Met behulp van de principes van licht, Wetenschappers van de Universiteit van Leeds hebben een nieuwe manier ontdekt om de sterkte van moderne vormen van beton te meten, waardoor de industrie een betere manier heeft om te begrijpen wanneer het kan breken.

Hun aanpak was gebaseerd op het aanbrengen van een complexe lichtbrekende coating, ontworpen om stressposities weer te geven, naar het oppervlak van betonnen balkmonsters.

De epoxycoating is 'dubbelbrekend' - het heeft het vermogen om lichtgolven in verschillende richtingen te splitsen in verhouding tot de hoeveelheid spanning die in die richtingen werkt, en terugkaatsen naar een fotonische camera. De camera maakt vervolgens een foto die laat zien waar de spanningsniveaus het meest extreem zijn voordat er scheuren of breuken optreden.

Hoewel de coating zelf niet nieuw is, dit onderzoeksproject was de eerste keer dat het werd gebruikt om schuifspanning te meten en de taaiheid van beton tegen breuken te beoordelen.

Dr. Joseph Antony van de School of Chemical and Process Engineering aan de toonaangevende Russell Group UK-universiteit, die de studie leidde samen met onderzoekers van de Universiteit van Qatar, zei:"Er zijn andere methoden om stress en spanningsniveaus in de technische sector te meten, maar we geloven niet dat een van hen de schuifspanning direct met hoge precisie kan meten, die het meest relevant is om de faalsterkte van materialen te beoordelen.

"De fotonische methode die we hebben ontwikkeld, kan rechtstreekse spanning meten, zelfs op ondoorzichtige materialen. Tot nu, fotonische en optische meetmethoden zijn alleen in verband gebracht met transparante materialen."

De resultaten met behulp van de nieuwe methode waren gunstig in vergelijking met conventionele methoden van stresstesten, die hebben vertrouwd op gecombineerde experimentele en numerieke of analytische benaderingen.

De opkomst van composietbeton dat nu veel wordt gebruikt in de bouwsector, bracht het team ertoe op zoek te gaan naar nieuwe manieren om de sterkte van het materiaal te bestuderen.

Beton wordt traditioneel gemaakt met cement, grind en zand, maar is de afgelopen decennia aanzienlijk veranderd. Het kan nu tal van afvalproducten bevatten, waaronder plastic pellets, om het gehalte aan natuurlijke materialen te verminderen en afvalproducten te recyclen.

Dr. Antony voegde toe:"Onze studie was gericht op het ontwikkelen van een methode waarmee plastic of polymere afvalmaterialen, in dit geval uit Qatar, kunnen worden gebruikt als waardevolle ingrediënten bij de ontwikkeling van nieuwe technische producten.

"Door samen te werken met industrieën die de afvalproducten recyclen tot deeltjes ter grootte van een micron, we hadden direct inzicht in het gebruik ervan, wat betekent dat ons onderzoek veel beter kan worden geïnformeerd door de vereisten van de industrie."

Het vinden van een nieuwe manier om de industrie de precieze taaiheid van deze nieuwe vormen van composietbeton te laten zien, betekende dat er meer kon worden vertrouwd op het gebruik ervan als bouwmateriaal.

Dr. Antony legde uit hoe beton gemaakt met plastic afvalproducten superieure eigenschappen had getoond ten opzichte van traditionele ingrediënten, maar zijn team wilde er zeker van zijn dat het servicebelastingen kon dragen zonder te breken.

Hij voegde eraan toe:"Wij geloven dat deze nieuwe fotonische of optische benadering van het testen van breuken niet alleen kan worden toegepast om duurzame productie te ontwikkelen met materialen die anders als afval zouden worden weggegooid, maar ook in andere diverse technische ontwerpen, waaronder mechanische, civiel, materialen, elektronica en chemische technologie."

Het onderzoek werd gefinancierd door het Qatar National Research Fund, en is gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten .