Gli scienziati hanno rivelato che il deterioramento delle moderne strutture in calcestruzzo e asfalto è dovuto alla presenza di tracce di materia organica in queste strutture.

Cemento e asfalto sono vitali per i moderni materiali da costruzione; il cemento viene utilizzato per la costruzione di vari edifici e strutture, mentre l'asfalto viene utilizzato principalmente per autostrade e piste. Sono stati ampiamente utilizzati per questi scopi fin dal 1800. È stato osservato che le moderne strutture in calcestruzzo e le strutture in asfalto tendono a deteriorarsi molto più velocemente delle strutture storiche, ma la ragione di questo fenomeno era sconosciuta.

Un team di scienziati di sei istituzioni, compreso Akihiro Moriyoshi, Professore Emerito dell'Università di Hokkaido, hanno rivelato che la presenza di tracce di materia organica nelle moderne strutture in calcestruzzo e nelle pavimentazioni in asfalto determina il deterioramento di queste strutture. Le loro scoperte, che includono nuovi metodi per valutare il deterioramento, sono stati pubblicati sulla rivista PLOS UNO .

Il deterioramento delle moderne strutture in calcestruzzo e delle pavimentazioni in asfalto è un grosso problema. Le caratteristiche che portano al deterioramento includono crepe, disaggregazione (scomposizione in polvere bianca fine) e delaminazione (separazione in strati). Queste strutture deteriorate non sono sicure per gli scopi previsti; il rapido deterioramento riduce la durata prevista delle strutture, aumentando così i costi di manutenzione o sostituzione.

Gli scienziati hanno deciso di sviluppare un nuovo metodo per valutare il tasso di deterioramento del calcestruzzo. Il metodo attuale si basa sull'ampiezza delle crepe superficiali nel calcestruzzo e su un semplice test chimico; però, fornisce solo un quadro incompleto del livello di danno. Durante i loro esperimenti, gli scienziati hanno notato che si sviluppava uno strano odore quando il cemento commerciale veniva mescolato con l'acqua. Hanno ipotizzato che la materia organica fosse responsabile dell'odore, e ha studiato l'effetto che ha sul deterioramento del calcestruzzo.

Gli scienziati hanno sviluppato l'apparato unidimensionale di permeazione dell'umidità transitoria per riprodurre accuratamente le condizioni ambientali sul campo a cui sono esposte le strutture in calcestruzzo e le pavimentazioni in asfalto, in laboratorio, nell'arco di 24 ore. In combinazione con le scansioni TC, questo metodo può essere utilizzato per valutare l'esatta entità del danno. Hanno testato una varietà di campioni di asfalto dal Giappone risalenti al 1960; sono stati testati anche numerosi campioni di calcestruzzo provenienti da tutto il mondo, e come riferimento è stato utilizzato un campione di calcestruzzo di 120 anni.

Gli scienziati hanno dimostrato che ci sono un certo numero di molecole organiche, da diverse fonti, presenti nelle moderne strutture in calcestruzzo e nelle pavimentazioni in asfalto:ftalati, particolato di scarico diesel, tensioattivi, e liquidi lavacristallo. Queste molecole vengono introdotte durante il processo di fabbricazione, il contenuto di ftalati, composti fosfatici, e gli agenti riducenti l'acqua AE presenti nei cementi disponibili in commercio sono lo 0,0012%, 0,12%, e 0,25%, rispettivamente, o assorbito dall'ambiente, e causare un rapido deterioramento delle strutture in calcestruzzo e delle pavimentazioni in asfalto.

Della materia organica presente nel cemento, gli ftalati hanno il più alto effetto sul deterioramento più dei fosfati e degli agenti riducenti l'acqua AE. La materia organica nell'acqua accelera il deterioramento delle pavimentazioni in asfalto. Gli scienziati hanno anche dimostrato che la larghezza e la lunghezza della fessura è il miglior determinante del danno concreto, mentre il grado di formazione dell'amorfizzazione è il miglior determinante del deterioramento. Ritengono che le loro scoperte possano essere utilizzate per sviluppare nuove formulazioni per strutture in calcestruzzo di lunga durata e pavimentazioni in asfalto.