Mundu osoan erabiltzen den oinarrizko eraikuntza-materiala izanik, zementua askotariko kondizio fisiko nahiz meteorologikotan egon ohi da, hala nola muturreko tenperatura eta hezetasunetan, presio handietan eta abar. -80 ºC-tan egon daiteke zementua, Antartidako base zientifikoetan, adibidez, edo ehunka graduko tenperaturan, bero-iturrietatik hurbil edo suteetan, esate baterako.

Hezetasunaren eta tenperaturaren gorabehera horiek zementuaren osagai den ura lurruntzea edo izoztea eragiten dute, eta horrek tentsioak sortzen ditu, baita mikrohausturak ere, zementuaren barruan. Zementuaren poro txikienetan dagoen urak horrelako fenomenoen aurrean nola erantzuten duen karakterizatzea "garrantzitsua da oso, uraren zati handi bat, % 30 inguru, barrunbe txiki horietan baitago, eta, hortaz, hein handi batean baldintzatzen baititu materialaren bukaerako propietateak", azaldu du Hegoi Manzanok, UPV/EHUko Materia Kondentsatuaren Fisika saileko ikertzaileak. Hark egin du azterketa, Japoniako Tohoku Unibertsitateko ikerketa-talde batekin elkarlanean.

Nanometro bat inguru besterik ez duten poroetan dagoen uraren portaera esperimentazio bidez aztertzea zer zaila den kontuan hartuta, simulazio molekularreko metodoetara jo zuten ikertzaileek. "Zementua osatzen duten atomoen arteko elkarrekintzak "imitatzen" dituzte, eta, hala, jakin dezakegu zer portaera izango duten denek batera, eta zer propietate eragingo dituzten elkarrekintza horiek", argitu du. Aztertutako tenperatura-tartea -170 ºC eta 300 ºC artekoa izan zen.

Tentsioak bi muturretan

Simulazioetan lortutako emaitzetan ikusi ahal izan zutenez, bi tenperatura-muturretan "bolumen-aldaketa handiak gertatzen dira, uraren fisikaren eraginez. Guztiz kontrako efektuak tarteko, ondorio berdinetara iritsi ginen", dio. Tenperatura altuetan, ura lurrundu eta poroetatik desagertzen da. Kondizio horietan, materialak berak eragiten duen presioak poroak kolapsatzea eragin dezake, eta mikrohausturak sortzea. Kasu bereziki larrietan, materiala bera ere kolapsa liteke.

Kontrako egoeran, tenperatura baxu-baxuetan, berriz, ura izoztu egiten da, eta, ondorioz, zabaldu. "Kondizio horietan, nabarmentzekoa da ur izoztuak ez duela izotzik sortzen, ez baitu  horretarako lekurik; hain barrunbe txikietan egonda, ur-molekulek ez dute aukerarik izotzaren kristal-egitura hartzeko", adierazi du. Baina hedatu, hedatzen da, eta hori nahikoa da zementuan tentsioak sortzeko, eta, aurreko kasuan bezala, mikrohausturak eragiteko.

Ikerketa horretan lortutako informazioa baliagarria izan daiteke "muturreko tenperaturak dauden lekuetan egin beharreko azpiegituren zementuaren formulazioa doitzeko. Demagun petrolio-enpresa bat: zementuan sor daitezkeen tentsio eta indarrak ezagututa, diseinuan zenbait faktore aldatu ahal izango lituzkete, hala nola zementuari eransten dizkieten gehigarriak, petrolio-hobietan zementuan gerta daitezkeen espantsio edo kolapsoak orekatzeko. Horixe izango litzateke lan honen aplikazio ideala", esan du Manzanok.

Informazio osagarria

Hegoi Manzano Moro Kimika Zientzietan doktorea da, eta Lan Kontratudun Bitarteko Irakasle gisa ari da UPV/EHUko Materia Kondentsatuaren Fisikako sailean. Egindako lana Japoniako Tohoku Unibertsitateko Patrick A. Bonnaud ikertzailearekin duen lankidetzaren emaitza izan da.

Erreferentzia bibliografikoa

P. A. Bonnaud, H. Manzano, R. Miura, A. Suzuki, N. Miyamoto, N. Hatakeyama, A. Miyamoto. Temperature Dependence of Nanoconfined Water Properties: Application to Cementitious Materials. J. Phys. Chem. C, 2016, 120 (21), pp 11465–11480.  DOI: 10.1021/acs.jpcc.6b00944. Publication Date (Web): May 10, 2016