Extreme temperaturen, regenen, blootstelling aan bijtende stoffen - al deze omgevingsfactoren dragen bij aan de afbraak van beton. specifiek, een gas aanwezig in onze omgeving, waterstofsulfide genoemd, verandert in zwavelzuur, een bijtende stof, in combinatie met regenwater.

In een nieuwe studie gepubliceerd in EPJ B , Matthew Lasich van de Mangosuthu University of Technology, Durban, Zuid-Afrika, onderzoekt de nadelige gevolgen van de adsorptie van aardgasbestanddelen die in onze omgeving worden aangetroffen - en mengsels van verschillende van dergelijke gassen - in een van de materialen waaruit beton bestaat:cementhydraat. Lasich ontdekte dat voor het behoud van betonnen infrastructuur tegen de corrosieve effecten een voorbehandeling nodig is die gericht is op de adsorptieplaatsen in cementhydraat, waar de meeste waterstofsulfidemoleculen zich hechten. Echter, deze aanpak kan moeilijk blijken vanwege hun brede verspreiding.

Wat beton kwetsbaar maakt voor aardgasadsorptie is zijn poreuze karakter. De structuur bestaat uit een cementmatrix die aggregaten van zanddeeltjes aan elkaar bindt. In dit onderzoek, de auteurs voeren een analyse op nanoschaal uit op basis van Monte Carlo-simulatie om de migratie van gasmoleculen in de cementhydraatstructuur na te bootsen.

Ze registreerden eerst het adsorptieniveau over verschillende temperaturen voor methaan, ethaan, etheen, en ethyn om de opname van elke gassoort in cementhydraat te bepalen. Hierdoor konden ze het effect van moleculaire grootte en moleculaire vorm op de sorptie van gassen in cementhydraat bestuderen. Vervolgens voerden ze een vergelijkbare analyse uit voor aardgasbestanddelen, waaronder stikstof, kooldioxide, en, het belangrijkste, waterstofsulfide.

Hun simulaties suggereren dat een specifieke combinatie van moleculaire grootte en oppervlakte vereist is voor een goede opname in cementhydraat. Hoewel waterstofsulfide het gunstigst werd geadsorbeerd van alle gassen die in deze studie werden beschouwd, ethyn wordt gunstiger geadsorbeerd dan methaan, ondanks dat het een 'zwaarder' molecuul is, omdat de moleculaire vorm zich beter voor de taak leende.