Første nogensinde in-situ måling af mekaniske egenskaber af hærdet cementmørtel på dybt hav

Ube Industries, Ltd., Havne- og lufthavnsforskningsinstituttet, Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology (JAMSTEC), Tokyo Institute of Technology, og Tokyo University of Marine Science and Technology meddelte i dag, at en fælles forskningsgruppe har etableret en metode til at evaluere de mekaniske egenskaber af hærdet cementmørtel og påbegyndt den første in-situ datamåling nogensinde. Forskningsprojektet har til formål at bidrage til opbygningen af ​​dybhavsinfrastruktur. Ved at indsamle data om det hydrauliske tryk, der opstår inde i hærdet cementmørtel på et sted på dybhavsbunden, forskningen forventes at give nyttige data til den fremtidige udvikling af infrastrukturmaterialer til dybhavsapplikationer og etablering af designmetoder for dybhavsstrukturer.

Forskningen er rapporteret i et papir offentliggjort i Journal of Advanced Concrete Technology , Bind 19.

Formålet med forskningen er at belyse de mekaniske egenskaber af hærdet cementmørtel på grund af påvirkningerne af højt hydraulisk tryk over både kort og lang tid. Konventionelt, en undervandsbåd bruges til at genvinde de cementmørtelprøver, der er placeret på dybhavsbunden, og ændringerne i mørtelprøven måles efter udtagning. denne metode åbner muligheden for, at trykændringer fra dybt hav til havoverflade ved udtagning forårsager ændringer i cementmørtelprøven, potentielt forhindre en nøjagtig forståelse af fænomener, der opstår i dybhavet. Desuden, test, der anvender en vandtank til at simulere det høje hydrauliske tryk i dybhavet, kan ikke reproducere fænomenerne i den grad, de ville opstå i en egentlig struktur, eller virkningerne af faktiske strømme og vedhæftning af marine organismer.

Forskerne etablerede en metode, der muliggør kontinuerlig in-situ måling af vandtryk og belastning, der opstår i en cementmørtelprøve på dybhavsbunden. Forskerne kan så kun udpege de fænomener, der faktisk opstår i dybhavet, derved sikres nøjagtige data til analyse og fortolkning.

I juli 2020, forskergruppen indsatte en cementmørtelprøve og et måleapparat på en vanddybde på ca. 500 meter i den nordøstlige rand af Nankai truget, ligger omkring 70 kilometer fra spidsen af ​​Izu-halvøen. Prøven vil blive gendannet i regnskabsåret 2021, og forskere vil analysere dataene.

Japan er den sjettestørste søfartsnation målt på arealet af dens økonomiske eksklusive zone (EEZ) og territorialfarvande. Følgelig, aktiv havudnyttelse er et af de vigtige spørgsmål, som Japan står over for. Inden for Japans EEZ, dybe hav tegner sig for en meget stor del af havterritoriet, og i de senere år er forskellige muligheder for udvikling af havets ressourcer blevet undersøgt. Andre muligheder diskuteres også, som har potentiale til at skabe nye områder inden for videnskab og industri. Disse omfatter havenergiudnyttelse såsom tidevandskraftproduktion, installation af datacentre for at udnytte havbunden, konstruktion af store neutrino detektorer, og dybhavsbykoncepter.

Udnyttelse af cement, som byder på mange designmuligheder og er meget alsidig, undersøges med henblik på fremtidig konstruktion af havinfrastruktur i dybt hav. Cement er fremstillet af kalksten, som udelukkende kan købes i Japan, et land, hvor underjordiske ressourcer ellers typisk er knappe, så det lover fordelen ved stabil forsyning som materiale.

Imidlertid, der har næppe været nogen evaluering af virkningerne af det ekstreme dybhavsmiljø på strukturer, der anvender cement. I nyere forskning, forskerne fandt ud af, at hærdet cementmørtel forringes betydeligt på dybt hav, gør det klart, at dybhavsinfrastruktur ikke kan konstrueres ved hjælp af eksisterende viden og designmetoder alene. Det er ved at blive vigtigt at indsamle grundlæggende data som et skridt i retning af at opbygge dybhavsinfrastruktur.