Ένα νέο μοντέλο του ETH Zurich έρχεται να ανατρέψει τον τρόπο με τον οποίο αξιολογείται η αντοχή του σκυροδέματος, δείχνοντας ότι δεν είναι μόνο η σύνθεση του υλικού που determines πόσο γρήγορα θα αρχίσει να διαβρώνεται ο οπλισμός, αλλά κυρίως το νερό που παγιδεύεται στο εσωτερικό του. Σε υγρό σκυρόδεμα, ο χάλυβας μπορεί να σκουριάζει έως και 100 φορές ταχύτερα από ό,τι σε ξηρές συνθήκες.
Η ανακάλυψη μπορεί να έχει ιδιαίτερη σημασία για τη νέα γενιά σκυροδεμάτων χαμηλών εκπομπών CO₂, τα οποία θεωρούνται κρίσιμα για τη μείωση του περιβαλλοντικού αποτυπώματος των κατασκευών, αλλά ενδέχεται να συμπεριφέρονται διαφορετικά ανάλογα με το κλίμα στο οποίο χρησιμοποιούνται.
Η ερευνητική ομάδα του ETH Zurich ανέπτυξε ένα μοντέλο που αξιοποιεί πραγματικά δεδομένα από τις καιρικές συνθήκες για να προβλέψει πώς μεταβάλλεται η υγρασία στο εσωτερικό του σκυροδέματος και πόσο γρήγορα μπορεί, ως αποτέλεσμα, να ξεκινήσει και να προχωρήσει η διάβρωση του χαλύβδινου οπλισμού.
Η υγρασία είναι ο καθοριστικός παράγοντας
Το σκυρόδεμα προστατεύει φυσιολογικά τον χαλύβδινο οπλισμό που βρίσκεται στο εσωτερικό του. Όμως αυτή η προστασία μπορεί να χαθεί όταν το διοξείδιο του άνθρακα της ατμόσφαιρας εισχωρεί σταδιακά στο υλικό.
Η διαδικασία αυτή, γνωστή ως ενανθράκωση, μεταβάλλει τη χημική σύσταση του σκυροδέματος και μπορεί να μειώσει την αλκαλικότητά του. Όταν η ζώνη ενανθράκωσης φτάσει μέχρι τον οπλισμό, ο χάλυβας χάνει σε μεγάλο βαθμό το προστατευτικό περιβάλλον που τον εμποδίζει να διαβρωθεί.
Από εκεί και πέρα, όμως, υπάρχει ένας παράγοντας που μέχρι σήμερα δεν αποτυπωνόταν επαρκώς στα πρότυπα: πόσο γρήγορα προχωρά η διάβρωση μετά την απώλεια της προστασίας.
Και εδώ η υγρασία φαίνεται να κάνει τη μεγάλη διαφορά.
Σύμφωνα με την Cristhiana Albert του Institute for Building Materials του ETH Zurich, ο χάλυβας μπορεί να διαβρώνεται έως και 100 φορές ταχύτερα σε υγρό σκυρόδεμα σε σύγκριση με ξηρό σκυρόδεμα.
Τρία διαφορετικά μείγματα, τέσσερις διαφορετικές πραγματικότητες
Για να δοκιμάσουν το μοντέλο, οι ερευνητές εξέτασαν τρία διαφορετικά μείγματα σκυροδέματος και τα αξιολόγησαν με βάση τις κλιματικές συνθήκες.
Ένα μοντέλο που κοιτάζει το κλίμα και όχι μόνο το υλικό
Το σημαντικότερο πλεονέκτημα της νέας προσέγγισης είναι ότι συνδέει τη συμπεριφορά του σκυροδέματος με τις πραγματικές καιρικές συνθήκες που επικρατούν σε κάθε περιοχή. Αντί να αντιμετωπίζεται ένα κτίριο ως να βρίσκεται σε ένα γενικό και σταθερό «κλιματικό περιβάλλον», το μοντέλο λαμβάνει υπόψη τις μεταβολές της υγρασίας και της θερμοκρασίας με την πάροδο του χρόνου.
Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε πιο ακριβείς εκτιμήσεις της διάρκειας ζωής των κατασκευών και, κυρίως, να βοηθήσει στον σχεδιασμό σκυροδεμάτων χαμηλότερων εκπομπών CO₂ χωρίς να θυσιάζεται η ανθεκτικότητα.
Η ίδια συνταγή δεν ταιριάζει παντού
Τα αποτελέσματα από τη Ζυρίχη, το Μπέργκεν, τη Μανάους και τη Χουάιλαϊ δείχνουν ότι δύο κατασκευές από το ίδιο σκυρόδεμα μπορεί να έχουν εντελώς διαφορετική πορεία φθοράς, μόνο και μόνο επειδή βρίσκονται σε διαφορετικά κλίματα.
Για τους ερευνητές, αυτό σημαίνει ότι τα πρότυπα αξιολόγησης της ανθεκτικότητας θα πρέπει να εξετάζουν όχι μόνο το πόσο γρήγορα προχωρά η ενανθράκωση, αλλά και το πόσο έντονα επηρεάζεται η διάβρωση του οπλισμού από την υγρασία που ακολουθεί.
Η αλλαγή αυτή θα μπορούσε να αποδειχθεί ιδιαίτερα σημαντική καθώς η κατασκευαστική βιομηχανία στρέφεται σε υλικά με μικρότερο ανθρακικό αποτύπωμα.
Το επόμενο βήμα
Η νέα μέθοδος δεν αφορά μόνο το πώς θα κατασκευάζονται τα αυριανά κτίρια, αλλά και το πώς θα υπολογίζεται η πραγματική διάρκεια ζωής τους. Η δυνατότητα πρόβλεψης της διάβρωσης με βάση τοπικά δεδομένα καιρού μπορεί να επιτρέψει πιο στοχευμένη συντήρηση, καλύτερο σχεδιασμό και έγκαιρη παρέμβαση πριν η ζημιά στον οπλισμό γίνει σοβαρή.
Το βασικό συμπέρασμα είναι σαφές: η υγρασία δεν είναι ένας δευτερεύων παράγοντας στη γήρανση του σκυροδέματος. Μπορεί να καθορίσει πόσο γρήγορα θα περάσει μια κατασκευή από την απώλεια της προστασίας του οπλισμού στη σοβαρή διάβρωση.
Και σε μια εποχή όπου η ανάγκη για λιγότερο ρυπογόνα δομικά υλικά γίνεται ολοένα μεγαλύτερη, η πρόβλεψη του τρόπου με τον οποίο αυτά θα συμπεριφερθούν σε πραγματικές κλιματικές συνθήκες μπορεί να είναι το κλειδί ώστε το «πράσινο» σκυρόδεμα να γίνει όχι μόνο πιο φιλικό προς το περιβάλλον, αλλά και πραγματικά ανθεκτικό στον χρόνο.
www.worldenergynews.gr
