Industrie Ube, srl, l'Istituto di ricerca portuale e aeroportuale, Agenzia giapponese per la scienza e la tecnologia marina-terra (JAMSTEC), Istituto di tecnologia di Tokyo, e la Tokyo University of Marine Science and Technology hanno annunciato oggi che un gruppo di ricerca congiunto ha stabilito un metodo per valutare le proprietà meccaniche della malta cementizia indurita e ha avviato la prima misurazione dei dati in situ. Il progetto di ricerca mira a contribuire alla costruzione di infrastrutture di acque profonde. Raccogliendo dati sulla pressione idraulica che si verifica all'interno della malta cementizia indurita in un sito sul fondo del mare profondo, la ricerca dovrebbe fornire dati utili per il futuro sviluppo di materiali infrastrutturali per applicazioni in acque profonde e la definizione di metodologie di progettazione per strutture in acque profonde.

La ricerca è riportata in un articolo pubblicato su Journal of Advanced Concrete Technology , Volume 19.

Lo scopo della ricerca è quello di chiarire le proprietà meccaniche della malta cementizia indurita a causa degli effetti dell'elevata pressione idraulica sia nel breve che nel lungo periodo di tempo. Convenzionalmente, un sommergibile viene utilizzato per recuperare i campioni di malta cementizia schierati sul fondo del mare profondo, e le variazioni nel provino di malta sono misurate dopo il recupero Tuttavia, questo metodo lascia aperta la possibilità che il cambiamento di pressione dal mare profondo alla superficie del mare al momento del recupero causi i cambiamenti nel campione di malta cementizia, potenzialmente impedendo una comprensione accurata dei fenomeni che si verificano nelle profondità marine. Per di più, i test che utilizzano un serbatoio d'acqua per simulare l'elevata pressione idraulica nel mare profondo non possono riprodurre i fenomeni nella misura in cui si presenterebbero in una struttura reale, o gli effetti delle correnti reali e dell'attaccamento degli organismi marini.

I ricercatori hanno stabilito un metodo che consente la misurazione continua in situ della pressione dell'acqua e della deformazione che si verifica in un campione di malta cementizia sul fondo del mare profondo. I ricercatori possono quindi individuare solo i fenomeni che si verificano effettivamente nelle profondità marine, garantendo così dati accurati per l'analisi e l'interpretazione.

A luglio 2020, il gruppo di ricerca ha utilizzato un campione di malta cementizia e un apparato di misurazione ad una profondità dell'acqua di circa 3, 500 metri nel bordo nord-orientale del Nankai Trough, situato a circa 70 chilometri dalla punta della penisola di Izu. Il campione sarà recuperato nell'anno fiscale 2021 e i ricercatori analizzeranno i dati.

Il Giappone è la sesta nazione marittima più grande misurata dall'area della sua zona economica esclusiva (ZEE) e dalle acque territoriali. Di conseguenza, l'utilizzo attivo degli oceani è una delle questioni importanti che il Giappone deve affrontare. All'interno della ZEE giapponese, i mari profondi rappresentano una percentuale molto elevata del territorio oceanico, e negli ultimi anni sono state studiate varie possibilità di sviluppo delle risorse oceaniche. Si stanno discutendo anche altre possibilità, che hanno il potenziale per creare nuovi campi della scienza e dell'industria. Questi includono l'utilizzo dell'energia oceanica come la generazione di energia dalle maree, installazione di data center per sfruttare i fondali marini, costruzione di grandi rivelatori di neutrini, e concetti di città d'altura.

Utilizzo di cemento, che offre molte possibilità di design ed è altamente versatile, è allo studio per la futura costruzione di infrastrutture oceaniche in acque profonde. Il cemento viene prodotto utilizzando calcare, che può essere interamente reperito in Giappone, un paese in cui le risorse sotterranee sono normalmente scarse, quindi promette il vantaggio di una fornitura stabile come materiale.

Però, scarse sono state le valutazioni degli impatti dell'ambiente di acque profonde estreme sulle strutture che utilizzano il cemento. In recenti ricerche, i ricercatori hanno scoperto che la malta cementizia indurita si deteriora significativamente in acque profonde, chiarendo che le infrastrutture in acque profonde non possono essere costruite utilizzando solo le conoscenze esistenti e le metodologie di progettazione. Sta diventando importante raccogliere dati di base come passo verso la costruzione di infrastrutture per le acque profonde.