Terwijl je hond je het blokje om sleept voor zijn ochtendwandeling, je denkt waarschijnlijk niet aan de wonderen van het trottoir in de buurt. Maar dat beton is best mooi. Naast water, het is het meest gebruikte materiaal op aarde. In de toekomst, beton kan net zo nuttig zijn buiten de planeet - wanneer mensen een permanente basis op de maan bouwen. Ze hebben stevige spullen nodig die bombardementen van zonnestraling en meteorieten kunnen doorstaan. Niemand wil een barst in hun maanbasis!

De sleutel tot het concreet maken van 'buitenaards' kan zijn om het te bestuderen … niet van deze wereld. Om precies dat te doen, hebben twee experimenten plaatsgevonden aan boord van het International Space Station (ISS). De Microgravity Investigation of Cement Solidification (MICS) en Multi-use Variable-g Processing Facility (MVP Cell-05). Onderzoekers van de Pennsylvania State University en NASA's Marshall Space Flight Center analyseren de resultaten van de studies.

Beton is een mengsel van zand, grind, en rotsen aan elkaar 'gelijmd' door cementpasta gemaakt van water en cementpoeder. En het is niet zo alledaags als het lijkt. Onder de oppervlakte, het is vrij ingewikkeld. Wat daar gebeurt, is de sleutel tot zijn sterkte en duurzaamheid. Toch begrijpen wetenschappers nog steeds niet alle details van de chemie en microscopische structuur van beton. Verwerkingsmethoden zijn niet 'in steen gebeiteld'; er is genoeg ruimte voor verbetering.

Aleksandra Radlinska, Hoofdonderzoeker voor beide experimenten, zegt, "Onze experimenten zijn gericht op de cementpasta die het betonmengsel bij elkaar houdt. We willen weten wat er in op cement gebaseerd beton groeit als er geen door zwaartekracht aangedreven fenomeen is, zoals sedimentatie."

Het begint allemaal wanneer water aan het cement wordt toegevoegd. Om het heel simpel te zeggen, de moleculaire structuur van het cement verandert wanneer de cementkorrels oplossen.

Radlinska legt uit, "Als de 'oude' moleculen oplossen, calciumsilicaathydraat en calciumhydroxide beginnen te kristalliseren."

Ontelbare van deze kleine kristallen vormen zich door het mengsel heen, met elkaar en met de andere concrete ingrediënten in elkaar grijpend, zoals grind. De ISS-experimenten onderzoeken hoe dit allemaal in de ruimte verloopt.

Radlinska zegt, "Het zou de verdeling van de kristallijne microstructuur kunnen veranderen, en uiteindelijk de materiaaleigenschappen."

De verhouding van het water/cementpoeder is van cruciaal belang om de betoncomponenten effectief te laten combineren en om de sterkte en duurzaamheid van het uiteindelijke beton te bepalen. Moet deze verhouding anders zijn op de maan, waar de zwaartekracht ongeveer 1/6 van die van de aarde is? Dat is het soort vraag waar de experimenten licht op zullen werpen.

Voor het MICS-experiment, astronauten voegden water toe aan een reeks pakjes met droog cementpoeder, voegde vervolgens alcohol toe aan sommige pakketten om het hydratatieproces op bepaalde tijden te stoppen. Voor MVP Cell-05, astronauten hebben ook droog cement gehydrateerd, maar voor dit experiment gebruikten ze een centrifuge aan boord van het ISS om de zwaartekracht op een aantal sterktes te simuleren, inclusief maanzwaartekracht en Martiaanse zwaartekracht. Voor beide experimenten de monsters werden teruggestuurd naar de aarde voor analyse.

"We zien en documenteren nu al onverwachte resultaten, " zegt Richard Grugel van Marshall, co-hoofdonderzoeker voor MVP Cell-05.

Radlinska voegt toe, "Wat we vinden zou kunnen leiden tot verbeteringen in beton, zowel in de ruimte als op aarde. Aangezien cement over de hele wereld op grote schaal wordt gebruikt, zelfs een kleine verbetering kan een enorme impact hebben."

Misschien krijgen we zelfs betere trottoirs om onze honden uit te laten.