Højteknologisk sensing belyser betonstresstest

Ved at bruge lysets principper, Forskere fra University of Leeds har opdaget en ny måde at måle styrken af ​​moderne former for beton - hvilket giver industrien en bedre måde at forstå, hvornår den kan gå i stykker.

Deres tilgang var baseret på at påføre en kompleks lysbrydende belægning, designet til at vise stresspositioner, til overfladen af ​​betonstråleprøver.

Epoxybelægningen er 'dobbeltbrydende' - den har evnen til at splitte lysbølger i forskellige retninger i forhold til mængden af ​​stress, der virker i disse retninger, og reflekterer tilbage til et fotonisk kamera. Kameraet tager derefter et billede, der viser, hvor stressniveauet er mest ekstremt, før der opstår revner eller brud.

Selvom belægningen i sig selv ikke er ny, dette forskningsprojekt var første gang, det blev brugt til at måle forskydningsspænding og vurdere betonsejhed mod brud.

Dr. Joseph Antony fra School of Chemical and Process Engineering ved det førende Russell Group UK-universitet, som ledede undersøgelsen sammen med forskere ved University of Qatar, sagde:"Der er andre metoder til at måle stress og belastningsniveauer i ingeniørsektoren, men vi tror ikke, at nogen af ​​dem kan måle forskydningsbelastning direkte med høj præcision, hvilket er mest relevant for at vurdere materialers brudstyrke.

"Den fotoniske metode, vi udviklede, kan direkte måle ren belastning, selv på uigennemsigtige materialer. Indtil nu, fotoniske og optiske målemetoder er kun blevet forbundet med gennemsigtige materialer."

Resultaterne ved hjælp af den nye metode sammenlignet positivt med konventionelle metoder til stresstest, som har baseret sig på kombinerede eksperimentelle og numeriske eller analytiske tilgange.

Udbredelsen af ​​kompositbeton, der nu anvendes i vid udstrækning i byggebranchen, fik holdet til at lede efter nye måder at studere materialets styrke på.

Beton er traditionelt blevet lavet med cement, grus og sand, men har ændret sig markant i de seneste årtier. Det kan nu omfatte adskillige affaldsprodukter, herunder plastikpiller, for at reducere niveauet af anvendte naturlige materialer og genanvende affaldsprodukter.

Dr. Antony tilføjede:"Vores undersøgelse havde til formål at udvikle en metode, hvorved plast- eller polymeraffaldsmaterialer, i dette tilfælde fra Qatar, kunne bruges som værdifulde ingredienser i udviklingen af ​​nye tekniske produkter.

"Ved at arbejde med industrier, der genanvender affaldsprodukterne til partikler i mikronstørrelse, vi havde direkte indsigt i, hvordan de bruges, hvilket betyder, at vores undersøgelse kunne være meget mere informeret af industriens krav."

At finde en ny måde at vise industrien den præcise sejhed af disse nye former for kompositbeton betød, at der kunne være mere afhængighed af deres brug som byggemateriale.

Dr. Antony forklarede, hvordan beton lavet med affaldsplastprodukter havde vist sig overlegne kvaliteter i forhold til traditionelle ingredienser, men hans team ønskede at sikre, at den kunne bære servicebelastninger uden at gå i stykker.

Han tilføjede:"Vi mener, at denne nye fotoniske eller optiske tilgang til brudtestning ikke kun kan anvendes til at udvikle bæredygtig fremstilling ved hjælp af materialer, der ellers ville blive kasseret som affald, men også i andre forskellige tekniske design, herunder mekaniske, civil, materialer, elektronik og kemitekniske applikationer."

Forskningen blev finansieret af Qatar National Research Fund, og udgives i Videnskabelige rapporter .