Temperature estreme, piovere, esposizione a sostanze corrosive:tutti questi fattori ambientali contribuiscono al degrado del calcestruzzo. Nello specifico, un gas presente nel nostro ambiente, chiamato idrogeno solforato, si trasforma in acido solforico, una sostanza corrosiva, se combinato con l'acqua piovana.
In un nuovo studio pubblicato su EPJ SI , Matthew Lasich della Mangosuthu University of Technology, Durban, Sud Africa, esamina le conseguenze negative dell'adsorbimento dei costituenti del gas naturale presenti nel nostro ambiente, e delle miscele di molti di questi gas, in uno dei materiali che compongono il calcestruzzo:l'idrato di cemento. Lasich ha scoperto che la preservazione delle infrastrutture in calcestruzzo dagli effetti corrosivi richiederebbe un pretrattamento mirato ai siti di adsorbimento nell'idrato di cemento, dove si attacca la maggior parte delle molecole di idrogeno solforato. Però, questo approccio potrebbe rivelarsi difficile a causa della loro ampia distribuzione.
Ciò che rende il calcestruzzo vulnerabile all'adsorbimento di gas naturale è la sua natura porosa. La sua struttura è costituita da una matrice cementizia che lega insieme aggregati di particelle di sabbia. In questo studio, gli autori eseguono un'analisi su nanoscala basata sulla simulazione Monte Carlo per simulare la migrazione delle molecole di gas nella struttura dell'idrato di cemento.
Hanno prima registrato il livello di adsorbimento a varie temperature per il metano, etano, etene, ed etino per determinare l'assorbimento di ciascuna specie di gas nell'idrato di cemento. Ciò ha permesso loro di studiare l'effetto della dimensione e della forma molecolare sull'assorbimento dei gas nell'idrato di cemento. Hanno quindi eseguito un'analisi simile per i costituenti del gas naturale, tra cui azoto, diossido di carbonio, e, più importante, solfuro d'idrogeno.
Le loro simulazioni suggeriscono che è necessaria una combinazione specifica di dimensione molecolare e area superficiale per un buon assorbimento nell'idrato di cemento. Mentre l'idrogeno solforato è stato adsorbito più favorevolmente di tutti i gas considerati in questo studio, etino adsorbito più favorevolmente del metano, pur essendo una molecola "più pesante", perché la sua forma molecolare si prestava meglio al compito.
