Nghiên cứu của Purdue Kiểm tra cảm biến cường độ bê tông

Công nghệ do các kỹ sư Perdue thiết kế để xác minh độ chín của bê tông tại chỗ mà không cần thử nghiệm rộng rãi bên ngoài.

Thời gian xây dựng một tòa nhà phụ thuộc phần lớn vào thời điểm bê tông của mỗi tầng có đủ độ cứng để chịu tải. Các kỹ sư của Đại học Purdue đã phát triển các cảm biến có thể đẩy nhanh tiến độ xây dựng một cách an toàn bằng cách xác định cường độ bê tông trực tiếp tại chỗ trong thời gian thực.

Thông thường, trong một dự án xây dựng các thiết kế phối bê tông được yêu cầu thử nghiệm trước khi thực hiện. Một khi các hỗn hợp đó đã được kiểm tra để sử dụng, thiết kế hỗn hợp không thể thay đổi nếu không có thêm thử nghiệm bên ngoài.

Công nghệ được các kỹ sư của Purdue thiết kế sẽ loại bỏ nhu cầu kiểm tra rộng rãi bên ngoài bằng cách cho phép các nhà thầu xây dựng xác minh độ chín của bê tông ngay tại chỗ.
“Các cảm biến của chúng tôi có thể giúp đưa ra các quyết định dựa trên dữ liệu tốt hơn để xác định tiến độ xây dựng và cải thiện chất lượng xây dựng bê tông”, Luna Lu, Giáo sư về Kỹ thuật Xây dựng của Hiệp hội Bê tông Hoa Kỳ tại Purdue cho biết.

Nhóm Purdue đang làm việc với công ty xây dựng F.A. Wilhelm để kiểm tra và so sánh công nghệ này với các cảm biến thương mại truyền thống được lắp đặt vào một tầng của Khu phức hợp Cổng vào Bách khoa và Kỹ thuật năm tầng. Khu phức hợp sẽ là một tòa nhà liền kề bao gồm Dudley Hall và Lambertus Hall. Công trình được quản lý bởi Shiel Sexton Co. Inc.

Lu và nhóm nghiên cứu của cô cũng đang thử nghiệm các cảm biến trên các đường cao tốc trên khắp Ấn độ như một phần của nỗ lực nhằm xác định tốt hơn thời điểm bê tông sẵn sàng cho xe tải nặng lưu thông.
“Chúng tôi đang cố gắng làm việc với các nhà thầu để tìm hiểu xem chúng tôi có thể tiết kiệm bao nhiêu cho họ về thời gian, chi phí và số lượng người cần thiết tại một công trường, điều này giúp giảm rủi ro và cải thiện an toàn xây dựng”, Lu nói. “Điều đó bắt đầu với sự hợp tác trong ngành để đánh giá mức độ hoạt động của các cảm biến.”

Trong thập kỷ qua, các tổng thầu đã sử dụng các cảm biến truyền thống để đưa ra các ước tính đáng tin cậy và chính xác về cường độ và độ chín của bê tông. Nhưng trước khi đổ bê tông, phương pháp này đòi hỏi một quá trình kéo dài hàng tháng để kiểm tra thiết kế cấp phối bê tông trong phòng thí nghiệm. Biểu đồ đường được tạo ra để ghi nhận độ bền của thiết kế hỗn hợp dựa trên nhiệt độ cụ thể theo thời gian.
Biểu đồ đường này sau đó được sử dụng để so khớp các phép đo nhiệt độ từ các cảm biến tại hiện trường. Giá trị cường độ trên biểu đồ, được gọi là “đường cong trưởng thành”, giúp công nhân ước tính khi nào bê tông đủ cứng để tiếp tục thi công.

Nếu thời tiết bất ngờ hoặc bất kỳ tác động nào khác về lịch trình thay đổi yêu cầu thay đổi các thành phần chính của hỗn hợp, thì nhà thầu phải tạo lại đường cong tổng thể cho hỗn hợp mới.

Các cảm biến do phòng thí nghiệm của Lu phát triển sẽ đo cường độ bê tông trực tiếp từ sàn sàn trong thời gian thực, loại bỏ nhu cầu tạo đường cong trưởng thành trước đó.

Ryan Decker, giám đốc đảm bảo chất lượng của Wilhelm cho biết: “Những cảm biến mới này mang tính chất‘ cắm và chạy ’. Chúng tôi có thể đưa ra các yêu cầu đánh giá ngay lập tức”.

Giống như các cảm biến thương mại, cảm biến của Lu sẽ nằm trong bê tông. Các cảm biến cung cấp phép đo cường độ trực tiếp hơn bằng cách sử dụng điện để gửi sóng âm qua bê tông. Cách bê tông phản ứng với tốc độ sóng cụ thể cho biết cường độ và độ cứng của nó.

“Một làn sóng truyền qua bê tông có thể cho chúng ta biết rất nhiều thông tin. Chúng tôi không chỉ có thể tìm hiểu độ bền của bê tông mà còn cả thông tin chi tiết về cấu trúc vi mô của bê tông, ”Lu nói.
Mười hai cảm biến của Lu đã được lắp đặt vào các khu vực khác nhau của tầng ba của Khu phức hợp Gateway để các nhóm có thể hiểu rõ nhất chúng hoạt động tốt như thế nào so với các cảm biến thương mại đang được sử dụng trên trang web.

Phòng thí nghiệm của Lu đã xác thực công nghệ và hiện đang phát triển một hệ thống mà các nhà thầu có thể sử dụng để nhận thông tin cường độ của bê tông từ xa. Công nghệ cảm biến này đã được cấp bằng sáng chế thông qua Văn phòng Thương mại hóa Công nghệ của Quỹ nghiên cứu Purdue.

Việc xây dựng Khu phức hợp Gateway dự kiến sẽ hoàn thành vào mùa thu năm 2022. Trung tâm liên ngành sẽ kết nối các phòng thí nghiệm hướng dẫn dựa trên dự án, studio thiết kế và các không gian hợp tác khác để tăng sự tương tác giữa cộng đồng Purdue và các công ty ở Indiana. Việc tạo ra khu phức hợp được tài trợ từ bên ngoài bởi Lilly Endowment, bang Indiana và tài trợ tư nhân.

Theo forconstructionpros