Wetenschappers hebben onthuld dat de achteruitgang van moderne beton- en asfaltconstructies te wijten is aan de aanwezigheid van sporen van organisch materiaal in deze constructies.

Cement en asfalt zijn essentieel voor moderne bouwmaterialen; cement wordt gebruikt voor de constructie van verschillende gebouwen en constructies, terwijl asfalt voornamelijk wordt gebruikt voor snelwegen en start- en landingsbanen. Ze worden al sinds de jaren 1800 op grote schaal voor deze doeleinden gebruikt. Er is waargenomen dat moderne betonconstructies en asfaltconstructies veel sneller verslechteren dan historische constructies, maar de reden voor dit fenomeen was onbekend.

Een team van wetenschappers van zes instellingen, waaronder Akihiro Moriyoshi, Emeritus hoogleraar Hokkaido Universiteit, hebben aangetoond dat de aanwezigheid van sporenhoeveelheden organisch materiaal in moderne betonconstructies en asfaltverhardingen de achteruitgang van deze constructies veroorzaakt. Hun bevindingen, waaronder nieuwe methoden om achteruitgang te beoordelen, werden gepubliceerd in het tijdschrift PLOS EEN .

De aantasting van moderne betonconstructies en asfaltverhardingen is een groot probleem. De kenmerken die tot achteruitgang leiden zijn onder meer scheuren, desaggregatie (afbraak in fijn wit poeder) en delaminatie (scheiding in lagen). Deze verslechterde structuren zijn onveilig voor hun beoogde doeleinden; snelle achteruitgang vermindert de verwachte levensduur van constructies, waardoor de kosten voor onderhoud of vervanging toenemen.

De wetenschappers wilden een nieuwe methode ontwikkelen om de mate van aantasting van beton te beoordelen. De huidige methode is gebaseerd op de breedte van oppervlaktescheuren in beton en een eenvoudige chemische test; echter, het geeft slechts een onvolledig beeld van de omvang van de schade. Tijdens hun experimenten, de wetenschappers merkten toevallig op dat er een vreemde geur ontstond toen commercieel cement werd gemengd met water. Ze veronderstelden dat organische stof verantwoordelijk was voor de geur, en onderzocht het effect dat het heeft op de aantasting van beton.

De wetenschappers ontwikkelden het eendimensionale transiënte vochtpermeatieapparaat om nauwkeurig de veldomgevingsomstandigheden te reproduceren waaraan betonconstructies en asfaltverhardingen worden blootgesteld, in het laboratorium, over een periode van 24 uur. In combinatie met CT-scans, deze methode kan worden gebruikt om de precieze omvang van de schade te evalueren. Ze testten een verscheidenheid aan asfaltmonsters uit Japan die teruggingen tot 1960; ook werden een aantal betonmonsters uit de hele wereld getest, en een 120 jaar oud betonmonster werd als referentie gebruikt.

De wetenschappers toonden aan dat er een aantal organische moleculen zijn, uit verschillende bronnen, aanwezig in moderne betonconstructies en asfaltverhardingen:ftalaten, diesel uitlaatdeeltjes, oppervlakteactieve stoffen, en ruitensproeiervloeistoffen. Deze moleculen worden ofwel geïntroduceerd tijdens het productieproces - de inhoud van ftalaten, fosfaatverbindingen, en AE-waterreducerende middelen die aanwezig zijn in commercieel verkrijgbare cementen zijn 0,0012%, 0,12%, en 0,25%, respectievelijk - of geabsorbeerd uit de omgeving, en snelle verslechtering van betonconstructies en asfaltverhardingen veroorzaken.

Van de organische stof die aanwezig is in cement, ftalaten hebben het grootste effect op aantasting, meer dan fosfaten en AE-waterreducerende middelen. Organische stof in water versnelt de achteruitgang van asfaltverhardingen. De wetenschappers toonden ook aan dat de scheurbreedte en -lengte de beste bepalende factor is voor betonschade, terwijl de mate van vorming van amorfisatie de beste bepalende factor is voor achteruitgang. Ze zijn van mening dat hun bevindingen kunnen worden gebruikt om nieuwe formuleringen te ontwikkelen voor duurzame betonconstructies en asfaltverhardingen.