Engineered material arresting system (EMAS) is a cellular concrete material currently used as passive aircraft arresting system at airports around the U.S.A. and abroad. Its cellular structure crushes on impact, helping to absorb energy and create drag resistance. Energy absorbed during crushing is defined by the load–deformation response curve, in which a plateau is indicative of crushing behavior at a near-constant load. At the microstructural level, the energy absorbed from crushing is a combination of elastic buckling, plastic yield, and brittle fracture of the cellular microstructure. Therefore, optimization of the cellular structure (e.g., bubble size and distribution) is paramount to the overall performance of these systems. This study makes use of microstructural investigations, quasi-static indentation, and drop weight testing to investigate the performance of cellular concrete with varied microstructures. The results show that, while density (air content) has been considered the main predictor of overall performance, the nature of the cellular structure created by the use of different foaming agents can be a useful design tool. This adds another critical consideration in the design of impact-resistant infrastructure. Given this finding, a new set of design guidelines are presented in this paper. This work aims to inform better design of impact-resistant infrastructure by identifying cellular concrete microstructures that lead to optimal energy absorption in low-velocity impact events, such as aircraft overruns.

工程材料拦阻系统 (EMAS) 是一种多孔混凝土材料，目前在美国和国外的机场用作被动式飞机拦阻系统。它的蜂窝结构在撞击时会破碎，有助于吸收能量并产生阻力。破碎过程中吸收的能量由载荷-变形响应曲线定义，其中的平台表明在接近恒定载荷下的破碎行为。在微观结构层面，破碎吸收的能量是细胞微观结构的弹性屈曲、塑性屈服和脆性断裂的组合。因此，优化蜂窝结构（例如，气泡大小和分布）对这些系统的整体性能至关重要。本研究利用微观结构研究、准静态压痕、和落锤测试，以研究具有不同微观结构的多孔混凝土的性能。结果表明，虽然密度（空气含量）被认为是整体性能的主要预测因素，但使用不同发泡剂产生的蜂窝结构的性质可能是一种有用的设计工具。这在抗冲击基础设施的设计中增加了另一个重要的考虑因素。鉴于这一发现，本文提出了一套新的设计指南。这项工作旨在通过识别可在低速撞击事件（如飞机超限）中实现最佳能量吸收的多孔混凝土微观结构，为更好的抗冲击基础设施设计提供信息。虽然密度（空气含量）被认为是整体性能的主要预测因素，但使用不同发泡剂产生的蜂窝结构的性质可能是一种有用的设计工具。这在抗冲击基础设施的设计中增加了另一个重要的考虑因素。鉴于这一发现，本文提出了一套新的设计指南。这项工作旨在通过识别可在低速撞击事件（如飞机超限）中实现最佳能量吸收的多孔混凝土微观结构，为更好的抗冲击基础设施设计提供信息。虽然密度（空气含量）被认为是整体性能的主要预测因素，但使用不同发泡剂产生的蜂窝结构的性质可能是一种有用的设计工具。这在抗冲击基础设施的设计中增加了另一个重要的考虑因素。鉴于这一发现，本文提出了一套新的设计指南。这项工作旨在通过识别可在低速撞击事件（如飞机超限）中实现最佳能量吸收的多孔混凝土微观结构，为更好的抗冲击基础设施设计提供信息。鉴于这一发现，本文提出了一套新的设计指南。这项工作旨在通过识别可在低速撞击事件（如飞机超限）中实现最佳能量吸收的多孔混凝土微观结构，为更好的抗冲击基础设施设计提供信息。鉴于这一发现，本文提出了一套新的设计指南。这项工作旨在通过识别可在低速撞击事件（如飞机超限）中实现最佳能量吸收的多孔混凝土微观结构，为更好的抗冲击基础设施设计提供信息。