Beton is het meest gebruikte bouwmateriaal ter wereld en wordt daarom voortdurend ontwikkeld om aan de hedendaagse eisen te voldoen. Pogingen om de betonsterkte te verbeteren hebben geleid tot meldingen van porositeitvrij beton (PFC), het hardste beton dat tot nu toe is getest. Enkele van de basiseigenschappen van PFC zijn al onderzocht, en nu heeft een team, waaronder Kanazawa University, de impactrespons van dit innovatieve materiaal onderzocht. Hun bevindingen zijn gepubliceerd in Internationaal tijdschrift voor civiele techniek .

Beton met ultrahoge sterkte biedt belangrijke voordelen, waaronder het verminderen van het gewicht van grote constructies en de bescherming ervan tegen natuurrampen en onopzettelijke schokken. PFC is een ultrahogesterktebeton waarvan de eigenschappen verder kunnen worden verbeterd door het opnemen van staalvezels.

De manier waarop PFC wordt bereid, leidt tot zeer weinig holtes in het uiteindelijke materiaal, waardoor het zijn hoge sterkte heeft - 400 MPa kan worden toegepast op PFC voordat het faalt, vergeleken met 20-30 MPa voor standaardbeton. Enkele van de basismateriaaleigenschappen van met staalvezel versterkte PFC zijn al gerapporteerd; nu hebben de onderzoekers de impactrespons geëvalueerd van een reeks PFC-preparaten met verschillende staalvezelgehalten en sectiehoogten.

"De voortdurende ontwikkeling van bouwmaterialen is vooral belangrijk in gebieden waar frequente natuurrampen de integriteit van constructies bedreigen, " hoofdauteur van de studie Yusuke Kurihashi legt uit. "We hebben impacttests uitgevoerd op een verscheidenheid aan met staalvezels versterkte PFC-monsters om hun reacties te bepalen, en daarbij, de wijdverbreide toepassing van PFC in bouwprojecten versnellen. Onze tests zijn ontworpen om reacties op gebeurtenissen zoals het vallen van rotsen, ontploffing en vliegende voorwerpen."

De onderzoekers deden twee belangrijke bevindingen. Ten eerste, ze merkten op dat het verhogen van het staalvezelgehalte van 1% naar 2% de schade door de impact met 30%-50% verminderde. Deze aanzienlijke prestatieverbetering zal naar verwachting toekomstige beslissingen over materiaalontwerp informeren.

In aanvulling, ze toonden aan dat het mogelijk was om het gedrag van de monsters te voorspellen met een nauwkeurigheid van ongeveer 80% door berekende waarden te vergelijken met de gemeten waarden, die zal helpen om de ontwikkelingsprocessen te stroomlijnen.

"We hopen dat PFC in de toekomst zal bijdragen aan een betere veiligheid van gebouwen, ", zegt Dr. Kurihashi. "Hoewel extra experimenteel werk en statistische verwerking nodig is om PFC volledig om te zetten in wijdverbreide praktische toepassingen, onze bevindingen leveren een belangrijke bijdrage aan het begrijpen van de rol van PFC bij het verbeteren van de veiligheid van veel grote constructies, waaronder hoogbouw, bruggen en wegen."