Au début des années 1990, Victor Li, professeur de génie civil et environnemental à l'Université du Michigan, développé des composites cimentaires d'ingénierie, également connu sous le nom de béton ductile ou pliable. Plus de 20 ans plus tard, les chercheurs de LSU sont sur le point d'amener ce matériel à l'adoption massive, produire un ECC rentable qui utilise des ingrédients facilement disponibles. Par ailleurs, grâce aux tests effectués à ce jour, il s'est avéré de loin supérieur au béton traditionnel et pourrait grandement améliorer les infrastructures de transport dans cette région.

"Par rapport au béton typique, notre matériau ECC économique a environ 300 fois plus de capacité de déformation, plus de deux fois la résistance à la flexion, et une résistance à la compression plus élevée, " dit Gabriel Arce, associé de recherche principal au département de gestion de la construction Bert S. Turner de LSU et chercheur principal sur le projet LSU ECC. "Le coût de notre matériau est environ 2,5 fois supérieur à celui du béton ordinaire ; le coût ECC typique peut être plus de quatre fois supérieur à celui du béton ordinaire.

"Toutefois, lorsque l'on tient compte de la possibilité de construire des chaussées à la moitié de l'épaisseur et de l'amélioration de la productivité de la construction grâce à la possibilité de construire des chaussées sans joints, le coût des chaussées avec notre matériau ECC doit être comparable à celui du béton traditionnel. ECC a le potentiel de fournir à [la Louisiane] des chaussées en béton plus durables et plus fiables qui peuvent atténuer la nécessité de réparations récurrentes, économisant du temps et de l'argent [au public]."

Le nouveau ECC amélioré est en préparation depuis plus d'un an. Après avoir obtenu son doctorat. de LSU, Arce a soumis sa proposition de projet, « Évaluation des performances et de la rentabilité des composites cimentaires techniques (ECC) produits à partir de matériaux locaux de la région 6 » au Consortium des transports des États du centre-sud, ou Trans-SET.

Trans-SET est un partenariat de collaboration entre neuf grandes institutions et deux collèges communautaires, dirigé par LSU, et mis en place pour faire face à la détérioration accélérée des infrastructures de transport grâce à des « technologies de pointe, nouveaux matériaux, et des processus de gestion de la construction innovants." Ses membres sont LSU, Université d'État de l'Arkansas, Collège communautaire de Baton Rouge, Université technique Navajo, Université d'État du Nouveau-Mexique, Université d'État de l'Oklahoma, Université Prairie View A&M, Université A&M du Texas, Université du Nouveau-Mexique, Université du Texas à Arlington, et l'Université du Texas à San Antonio.

Trans-SET a financé le projet et les tests ont commencé sur quatre types de sable différents; deux types de matériaux en caoutchouc émietté recyclés; cinq types de fibres différents; et trois types différents de cendres volantes, qui est un sous-produit de la combustion du charbon et peut être utilisé pour remplacer partiellement le ciment dans les matériaux en béton. Une fois que l'équipe s'est installée sur les matières premières, plusieurs mélanges ECC ont été évalués pour la résistance à la compression, résistance à la traction, capacité de déformation, performances de flexion, maniabilité, et des performances de fissuration. Ceux-ci ont été affinés en fonction des résultats des tests et évalués plus avant.

À la fin, Arce et son équipe se sont installés sur les ingrédients suivants :

• Un type de fibre PVA facilement disponible sur le marché américain. Il ne possède pas le revêtement d'huile généralement utilisé dans les fibres PVA pour l'application ECC, mais cela réduit considérablement le coût et augmente la praticité. Ils ont également pu réduire la teneur en fibres de 25 pour cent, tout en produisant un matériau ductile.
• Sable de rivière fin disponible localement du fleuve Mississippi. Le sable est suffisamment fin pour être implantable dans les matériaux ECC et remplace le sable de microsilice coûteux et difficile à obtenir normalement utilisé.
• Cendres volantes disponibles localement, qui a remplacé jusqu'à 75 pour cent du ciment utilisé dans le mélange ECC.

"Nous avons pu adapter le mélange cimentaire et l'interface entre les fibres et la matrice cimentaire de manière à permettre un comportement ductile du béton, " dit Arce. " En termes plus simples, la formule utilise les bons matériaux dans les bonnes proportions."

Dans les mois à venir, Arce et l'équipe développeront davantage leur travail avec un projet au Louisiana Transportation Research Center Pavement Research Facility. Là, ils construiront une section de 210 pieds de long de la chaussée ECC et utiliseront le système de chargement de transport accéléré du LTRC PRF de 65 pieds de long, ou ATLas 30, pour simuler le chargement d'un camion pour les essais sur la chaussée. L'équipement ATLaS 30 est capable de compresser de nombreuses années d'usure de la route en quelques mois d'essais pour obtenir des données de performance sur le matériau ECC.