Zbog svog prevelikog ugljičnog otiska, beton je u središtu mnogih studija istraživanja materijala: kako napraviti proizvode prihvatljivije za klimu, kako industrija može smanjiti svoje emisije ugljičnog dioksida do 2050. te kako općenito koristiti manje betona.

Beton čini između 6% i 10% svih emisija CO2, a sada tim međunarodnih znanstvenika, iz Norveške i Švicarske, kao i Kanade i Sjedinjenih Država, ima drugačiju ideju o tome kako smanjiti potrebu za betonom u mostovima i zgradama.

Ono što istražuju je bolji i precizniji način procjene zamora materijala i rizika od propadanja čelika koji se nalazi unutar betona koji se koristi za izgradnju mostova i drugih konstrukcija. Bolje predviđanje oštećenja od korozije dovelo bi do poboljšanja sigurnosti, ali bi također značilo da bi neke strukture mogle dulje ostati u funkciji jer ih zapravo ne bi bilo potrebno obnavljati.

Korozija uzrokovana klorom najčešći je razlog za propadanje konstrukcija. Gotovo svi postojeći prognostički modeli koji se koriste za procjenu betonskih konstrukcija temelje se na ovom konceptu.

“Korozija čelika unutar betona složen je fenomen”, kaže Ueli Angst, stručnjak za izdržljivost materijala iz ETH Zürich u Švicarskoj. “U općenito vrlo visoko alkalnom okruženju betona, gdje pH može biti viši od 13, čelik se smatra pasivnim, što znači da je prekriven tankim slojem zaštitnih oksida i njegova stopa korozije je zanemarivo niska.”

Međutim, beton je porozan. Kada su izloženi solima, poput morske vode ili soli na cestama, ioni klorida mogu polako proći u beton i na kraju doći do čelika. “U nekom trenutku, zaštitni pasivni sloj će biti uništen i dolazi do korozije”, objašnjavaju istraživači. “Ovisno o stvarnim uvjetima izloženosti, korozija se može pojaviti bržim ili sporijim tempom.”

Ono što istraživači predlažu u svom radu, nedavno objavljenom u časopisu Applied Physics Review, jest pristup koji bolje razmatra stvarni kontekst strukture. Lokalni podaci o relativnoj vlažnosti, temperaturi i oborinama, integrirani s postojećim podacima o kloridima, pružili bi veću preciznost.

“Za mnoge geografske regije u svijetu dostupni su visokokvalitetni meteorološki podaci koji opisuju uvjete izloženosti“, rekli su autori rada. “Kako bi se ti makroskopski podaci o izloženosti povezali s mikroklimom za određene situacije”, dodaju, trebali bi se osloniti na “najsuvremenije sustave za praćenje.”

Digitalni senzorski sustavi mogli bi stalno pratiti vlagu, kloride i pH na mostovima. To bi pomaknulo fokus na mehanizme i čimbenike koji kontroliraju cijeli vijek trajanja strukture, rekli su autori.

To bi također promijenilo istraživanje materijala, čak i kada klimatske promjene predstavljaju sve brži izazov s vlagom i povezanim izlaganjima koja zahtijevaju odmak od  procjena temeljenih na kloridima.

“Unatoč velikim količinama istraživanja, nije se mogao pronaći jasan prag klorida, a čimbenici koji utječu su složeni“, kaže Burkan Isgor, sa Sveučilišta Oregon State. “Nažalost, mainstream istraživanja su još uvijek u potrazi za ovim pragom, koji predstavlja veliku prepreku razvoju pouzdanih modela predviđanja korozije“, zaključio je.