Наступает необходимость строительства долговечной инфраструктуры на других планетах. Как только люди начнут отправляться на Луну и Марс, им понадобятся безопасные условия, в которых они будут находиться на протяжении всей миссии.
Учёные долго исследовали реакцию смешивания цемента с водой на Земле, однако всё ещё мало известно о том, как процесс гидратации протекает в космосе, где практически нет силы тяжести. Цель данного исследования — лучше понять сложный процесс твердения цемента при отсутствии силы тяжести.
Гидратация цемента происходит поэтапно — сначала цемент под воздействием воды густеет, а затем полученная смесь подвергается сложному процессу твердения. Этот процесс сопровождается сложными комбинациями аморфной и кристаллической фаз. Форма, объём и распределение вещества, которое формируется во время этих фаз, определяют свойства затвердевшего материала. При уменьшении силы тяжести твердение протекает по-другому, так как изменяется кристаллическая структура и, в конечном счёте, сам материал.
На первом этапе исследования учёные отправили 120 образцов на Международную космическую станцию. В каждом из пакетов с образцами было по два или три отделения, содержащих цемент и воду или цемент, воду и спирт (последний использовался для остановки реакции гидратации спустя заданный интервал времени). Сначала цемент смачивался водой, а затем начавшийся процесс гидратации обрывался добавлением спирта.
В серии экспериментов изменялись типы цемента, типы добавок, количество добавок, количество воды и время гидратации. Затем образцы были возвращены в Центр космических полётов им. Дж. Маршалла, а после этого доставлены в штат Пенсильвания, где в настоящее время учёные проводят новые испытания и дают образцам детальную характеристику.
На втором этапе учёные отправили на МКС 28 дополнительных образцов для исследования отличий в реакции гидратации при различных уровнях силы тяжести. В этот раз также смешали образцы из двух отсеков, а затем с помощью центрифуги имитировали силу тяжести Луны, Марса, а также силу тяжести, равную 0,7g.
По словам учёных, как только результаты будут получены, станет понятно, как использовать цемент в качестве строительного материала в космосе. Приобретённые знания также будут полезны для улучшения наземного производства цемента и бетона.
После получения лучшего представления о процессе гидратации традиционного портландцемента учёные планируют исследовать гидратацию материалов, наиболее часто встречающихся на Марсе. Хотя образцы настоящих марсианских материалов найти трудно, их можно воссоздать на основе химического состава образцов, протестированных марсоходами.
Источник: news.psu.edu
Перевод: Ольга Шатерникова