Apa yang terdengar seperti slt-stick comedy shtick sebenarnya adalah sains yang solid. Dengan begitu banyak masa depan umat manusia di luar angkasa yang melibatkan habitat, struktur lain, dan keberadaan permanen di Bulan dan Mars, mencampur beton di ruang angkasa adalah urusan serius. NASA memiliki program studi yang disebut MICS, yang menyelidiki bagaimana kita dapat membangun habitat atau struktur lain dalam gayaberat mikro.
Beton adalah bahan yang paling banyak digunakan di Bumi, tidak termasuk air. Ini lebih banyak digunakan daripada kayu. Ini juga sudah ada sejak lama.
Selain kualitas insulatifnya, beton juga dapat memberikan perlindungan dari radiasi, dan kekuatan strukturalnya memberikan perlindungan dari dampak meteorit. Meskipun itu bukan satu-satunya pilihan untuk membangun struktur, kemungkinan akan memiliki peran untuk dimainkan. Ini bisa menjadi bahan penting karena hanya semen itu sendiri, bukan agregat atau air, yang perlu diangkut.
Sebagai bagian dari MICS, dan studi terkait yang disebut MVP Cell-05, NASA dan Pennsylvania State University bekerja sama dengan para astronot di ISS untuk mencampur beton. Properti beton di Bumi dipahami dengan baik, tetapi gayaberat mikro menghadirkan kondisi yang berbeda. Hasilnya diterbitkan dalam Frontiers in Material, dan berjudul, "Efek Microgravity pada Pengembangan Mikrostruktur Tri-kalsium Silikat (C3S) Tempel. "
"Eksperimen kami difokuskan pada pasta semen yang menyatukan beton."
Aleksandra Radlinska, Penyelidik Utama untuk MICS.
Beton itu sendiri adalah campuran agregat, yang terdiri dari pasir, kerikil, dan batu, disatukan dengan semen, yang datang dalam dua jenis: semen Portland atau semen geopolimer. Gabungkan semuanya dengan air, dalam proporsi yang tepat, campur, dan bentuk itu, dan ketika itu menyembuhkan atau mengeras dengan baik, itu adalah zat yang sangat kuat. Itu sebabnya beberapa struktur kuno seperti saluran air Romawi, yang sebagian dibuat dengan beton, masih berdiri.
Meskipun ada di mana-mana di dunia modern kita, masih ada banyak ilmuwan yang tidak tahu cara kerjanya. Tetapi mereka tahu bahwa ketika mengeras, itu membentuk kristal yang saling terkait, dan dengan pasir dan kerikil, memberi kekuatan pada beton. Para ilmuwan ingin tahu lebih banyak tentang bagaimana hal itu terjadi dalam gayaberat mikro.
“Percobaan kami difokuskan pada pasta semen yang menyatukan beton. Kami ingin tahu apa yang tumbuh di dalam beton berbasis semen ketika tidak ada fenomena yang didorong oleh gravitasi, seperti sedimentasi, ”kata Aleksandra Radlinska, Investigator Utama untuk MICS dan MVP Cell-05.
Mengenai gayaberat mikro, Radlinska berkata, "Itu bisa mengubah distribusi struktur mikro kristal, dan pada akhirnya sifat material."
“Apa yang kami temukan dapat mengarah pada peningkatan beton baik di ruang maupun di Bumi,” tambah Rudlinska. "Karena semen digunakan secara luas di seluruh dunia, bahkan perbaikan kecil dapat memiliki dampak yang luar biasa."
Rasio air, agregat, dan beton yang dibutuhkan untuk menghasilkan beton dengan sifat-sifat spesifik dipahami dengan baik di Bumi. Tapi bagaimana dengan di Bulan? Ini hanya memiliki 1/6 gravitasi Bumi. Atau Mars, yang memiliki lebih dari 1/3 gravitasi Bumi. Percobaan dirancang untuk menjelaskan pertanyaan ini.
Dalam percobaan MICS, para astronot memiliki sejumlah paket bubuk semen, yang mereka tambahkan air. Kemudian mereka menambahkan alkohol ke beberapa paket pada waktu yang berbeda, untuk menghentikan hidrasi.
Dalam percobaan kedua, MVP Cell-05, astronot juga menambahkan air ke paket semen, tetapi mereka menggunakan centrifuge pada ISS untuk mensimulasikan gravitasi yang berbeda, termasuk gravitasi Mars dan Lunar. Sampel dari kedua percobaan dikembalikan ke Bumi untuk dianalisis.
Investigator Utama untuk MVP Cell-05 adalah Richard Grugel. Dia berkata, "Kami sudah melihat dan mendokumentasikan hasil yang tidak terduga."
Eksperimen menunjukkan bahwa campuran beton dalam gravitasi mikro telah meningkatkan porositas mikro. Ada gelembung udara dalam sampel gravitasi mikro yang tidak ada dalam sampel gravitasi bumi. Itu karena daya apung. Di Bumi, gelembung udara akan naik ke atas, dan pada kenyataannya beton kadang-kadang bergetar secara mekanik sebelum menyembuhkan hanya untuk membantu mengusir gelembung udara, yang dapat melemahkan beton.
Sampel MICS dan MVP Cell-05 menunjukkan kristalisasi yang lebih besar daripada sampel tanah. Microporosity 20% lebih besar dalam sampel gayaberat mikro memungkinkan lebih banyak ruang untuk kristalisasi, dan kristal yang lebih besar, yang seharusnya menciptakan kekuatan lebih. Tetapi mikroporositas yang lebih besar dalam sampel gayaberat mikro juga menghasilkan beton yang kurang padat, yang berarti beton yang lebih lemah. Ukuran mikropori dalam sampel gayaberat mikro juga satu urutan besarnya lebih besar dari sampel tanah.
Beton gayaberat mikro memiliki sedimentasi yang lebih sedikit, yang berarti bahwa partikel agregat kecil tidak mengendap di dasar selama pengerasan, tetapi tersebar lebih merata melalui beton. Itu artinya beton lebih seragam, yang bisa memengaruhi kekuatan.
Ini adalah studi awal ke beton dalam gayaberat mikro. Tidak ada tes kekuatan yang dilakukan pada sampel yang sangat kecil, sehingga kesimpulan tentang kekuatan adalah prematur. Tapi itu menunjukkan beberapa sifat yang sangat berbeda antara beton 1G dan beton gayaberat mikro, yang tidak diragukan lagi akan dieksplorasi di masa depan.
"Peningkatan porositas memiliki pengaruh langsung pada kekuatan material, tetapi kami belum mengukur kekuatan material yang dibentuk ruang," kata Radlinska dalam sebuah wawancara dengan designboom.
Lebih:
- Studi: Pengaruh Microgravity pada Pengembangan Mikrostruktur Tri-calcium Silikat (C3S) Tempel
- Sciencecast NASA: Menyemen Tempat Kami di Luar Angkasa
- Studi: Produk hidrasi C3A, C3S dan Portland semen di hadapan CaCO3
- designboom: NASA astronot mengeksplorasi apa yang terjadi pada beton ketika bercampur di ruang angkasa
- Asosiasi Semen Portland: Semen dan Beton
- Perhimpunan Antariksa Nasional: Beton: Bahan Potensial untuk Stasiun Luar Angkasa
