All'inizio degli anni '90, Vittorio Li, professore di ingegneria civile e ambientale presso l'Università del Michigan, ha sviluppato compositi cementizi ingegnerizzati, noto anche come cemento duttile o pieghevole. Più di 20 anni dopo, i ricercatori della LSU sono vicini a portare questo materiale all'adozione di massa, producendo un ECC conveniente che utilizza ingredienti facilmente disponibili. Per di più, attraverso i test fino ad oggi, si è dimostrato di gran lunga superiore al calcestruzzo tradizionale e potrebbe migliorare notevolmente le infrastrutture di trasporto in questa regione.

"Rispetto al calcestruzzo tipico, il nostro materiale ECC economico ha una capacità di deformazione circa 300 volte maggiore, più di due volte la resistenza alla flessione, e una maggiore resistenza alla compressione, " ha detto Gabriele Arce, un ricercatore associato senior nel dipartimento di gestione delle costruzioni Bert S. Turner della LSU e investigatore principale del progetto ECC della LSU. "Il costo del nostro materiale è circa 2,5 volte quello del calcestruzzo normale; il costo tipico dell'ECC può essere più di quattro volte quello del calcestruzzo normale.

"Però, quando si tiene conto della possibilità di realizzare pavimentazioni a metà spessore e della maggiore produttività costruttiva grazie alla possibilità di realizzare pavimentazioni prive di giunti, il costo delle pavimentazioni con il nostro materiale ECC dovrebbe essere paragonabile a quello del calcestruzzo tradizionale. L'ECC ha il potenziale per fornire alla [Louisiana] pavimentazioni in calcestruzzo più durevoli e affidabili che possono mitigare la necessità di riparazioni ricorrenti, risparmiando tempo e denaro [al pubblico].

Il nuovo e migliorato ECC ha richiesto più di un anno di lavoro. Dopo aver conseguito il dottorato di ricerca. da LSU, Arce ha presentato la sua proposta per il progetto, "Valutazione delle prestazioni e dell'economicità dei compositi cementizi ingegnerizzati (ECC) prodotti da materiali locali della regione 6" al Consorzio di trasporto degli Stati centro-meridionali, o Trans-SET.

Trans-SET è una partnership di collaborazione tra nove importanti istituzioni e due community college, guidato da LSU, e istituito per affrontare il deterioramento accelerato delle infrastrutture di trasporto attraverso "tecnologie all'avanguardia, nuovi materiali, e processi innovativi di gestione delle costruzioni." I suoi membri sono LSU, Università statale dell'Arkansas, Baton Rouge Community College, Università Tecnica Navajo, Università statale del Nuovo Messico, Università statale dell'Oklahoma, Prairie View A&M University, Università del Texas A&M, Università del Nuovo Messico, Università del Texas ad Arlington, e l'Università del Texas a San Antonio.

Trans-SET ha finanziato il progetto e sono iniziati i test su quattro diversi tipi di sabbia; due tipi di materiali in gomma riciclata a briciole; cinque diversi tipi di fibra; e tre diversi tipi di ceneri volanti, che è un sottoprodotto della combustione del carbone e può essere utilizzato per sostituire parzialmente il cemento nei materiali in calcestruzzo. Una volta che il team si è stabilito sulle materie prime, diverse miscele ECC sono state valutate per la resistenza alla compressione, resistenza alla trazione, capacità di deformazione, prestazioni flessionali, lavorabilità, e prestazioni di cracking. Questi sono stati perfezionati in base ai risultati dei test e valutati ulteriormente.

Alla fine, Arce e il suo team hanno optato per i seguenti ingredienti:

• Un tipo di fibra PVA prontamente disponibile nel mercato statunitense. Non possiede il rivestimento ad olio tipicamente utilizzato nelle fibre di PVA per l'applicazione ECC, ma riduce sostanzialmente il costo e aumenta la praticità. Sono stati anche in grado di ridurre il contenuto di fibre del 25%, pur producendo un materiale duttile.
• Sabbia di fiume fine disponibile localmente dal fiume Mississippi. La sabbia è abbastanza fine da essere impiantabile nei materiali ECC ed è un sostituto della sabbia di microsilice costosa e difficile da ottenere normalmente utilizzata.
• Cenere volante disponibile localmente, che ha sostituito fino al 75% del cemento utilizzato nella miscela ECC.

"Siamo stati in grado di adattare la miscela cementizia e l'interfaccia tra le fibre e la matrice cementizia in modo tale da consentire un comportamento duttile del calcestruzzo, " disse Arce. "In termini più semplici, la formula utilizza i materiali giusti nelle giuste proporzioni."

Nei prossimi mesi, Arce e il team svilupperanno ulteriormente il loro lavoro con un progetto presso il Louisiana Transportation Research Center Pavement Research Facility. Là, costruiranno una sezione di pavimentazione ECC lunga 210 piedi e utilizzeranno il sistema di carico del trasporto accelerato di 65 piedi della LTRC PRF, o ATLas 30, per simulare il carico del camion per il test della pavimentazione. L'attrezzatura ATLaS 30 è in grado di comprimere molti anni di usura stradale in pochi mesi di test per ottenere dati sulle prestazioni del materiale ECC.