I sensori per calcestruzzo WaveLogix segnalano la resistenza della strada in tempo reale

I sensori per calcestruzzo inventati da un professore della Purdue University vengono aggiunti ai progetti di ricostruzione interstatale negli Stati Uniti per cercare di prevenire cedimenti prematuri del calcestruzzo.

Luna Lu, direttrice ad interim della Lyles School of Civil Engineering di Purdue, guida lo sviluppo dei sensori dal 2017. Ha fondato la società startup WaveLogix nel 2021 per sviluppare i sensori Rebel Concrete Strength per commercializzarli e produrli su scala più ampia. Con il finanziamento della Federal Highway Administration, gli stati con autostrade in cemento stanno partecipando ai test dei sensori. Indiana e Texas sono i primi due stati a schierarli.

I sensori sono stati aggiunti all’inizio di quest’anno durante i getti di cemento su un tratto della I-35 a Hillsborough, in Texas, e su una nuova rampa I-469 in costruzione nell’Indiana vicino a Indianapolis, nonché su sezioni della I-70 e I-74. . Stati partecipanti allo studio: Missouri, North Dakota, Kansas, California, Tennessee, Colorado e Utah.

I sensori consentono ai costruttori stradali di determinare quando il calcestruzzo fresco è sufficientemente maturo per poter essere utilizzato senza dover prelevare e analizzare campioni di calcestruzzo. I sensori “monitorano direttamente il calcestruzzo fresco e misurano accuratamente molte delle sue proprietà contemporaneamente”, secondo un comunicato stampa della Purdue University. “Il sensore comunica agli ingegneri tramite un’app per smartphone esattamente quando la pavimentazione è abbastanza resistente da gestire il traffico intenso”.

I sensori per calcestruzzo vengono installati prima del getto di calcestruzzo e ricoperti di calcestruzzo. Un cavo del sensore è collegato a un dispositivo portatile riutilizzabile che registra automaticamente i dati sulla resistenza del calcestruzzo in tempo reale per tutto il tempo necessario. Il video qui sotto della Purdue University mostra come vengono installati:

La tecnologia è progettata per prevenire le discrepanze che possono verificarsi durante i test di laboratorio sulla resistenza del calcestruzzo, che potrebbero portare all'apertura di una nuova strada troppo presto e alla riduzione della vita del calcestruzzo. Disporre di dati accurati in tempo reale può consentire l’apertura puntuale delle nuove strade e ridurre i futuri costi di costruzione, il che porta anche a una riduzione delle emissioni di carbonio, afferma l’università.

“Gli ingorghi causati dalle riparazioni delle infrastrutture hanno fatto sprecare 4 miliardi di ore e 3 miliardi di litri di gas su base annua”, afferma Lu. "Ciò è dovuto principalmente a una conoscenza e comprensione insufficienti dei livelli di resistenza del calcestruzzo."

La società di Lu, WaveLogix, concede in licenza la tecnologia all'Ufficio per la commercializzazione della tecnologia della Purdue Research Foundation, che ha richiesto la protezione del brevetto sulla proprietà intellettuale. L'arrivo sul mercato dei sensori Rebel Concrete Strength è previsto entro la fine dell'anno.

Da sotto un getto di cemento, questo sensore circolare nero trasmette i dati sui livelli di resistenza del calcestruzzo attraverso un cavo collegato a un dispositivo portatile fuori terra chiamato datalogger. Gli ingegneri ricevono dati in tempo reale da questo dispositivo tramite un'app per smartphone. Foto della Purdue University/Rebecca McElhoe Nel frattempo, Lu sta anche lavorando su un modo per utilizzare i dati dei sensori per ridurre le emissioni di carbonio associate alla produzione di calcestruzzo e ai lavori stradali. Sfruttando l’intelligenza artificiale, WaveLogix sta sviluppando un modo per evitare che le miscele di calcestruzzo vengano sovraccaricate di cemento, il che può portare a fessurazioni premature.

"Il problema più grande con le miscele di calcestruzzo è che utilizziamo più cemento per aumentare la resistenza del calcestruzzo", afferma Lu. "Ciò non aiuterà ad aprire la strada al traffico prima."

Lei stima che “la progettazione eccessiva della miscela di calcestruzzo provoca più di 1 miliardo di tonnellate di emissioni di carbonio all’anno”.

Con l’intelligenza artificiale si aspetta di poter ridurre fino al 25% la quantità di cemento negli impasti, riducendo così i costi e l’inquinamento.

"Sento un forte senso di responsabilità nell'avere un impatto sulla nostra infrastruttura attraverso lo sviluppo di nuovi tipi di tecnologia", afferma. “Nel campo dell’ingegneria civile, se non abbiamo un impatto sul mondo, non ci sarà più un mondo di cui preoccuparsi”.