用于火星原位建造的新型材料：实验与数值模拟
材料科学
2016-08-15 v3
摘要
21世纪空间探索的重要一步将是人类在火星定居。与其以极高成本从地球向这颗红色星球运输所有建筑材料，使用火星土壤在火星上建造场所是更优选择。已知火星长期被认为是“富硫行星”，我们开发了一种由模拟火星土壤和熔融硫组成的新型建筑材料。除了生产硫混凝土的原料可用性以及达到类似或高于常规水泥基混凝土的强度外，快速固化、低温可持续性、耐酸碱盐环境、100%可回收性是所开发火星混凝土的突出优越特性。在本研究中，考察了不同百分比的硫以获得最优混合比例。进行了三点弯曲、无侧限压缩和劈裂试验以确定强度发展、强度变异性和破坏机制。试验结果表明，火星混凝土的强度是采用常规砂的硫混凝土的两倍。研究还表明粒径分布对混合物的最终强度起着重要作用。此外，由于火星土壤富含金属，在高温混合过程中形成了硫酸盐以及潜在的多硫酸盐，这可能有助于高强度。所开发的优化混合火星混凝土的无侧限抗压强度高于50 MPa。所配制的火星混凝土通过格子离散粒子模型（LDPM）进行模拟，该模型在建模各种载荷条件下的材料响应方面表现出优异能力。
引用
@article{arxiv.1512.05461,
title = {A Novel Material for In Situ Construction on Mars: Experiments and Numerical Simulations},
author = {Lin Wan and Roman Wendner and Gianluca Cusatis},
journal= {arXiv preprint arXiv:1512.05461},
year = {2016}
}
备注
29 pages, 16 figures