日本核电站墙壁中发现使混凝土变得更坚固的矿物质

根据研究人员名古屋大学的研究表明，铝质托贝莫里石的形成使工厂墙壁的强度增加了其设计强度的三倍以上，随后数年全面运行。这些发现可以帮助科学家开发出更坚固、更环保的混凝土。

名古屋大学环境工程师Ippei Maruyama说:“我们发现水泥水合物和岩石形成矿物的反应方式与罗马混凝土的反应相似，极大地增加了核电站墙壁的强度。”

研究表明，用于建造海洋屏障的罗马混凝土已经成功存活了2000多年，因为海水溶解了混合物中的火山灰，导致铝质托拜莫里石的形成。由于铝托贝莫来石是一种晶体，它使混凝土在化学上更稳定，更坚固。

然而，专家们表示，将铝托伯莫里石直接纳入现代混凝土是很困难的。虽然科学家们已经在实验室中制造出了这种矿物，但它仍需要在70°C以上的温度下进行测试。另一方面，实验室实验表明，高温环境对混凝土强度有害，这导致相关法规将其使用限制在65°C以下。

Maruyama和他的同事们发现，当温度保持在40-55°C长达16.5年的时候，核反应堆的混凝土壁上就会形成含铝的托伯莫里石。铝质托伯莫里石样本取自于1976年至2009年运营的日本滨冈核电站。

深入分析表明，反应堆非常厚的壁能够保持水分。用于制造混凝土的矿物质在这种水的存在下发生反应，增加了硅和铝离子的可用性以及墙壁的碱含量。这最终导致了铝质tobermorite的形成。

Maruyama解释说:“我们对混凝土的理解是基于在实验室时间尺度上进行的短期实验。“但真正的混凝土结构让我们对长期使用有了更多的了解。”

Maruyama和他的同事们试图使混凝土更耐用，更环保。用于混凝土制造的水泥产生了近10%的人为二氧化碳排放，因此该团队正在寻求生产更环保的混合物，同时仍能满足坚固混凝土结构的标准化要求。