Usando i principi della luce, Gli scienziati dell'Università di Leeds hanno scoperto un nuovo modo per misurare la forza delle moderne forme di calcestruzzo, offrendo all'industria un modo migliore per capire quando potrebbe rompersi.

Il loro approccio si basava sull'applicazione di un complesso rivestimento rifrangente alla luce, progettato per visualizzare le posizioni di stress, alla superficie di campioni di travi in ​​calcestruzzo.

Il rivestimento epossidico è "birifrangente" - ha la capacità di dividere le onde luminose in direzioni diverse in relazione alla quantità di stress che agisce in quelle direzioni, e riflettendo su una fotocamera fotonica. La fotocamera scatta quindi una foto che mostra dove i livelli di stress sono più estremi prima che si verifichino crepe o fratture.

Anche se il rivestimento in sé non è nuovo, questo progetto di ricerca era la prima volta che veniva utilizzato per misurare lo sforzo di taglio e valutare la tenacità del calcestruzzo contro le fratture.

Dr Joseph Antony della School of Chemical and Process Engineering presso la principale università britannica del Russell Group, che ha condotto lo studio insieme ai ricercatori dell'Università del Qatar, ha dichiarato:"Esistono altri metodi per misurare i livelli di stress e deformazione nel settore dell'ingegneria, ma non crediamo che nessuno di loro possa misurare direttamente la deformazione di taglio con alta precisione, che è più rilevante per valutare la resistenza alla rottura dei materiali.

"Il metodo fotonico che abbiamo sviluppato può misurare direttamente la deformazione pura, anche su materiali opachi. Fino ad ora, metodi di misurazione fotonici e ottici sono stati associati solo a materiali trasparenti".

I risultati utilizzando il nuovo metodo confrontato favorevolmente con i metodi convenzionali di stress test, che si sono basati su approcci combinati sperimentali e numerici o analitici.

L'aumento dei calcestruzzi compositi ora ampiamente utilizzati nel settore delle costruzioni ha spinto il team a cercare nuovi modi per studiare la resistenza del materiale.

Il calcestruzzo è stato tradizionalmente realizzato con cemento, ghiaia e sabbia, ma è cambiata significativamente negli ultimi decenni. Ora può includere numerosi prodotti di scarto tra cui pellet di plastica, al fine di ridurre i livelli di materiali naturali utilizzati e riciclare i prodotti di scarto.

Il dottor Antony ha aggiunto:"Il nostro studio mirava a sviluppare un metodo con il quale i materiali di scarto plastici o polimerici, in questo caso dal Qatar, potrebbero essere utilizzati come ingredienti preziosi nello sviluppo di nuovi prodotti di ingegneria.

"Lavorando con industrie che riciclano i prodotti di scarto in particelle di dimensioni micron, abbiamo avuto una visione diretta di come vengono utilizzati, il che significa che il nostro studio potrebbe essere molto più informato dai requisiti del settore".

Trovare un nuovo modo per mostrare all'industria l'esatta tenacità di queste nuove forme di calcestruzzo composito significava che si poteva fare più affidamento sul loro uso come materiale da costruzione.

Il dottor Antony ha spiegato come il calcestruzzo realizzato con prodotti di plastica di scarto abbia mostrato qualità superiori agli ingredienti tradizionali, ma il suo team voleva assicurarsi che potesse sostenere i carichi di servizio senza rotture.

Ha aggiunto:"Riteniamo che questo nuovo approccio fotonico o ottico ai test di frattura possa essere applicato non solo per sviluppare una produzione sostenibile utilizzando materiali che altrimenti verrebbero scartati come rifiuti, ma anche in altri diversi progetti ingegneristici, inclusi quelli meccanici, civile, materiali, elettronica e applicazioni di ingegneria chimica."

La ricerca è stata finanziata dal Qatar National Research Fund, ed è pubblicato in Rapporti scientifici .