Die Straßenfestigkeitssensoren der Purdue-Ingenieure sind Teil von I

Sensoren des WaveLogix REBEL Concrete Strength Sensing Systems, hier auf einer Straßenbaustelle in Tennessee, helfen dabei, die Straßenfestigkeit in Echtzeit zu erkennen.

Eingereichtes Foto

Am Autobahnkreuz Interstate 69 und Interstate 465 werden Sensoren installiert, die ein jahrhundertealtes System zur Messung der Straßenfestigkeit verändern könnten.

Die von WaveLogix hergestellten Sensoren könnten dazu beitragen, die globalen Kohlenstoffemissionen um etwa eine Milliarde Tonnen pro Jahr zu reduzieren, indem sie die überschüssige Zementproduktion verringern, wenn sie weit genug verbreitet werden, sagte Henry Silva, Produktentwicklungsingenieur des Unternehmens. Sie können auch Projekte beschleunigen, da Ingenieure und Bauarbeiter die Festigkeit von Beton in Echtzeit bestimmen können, was Steuergelder spart, sagte er.

Das Technologie-Startup-Unternehmen wurde von Silva und Luna Lu, stellvertretender Dekan der Fakultät des Purdue College of Engineering, gegründet, als Silva noch ein Student war.

Forscher von Purdue entwickelten das WaveLogix REBEL Concrete Strength Sensing System über mehrere Jahre hinweg, beginnend im Jahr 2016, als Studenten mit der Entwicklung der Sensoren begannen. Der Purdue-Ingenieurstudent Zhihao Kong brachte die Technologie in einer Laborumgebung zum Einsatz, benötigte jedoch eine Schnittstelle zu den Sensoren, damit Daten automatisch von ihnen hochgeladen werden konnten, sagte Silva.

Mit Lu als Mitbegründer und CEO und Silva als Produktentwicklungsingenieur begann WaveLogix mit der Arbeit an einem Produkt, das Transportabteilungen im ganzen Land nutzen konnten.

„Der Durchschnittsbürger merkt vielleicht, dass der Bau nicht so lange dauert“, sagte Silva. „Aber wenn eine solche Technologie in der Branche auf den Markt kommt, wird sie die alte Testmethode vollständig ersetzen und eine neue Ära des Bauwesens einleiten, indem sie in der Lage ist, datengesteuertere Ergebnisse zu erzielen und Infrastrukturprobleme ganz anders als bisher zu betrachten.“

Die überwiegend verwendete Methode zur Messung der Betonfestigkeit besteht darin, zylindrische Betonproben zu entnehmen und sie mit einer hydraulischen Presse unter Druck zu setzen, um festzustellen, ob sie dem Gewicht von Fahrzeugen standhalten können, sagte Silva.

Sensoren des WaveLogix REBEL Concrete Strength Sensing Systems, hier in der Nähe des künftigen Autobahnkreuzes Interstate 465 und Interstate 69 zu sehen, helfen dabei, die Straßenfestigkeit in Echtzeit zu erkennen.

Eingereichtes Foto

Sensoren des WaveLogix REBEL Concrete Strength Sensing Systems, hier auf einer Straßenbaustelle in Tennessee, helfen dabei, die Straßenfestigkeit in Echtzeit zu erkennen.

Eingereichtes Foto

Die von der Straße entnommenen Proben hatten oft nicht die gleiche Festigkeit wie der Rest der Straße, was die Projektingenieure dazu veranlasste, dies zu kompensieren, indem sie der Mischung zu viel Zement hinzufügten, was auch die Langlebigkeit der Straße verringerte. Die Proben erforderten außerdem, dass Bauarbeiter auf die Prüfung der Proben warten mussten, während die WaveLogix-Sensoren Echtzeitaktualisierungen der Straßenfestigkeit ermöglichen, die über Cloud-Dienste hochgeladen werden, nachdem sie in der Straße vergraben sind, sagte Silva.

„Unser System besteht aus drei Komponenten: Die erste ist der Sensor selbst, ein scheibenförmiges Ding, aus dem ein Kabel herauskommt, das an einen Datenlogger angeschlossen wird. Es wird angeschlossen und nimmt Messungen vom Sensor vor, der sie an die Cloud sendet. Dashboard-Benutzer können die Stärke der Straße im Laufe der Zeit aus der Ferne beobachten“, sagte er. „Das ist wirklich bedeutsam, denn es wird eine bahnbrechende Technologie in dieser Branche sein und eine über 100 Jahre alte Testmethode ersetzen.“

Das Indiana Department of Transportation begann 2017 mit der Purdue University zusammenzuarbeiten, um weitere Forschungen zu den Sensoren durchzuführen, sagte INDOT-Sprecherin Natalie Garrett in einer E-Mail.

„Die Behörde erkannte in der Technologie eine Möglichkeit, die Festigkeit von Betondecken potenziell in Echtzeit messen zu können und insbesondere dabei zu helfen, abzuschätzen, wann ein neu gepflasterter oder ausgebesserter Straßenabschnitt für den Verkehr freigegeben werden sollte“, sagte sie. „Die von den Sensoren bereitgestellten Informationen würden Ingenieuren und Baupersonal idealerweise dabei helfen, den Verkehr auf neuem Beton zu vermeiden, bevor er ausreichend Festigkeit hat, um die Last aufzunehmen.“

Der erste erfolgreiche Sensortest fand 2020 auf der Interstate 65 in der Nähe von Lafayette statt und das Interesse an dem Produkt ist seitdem exponentiell gewachsen.

„Ursprünglich wurde das Projekt von INDOT finanziert, aber seitdem sind 12 Staaten beigetreten, was einen finanziellen Beitrag zur Technologie beinhaltet, die in das WaveLogix-Labor einfließt. Wir kommen unserer Verpflichtung nach, indem wir unsere Technologie in ihrem Bundesstaat einsetzen“, sagte Silva.

Neben Indiana testen Mitglieder von WaveLogix Produkte unter anderem in Missouri, Tennessee, Kentucky, Texas, Kansas, Colorado und Kalifornien, sagte Silva.

Jetzt werden die Sensoren den INDOT-Beamten dabei helfen, eines der ehrgeizigsten Straßenprojekte in der Geschichte des Bundesstaates abzuschließen. Die ersten Sensoren für den Autobahnkreuz I-465/I-69 wurden letzte Woche platziert. Während das zwei Milliarden US-Dollar teure I-69-Verlängerungsprojekt von Martinsville nach Marion County im nächsten Jahr abgeschlossen wird, können INDOT-Führungskräfte die Stärke des Autobahnkreuzes in Echtzeit ermitteln, während sie sich auf die Eröffnung im nächsten Jahr vorbereiten, sagte Garrett in einer E-Mail.

„Die möglichen Auswirkungen dieser Sensoren sind enorm“, sagte sie. „Durch die Datenerfassung vor Ort ergeben sich erhebliche Zeiteinsparungen sowie ein geringerer Arbeits- und Logistikaufwand für die Durchführung der Betonfestigkeitsprüfung. Darüber hinaus können die gesammelten Daten dazu beitragen, ein vorzeitiges Versagen des Betons durch zu frühes Öffnen eines Abschnitts der Betondecke zu verhindern und so im Idealfall die Notwendigkeit von Ausbesserungen in naher Zukunft zu vermeiden.“