Extrema temperaturer, regn, exponering för frätande ämnen – alla dessa miljöfaktorer bidrar till nedbrytningen av betong. Specifikt, en gas som finns i vår miljö, kallad svavelväte, blir till svavelsyra, ett frätande ämne, i kombination med regnvatten.

I en ny studie publicerad i EPJ B , Matthew Lasich från Mangosuthu University of Technology, Durban, Sydafrika, undersöker de negativa konsekvenserna av adsorptionen av naturgasbeståndsdelar som finns i vår miljö – och blandningar av flera sådana gaser – till ett av materialen som utgör betong:cementhydrat. Lasich fann att bevarandet av betonginfrastruktur från de korrosiva effekterna skulle kräva en förbehandling riktad mot adsorptionsställena i cementhydrat, där majoriteten av vätesulfidmolekylerna blir fästa. Dock, detta tillvägagångssätt kan visa sig vara svårt på grund av deras breda spridning.

Det som gör betong sårbar för naturgasadsorption är dess porösa natur. Dess struktur består av en cementmatris som binder samman aggregat av sandpartiklar. I den här studien, författarna utför en analys i nanoskala baserad på Monte Carlo-simulering för att efterlikna migrationen av gasmolekyler in i cementhydratstrukturen.

De registrerade först adsorptionsnivån över olika temperaturer för metan, etan, eten, och etyn för att bestämma upptaget av varje gasart i cementhydrat. Detta gjorde det möjligt för dem att studera effekten av molekylstorlek och molekylform på sorptionen av gaser i cementhydrat. De utförde sedan en liknande analys för naturgasbeståndsdelar inklusive kväve, koldioxid, och, viktigast, vätesulfid.

Deras simuleringar tyder på att en specifik kombination av molekylstorlek och ytarea krävs för bra upptag i cementhydrat. Även om svavelväte adsorberades mest fördelaktigt av alla gaser som beaktades i denna studie, etyn adsorberas mer fördelaktigt än metan, trots att den är en "tyngre" molekyl, eftersom dess molekylära form lämpade sig bättre för uppgiften.