Med hjälp av ljusets principer, Forskare från University of Leeds har upptäckt ett nytt sätt att mäta styrkan hos moderna former av betong - vilket ger industrin ett bättre sätt att förstå när den kan spricka.

Deras tillvägagångssätt baserades på att applicera en komplex ljusbrytande beläggning, utformad för att visa stresspositioner, till ytan av betongbalkprover.

Epoxibeläggningen är "dubbelbrytande" - den har förmågan att dela ljusvågor i olika riktningar i förhållande till mängden spänning som verkar i dessa riktningar, och reflekterar tillbaka till en fotonisk kamera. Kameran tar sedan en bild som visar var spänningsnivåerna är som mest extrema innan sprickor eller sprickor uppstår.

Även om beläggningen i sig inte är ny, detta forskningsprojekt var första gången det använts för att mäta skjuvspänning och bedöma betongseghet mot sprickor.

Dr Joseph Antony från School of Chemical and Process Engineering vid det ledande Russell Group UK-universitetet, som ledde studien tillsammans med forskare vid University of Qatar, sa:"Det finns andra metoder för att mäta stress och belastningsnivåer inom verkstadssektorn, men vi tror inte att någon av dem kan mäta skjuvbelastning direkt med hög precision, vilket är mest relevant för att bedöma brotthållfastheten hos material.

"Den fotoniska metoden vi utvecklade kan direkt mäta ren belastning, även på ogenomskinliga material. Tills nu, fotoniska och optiska mätmetoder har endast associerats med transparenta material."

Resultaten med den nya metoden jämfördes positivt med konventionella metoder för stresstester, som har förlitat sig på kombinerade experimentella och numeriska eller analytiska metoder.

Ökningen av kompositbetong som nu används flitigt i byggbranschen fick teamet att leta efter nya sätt att studera materialets styrka.

Betong har traditionellt gjorts med cement, grus och sand men har förändrats avsevärt under de senaste decennierna. Det kan nu inkludera många avfallsprodukter inklusive plastpellets, för att minska halterna av naturliga material som används och för att återvinna avfallsprodukter.

Dr Antony tillade:"Vår studie syftade till att utveckla en metod som gör att plast- eller polymeravfallsmaterial, i detta fall från Qatar, kan användas som värdefulla ingredienser för att utveckla nya tekniska produkter.

"Genom att arbeta med industrier som återvinner avfallsprodukterna till partiklar i mikronstorlek, vi hade direkt insikt i hur de används, vilket innebär att vår studie kan vara mycket mer informerad av branschens krav."

Att hitta ett nytt sätt att visa industrin den exakta segheten hos dessa nya former av kompositbetong innebar att det kunde bli mer beroende av deras användning som byggmaterial.

Dr Antony förklarade hur betong gjord med avfallsplastprodukter hade visat överlägsna kvaliteter jämfört med traditionella ingredienser, men hans team ville försäkra sig om att den skulle klara servicebelastningar utan att spricka.

Han tillade:"Vi tror att detta nya fotoniska eller optiska tillvägagångssätt för brotttestning inte bara kan användas för att utveckla hållbar tillverkning med material som annars skulle kasseras som avfall, men också i andra olika tekniska konstruktioner inklusive mekaniska, civil, material, elektronik- och kemitekniska tillämpningar."

Forskningen finansierades av Qatar National Research Fund, och publiceras i Vetenskapliga rapporter .