In het begin van de jaren negentig, Victor Li, een professor in civiele en milieutechniek aan de Universiteit van Michigan, ontwikkelde Engineered Cementitious Composites, ook wel ductiel of buigbaar beton genoemd. Meer dan 20 jaar later, onderzoekers van LSU zijn dicht bij het massaal adopteren van dit materiaal, het produceren van een kosteneffectieve ECC die gebruik maakt van gemakkelijk verkrijgbare ingrediënten. Verder, door middel van testen tot nu toe, het is veel beter gebleken dan traditioneel beton en zou de transportinfrastructuur in deze regio aanzienlijk kunnen verbeteren.

"Vergeleken met typisch beton, ons kosteneffectieve ECC-materiaal heeft ongeveer 300 keer meer vervormingscapaciteit, meer dan twee keer de buigsterkte, en een hogere druksterkte, " zei Gabriël Arce, een senior onderzoeksmedewerker bij de Bert S. Turner-afdeling Bouwmanagement van LSU en hoofdonderzoeker van het LSU ECC-project. "De kosten van ons materiaal zijn ongeveer 2,5 keer die van gewoon beton; typische ECC-kosten kunnen meer dan vier keer zo hoog zijn als die van gewoon beton.

"Echter, als je rekening houdt met de mogelijkheid om trottoirs aan te leggen met de helft van de dikte en de verhoogde bouwproductiviteit door de mogelijkheid om trottoirs zonder voegen aan te leggen, de kosten van bestratingen met ons ECC-materiaal moeten vergelijkbaar zijn met die van traditioneel beton. ECC heeft het potentieel om [Louisiana] te voorzien van duurzamere en betrouwbaardere betonverhardingen die de noodzaak van terugkerende reparaties kunnen verminderen, bespaart [het publiek] tijd en geld."

Het nieuwe en verbeterde ECC is meer dan een jaar in de maak. Na zijn afstuderen met zijn Ph.D. van LSU, Arce heeft zijn voorstel voor het project ingediend, "Evaluatie van de prestaties en kosteneffectiviteit van Engineered Cementitious Composites (ECC) geproduceerd uit regio 6 lokale materialen" aan het transportconsortium van Zuid-Centrale Staten, of Trans-SET.

Trans-SET is een samenwerkingsverband tussen negen grote instellingen en twee community colleges, onder leiding van LSU, en opgericht om de versnelde achteruitgang van de transportinfrastructuur aan te pakken door middel van "geavanceerde technologieën, nieuwe materialen, en innovatieve bouwmanagementprocessen." De leden zijn LSU, Staatsuniversiteit van Arkansas, Baton Rouge gemeenschapscollege, Navajo Technische Universiteit, Staatsuniversiteit van New Mexico, Staatsuniversiteit van Oklahoma, Prairie View A&M University, Texas A&M-universiteit, Universiteit van New Mexico, Universiteit van Texas in Arlington, en Universiteit van Texas in San Antonio.

Trans-SET financierde het project en het testen begon op vier verschillende soorten zand; twee soorten gerecyclede rubber kruimels; vijf verschillende soorten vezels; en drie verschillende soorten vliegas, dat een bijproduct is van de verbranding van steenkool en kan worden gebruikt om cement in betonmaterialen gedeeltelijk te vervangen. Toen het team zich eenmaal op de grondstoffen had gevestigd, verschillende ECC-mengsels werden beoordeeld op druksterkte, treksterkte, vervormingscapaciteit, buigprestaties, werkbaarheid, en krakende prestaties. Die werden verfijnd op basis van testresultaten en verder geëvalueerd.

Uiteindelijk, Arce en zijn team kwamen tot de volgende ingrediënten:

• Een type PVA-vezel dat gemakkelijk verkrijgbaar is op de Amerikaanse markt. Het heeft niet de oliecoating die doorgaans wordt gebruikt in PVA-vezels voor ECC-toepassing, maar het verlaagt de kosten aanzienlijk en verhoogt de bruikbaarheid. Ze waren ook in staat om het vezelgehalte met 25 procent te verminderen, terwijl nog steeds een ductiel materiaal wordt geproduceerd.
• Lokaal beschikbaar fijn rivierzand uit de Mississippi. Het zand is fijn genoeg om implanteerbaar te zijn in ECC-materialen en is een vervanging voor het dure en moeilijk te verkrijgen microsilicazand dat normaal wordt gebruikt.
• Lokaal verkrijgbare vliegas, die tot 75 procent van het cement verving dat in de ECC-mix werd gebruikt.

"We waren in staat om de cementachtige mix en het grensvlak tussen de vezels en de cementachtige matrix op zo'n manier aan te passen dat een ductiel gedrag van het beton mogelijk was, ' zei Arce. 'In eenvoudiger bewoordingen, de formule gebruikt de juiste materialen in de juiste verhoudingen."

In de komende maanden, Arce en het team zullen hun werk verder ontwikkelen met een project in de Louisiana Transportation Research Center Pavement Research Facility. Daar, ze zullen een 210 meter lang stuk ECC-bestrating bouwen en het 65 meter lange Accelerated Transportation Loading System van de LTRC PRF gebruiken, of ATLas 30, om het laden van vrachtwagens te simuleren voor het testen van bestrating. De ATLaS 30-apparatuur is in staat om vele jaren van wegslijtage te comprimeren tot enkele maanden testen om prestatiegegevens van het ECC-materiaal te verkrijgen.