MVP Cell-05, angkasawan juga menambahkan air ke dalam paket simen, tetapi mereka menggunakan pemusat pada ISS untuk mensimulasikan graviti yang berbeza, termasuk graviti Martian dan Lunar. Sampel dari kedua eksperimen itu dikembalikan ke Bumi untuk dianalisis.
Penyelidik Utama untuk MVP Cell-05 ialah Richard Grugel. Dia berkata, "Kami sudah melihat dan mendokumentasikan hasil yang tidak dijangka."
Percubaan menunjukkan bahawa konkrit yang dicampurkan dalam graviti mikro telah meningkatkan keliangan mikro. Terdapat gelembung udara dalam sampel graviti mikro yang tidak terdapat dalam sampel graviti Bumi. Itu kerana daya tarikan. Di Bumi, gelembung udara akan naik ke puncak, dan sebenarnya konkrit kadang-kadang bergetar secara mekanikal sebelum menyembuhkan hanya untuk membantu mengeluarkan gelembung udara, yang dapat melemahkan konkrit.
Kedua-dua sampel MICS dan MVP Cell-05 menunjukkan penghabluran yang lebih besar daripada sampel tanah. Mikroporositi 20% lebih besar dalam sampel mikrograviti membolehkan lebih banyak ruang untuk penghabluran, dan kristal yang lebih besar, yang semestinya akan menghasilkan lebih banyak kekuatan. Tetapi mikroporositi yang lebih besar dalam sampel mikrograviti juga menghasilkan konkrit yang kurang padat, yang bermaksud konkrit yang lebih lemah. Ukuran mikropori dalam sampel mikrograviti juga satu urutan besarnya lebih besar daripada sampel tanah.
Konkrit mikrograviti mempunyai pemendapan yang lebih sedikit, yang bermaksud bahawa zarah agregat kecil tidak menetap ke dasar semasa pengerasan, tetapi tersebar lebih sekata melalui konkrit. Itu bermaksud konkrit lebih seragam, yang boleh mempengaruhi kekuatan.
Ini adalah kajian awal konkrit mikrograviti. Tidak ada ujian kekuatan yang dilakukan pada sampel yang sangat kecil, jadi kesimpulan mengenai kekuatan lebih awal. Tetapi ia menunjukkan beberapa sifat yang sangat berbeza antara konkrit 1G dan konkrit mikrograviti, yang pasti akan diterokai di masa hadapan.
"Peningkatan keliangan mempunyai kaitan langsung dengan kekuatan bahan, tetapi kita masih belum mengukur kekuatan bahan yang terbentuk di ruang," kata Radlinska dalam wawancara dengan designboom.
Lagi:
- Kajian: Kesan Mikrograviti Terhadap Pembangunan Mikrostruktur Tri-kalsium Silikat (C3S) Tampal
- Sciencecast NASA: Meningkat Tempat Kami di Angkasa
- Kajian: Produk penghidratan C3A, C3S dan simen Portland di hadapan CaCO3
- designboom: Angkasawan NASA meneroka apa yang berlaku pada konkrit apabila dicampurkan di angkasa
- Persatuan Simen Portland: Simen dan Konkrit
- Persatuan Angkasa Negara: Beton: Bahan Berpotensi untuk Stesen Angkasa
