Ube Industries, Ltd., hamn- och flygplatsforskningsinstitutet, Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology (JAMSTEC), Tokyo Institute of Technology, och Tokyo University of Marine Science and Technology tillkännagav idag att en gemensam forskargrupp har etablerat en metod för att utvärdera de mekaniska egenskaperna hos härdat cementbruk och initierat den första in-situ-datamätningen någonsin. Forskningsprojektet syftar till att bidra till byggandet av djuphavsinfrastruktur. Genom att samla in data om det hydrauliska trycket som uppstår inuti härdat cementbruk på en plats på djuphavsbotten, forskningen förväntas ge användbar data för framtida utveckling av infrastrukturmaterial för djuphavsapplikationer och etablering av designmetoder för djuphavsstrukturer.

Forskningen rapporteras i en artikel publicerad i Journal of Advanced Concrete Technology , Volym 19.

Syftet med forskningen är att belysa de mekaniska egenskaperna hos härdat cementbruk på grund av effekterna av högt hydrauliskt tryck över både kort och lång tid. Konventionellt, en dränkbar används för att återvinna de cementbruksexemplar som är utplacerade på djuphavsbotten, och förändringarna i mortelprovet mäts efter hämtning. denna metod lämnar möjligheten öppen för att tryckförändringar från djuphavs- till havsytan vid hämtning orsakar förändringar i cementbruksexemplaret, potentiellt förhindra en korrekt förståelse av fenomen som uppstår i djuphavet. Vidare, tester som använder en vattentank för att simulera det höga hydraultrycket i djuphavet kan inte reproducera fenomenen i den grad att de skulle uppstå i en verklig struktur, eller effekterna av faktiska strömmar och vidhäftning av marina organismer.

Forskarna etablerade en metod som möjliggör kontinuerlig in-situ mätning av vattentryck och spänningar som uppstår i ett cementbruksexemplar på djuphavsbotten. Forskarna kan då bara peka på de fenomen som faktiskt uppstår i djuphavet, därigenom säkerställer korrekta data för analys och tolkning.

I juli 2020, forskargruppen placerade ut ett cementbruksexemplar och en mätapparat på ett vattendjup av cirka 3, 500 meter i den nordöstra kanten av Nankai-tråget, ligger cirka 70 kilometer från spetsen av Izu-halvön. Exemplaret kommer att återvinnas under räkenskapsåret 2021 och forskare kommer att analysera data.

Japan är den sjätte största sjöfartsnationen mätt i området för dess ekonomiska exklusiva zon (EEZ) och territorialvatten. Följaktligen, aktivt havsutnyttjande är en av de viktiga frågor som Japan står inför. Inom Japans ekonomiska zon, djuphav står för en mycket stor andel av havsterritoriet, och under senare år har olika möjligheter för utveckling av havsresurser studerats. Andra möjligheter diskuteras också, som har potential att skapa nya områden inom vetenskap och industri. Dessa inkluderar havsenergianvändning såsom tidvattenkraftproduktion, installation av datacenter för att dra nytta av havsbotten, konstruktion av stora neutrinodetektorer, och djuphavsstadskoncept.

Användning av cement, som erbjuder många designmöjligheter och är mycket mångsidig, utreds för framtida byggande av havsinfrastruktur på djupa hav. Cement tillverkas av kalksten, som helt och hållet kan köpas i Japan, ett land där underjordiska resurser annars vanligtvis är knappa, så det lovar fördelen med stabil tillgång som material.

Dock, det har knappast gjorts någon utvärdering av effekterna av den extrema djuphavsmiljön på strukturer som använder cement. I nyare forskning, forskarna fann att härdat cementbruk försämras avsevärt på djupt hav, göra det klart att djuphavsinfrastruktur inte kan byggas enbart med hjälp av befintlig kunskap och designmetoder. Det börjar bli viktigt att samla in grundläggande data som ett steg mot att bygga djuphavsinfrastruktur.