En utilisant les principes de la lumière, Des scientifiques de l'Université de Leeds ont découvert une nouvelle façon de mesurer la résistance des formes modernes de béton - donnant à l'industrie un meilleur moyen de comprendre quand il pourrait se fracturer.

Leur approche était basée sur l'application d'un revêtement complexe réfractant la lumière, conçu pour afficher les positions de contrainte, à la surface d'échantillons de poutres en béton.

Le revêtement époxy est « biréfringent » - il a la capacité de diviser les ondes lumineuses dans différentes directions en fonction de la quantité de contrainte agissant dans ces directions, et reflétant vers une caméra photonique. La caméra prend ensuite une photo montrant où les niveaux de contrainte sont les plus extrêmes avant que des fissures ou des fractures ne se produisent.

Bien que le revêtement lui-même ne soit pas nouveau, ce projet de recherche était la première fois qu'il était utilisé pour mesurer la contrainte de cisaillement et évaluer la ténacité du béton contre les fractures.

Dr Joseph Antony de la School of Chemical and Process Engineering de la principale université britannique du Russell Group, qui a dirigé l'étude avec des chercheurs de l'Université du Qatar, a déclaré : « Il existe d'autres méthodes pour mesurer les niveaux de contrainte et de déformation dans le secteur de l'ingénierie, mais nous ne pensons pas qu'aucun d'entre eux puisse mesurer la déformation de cisaillement directement avec une grande précision, qui est le plus pertinent pour évaluer la résistance à la rupture des matériaux.

"La méthode photonique que nous avons développée peut mesurer directement la déformation pure, même sur des matériaux opaques. Jusqu'à maintenant, les méthodes de mesure photoniques et optiques n'ont été associées qu'à des matériaux transparents."

Les résultats obtenus avec la nouvelle méthode se comparent favorablement aux méthodes conventionnelles de test de résistance, qui se sont appuyées sur des approches expérimentales et numériques ou analytiques combinées.

L'essor des bétons composites désormais largement utilisés dans l'industrie de la construction a incité l'équipe à rechercher de nouvelles façons d'étudier la résistance du matériau.

Le béton est traditionnellement fabriqué avec du ciment, de gravier et de sable, mais a considérablement changé au cours des dernières décennies. Il peut désormais inclure de nombreux déchets dont des granulés plastiques, afin de réduire les niveaux de matériaux naturels utilisés et de recycler les déchets.

Le Dr Antony a ajouté :« Notre étude visait à développer une méthode par laquelle les déchets plastiques ou polymères, dans ce cas du Qatar, pourraient être utilisés comme ingrédients précieux dans le développement de nouveaux produits d'ingénierie.

"En travaillant avec des industries qui recyclent les déchets en particules micrométriques, nous avons eu un aperçu direct de la façon dont ils sont utilisés, ce qui signifie que notre étude pourrait être beaucoup plus éclairée par les exigences de l'industrie. »

Trouver une nouvelle façon de montrer à l'industrie la ténacité précise de ces nouvelles formes de béton composite signifiait qu'il pourrait y avoir plus de dépendance à leur utilisation comme matériau de construction.

Le Dr Antony a expliqué comment le béton fabriqué avec des déchets de produits plastiques avait montré des qualités supérieures aux ingrédients traditionnels, mais son équipe voulait s'assurer qu'elle pouvait supporter les charges de service sans se fracturer.

Il a ajouté :« Nous pensons que cette nouvelle approche photonique ou optique des tests de rupture pourrait être appliquée non seulement pour développer une fabrication durable utilisant des matériaux qui seraient autrement jetés comme déchets, mais aussi dans d'autres conceptions d'ingénierie diverses, y compris la mécanique, civil, matériaux, applications en électronique et en génie chimique."

La recherche a été financée par le Qatar National Research Fund, et est publié dans Rapports scientifiques .