بتنی که برای کاهش ترافیک حرف می‌زند

تعداد بسیاری از بزرگراه‌های آمریکا در حال آزمایش دستگاهی نوآورانه از دانشگاه پردو هستند که به طور بالقوه می‌تواند میلیون‌ها دلار در بودجه‌ها صرفه‌جویی کند و ازدحام خودروها در خیابان و بزرگراه‌ها را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. این دستگاه حسگری است که به بتن اجازه می‌دهد تا «صحبت کند» و مدت زمان ساخت و تعمیرات را در زمانی بهینه به مسئولان شهری گوشزد کند. در واقع این نوآوری باعث پایداری جاده می‌شود و به طور قابل توجهی انتشار گازهای گلخانه‌ای آن را کاهش می‌دهد.

گفتنی است که یکی از کارهایی که برای مناسب‌سازی سطح جاده‌ انجام می‌شود به کار بردن بتن برای مقاوم‌سازی سطح آن است. این ماده به راحتی می‌تواند فضایی را که در سطح آسفالت جاده ایجاد می‌شود را فشرده کند و از به وجود آمدن فضاهای خالی در سطح آسفالت و پیشروی‌هایی که برای آنها ایجاد می‌شود جلوگیری کند. استفاده از روسازی آسفالت برای ترمیم یک روش متداول برای تعمیر خرابی آسفالت است.

یک محقق ایرانی جایزه گزارش علمی برتر مجله نیچر را بُرد

این حسگر به طور مستقیم در حین ریخته شدن بتن وارد آن می‌شود و داده‌های دقیق و پایدارتری در مورد قدرت بتن و نیاز به تعمیرات آن را به مهندسان ارسال می‌کند؛ کاری که با ابزارها و روش‌های فعلی ممکن نیست.

محققان دانشگاه پردو می‌گویند: راه‌بندان و اختلالات ترافیکی ناشی از تعمیرات زیرساختی سالانه 4 میلیارد ساعت و 3 میلیارد گالن بنزین را هدر می‌دهد. این مشکل در بسیاری از موارد به دلیل کمبود دانش و فهم در خصوص سطح قدرت بتن است. به عنوان مثال، ما هنوز نمی‌دانیم چه زمانی بتن به مقاومت مناسب مورد نیاز برای تحمل بارهای ترافیکی می‌رسد. علاوه براین، ممکن است بتن دچار شکست زودرس شود و نیاز به تعمیر پیدا کند.

استانداردهای جدیدی برای دوام جاده‌ها در راه است

اختراع این حسگر دانشگاه پردو به راحتی در حال جایگزین شدن آزمایش‌هایی است که از اوائل دهه ۱۹۰۰ به عنوان استاندارد صنعت شناخته شده بودند.

محققان دانشگاه پردو توسعه این فناوری را در سال ۲۰۱۷ آغاز کردند؛ زمانی که دپارتمان حمل و نقل ایندیانا برای از بین بردن خرابی‌ زودرس روسازی بتنی درخواست کمک کرد. محققان برای این مشکل، نمونه اولیه از حسگر خود را در بخش‌هایی از بزرگراه‌های مختلف ایندیانا اضافه کردند. این حسگر به پیمانکاران و کارگران به طور مستمر اطلاعات ارسال می‌کند تا از کیفیت روسازی جاده‌ها اطمینان حاصل کنند.

صنعت بیش از یک قرن است که از روش‌هایی برای ارزیابی شرایط جاده‌ها استفاه می‌کند که نیازمند آزمایش نمونه‌های بزرگ بتن در آزمایشگاه یا تاسیسات در محل است. مهندسان با استفاده از این داده‌ها، سطح مقاومتی را که یک مخلوط بتن خاص پس از ریختن و رهاسازی در محل دارد، تخمین می‌زنند. اگرچه این آزمایش‌ها توسط صنعت به خوبی درک شده‌اند، اختلاف بین شرایط آزمایشگاهی و فضای باز جاده می‌تواند منجر به تخمین‌های نادرست مقاومت بتن به دلیل ترکیبات سیمان و دماهای مختلف منطقه اطراف شود.

اما با وجود حسگر دانشگاه پردو، مهندسان دیگر مجبور نیستند برای تخمین شرایط بتن به نمونه‌های بتنی تکیه کنند. آنها مستقیما بتن تازه را زیر نظر می‌گیرند و بسیاری از خواص آن را به طور همزمان اندازه‌گیری می‌کنند.

این سنسور دقیقاً زمانی از طریق یک برنامه تلفن هوشمند با مهندسان ارتباط برقرار می‌کند که جاده به اندازه کافی قوی باشد تا بتواند ترافیک سنگین را مدیریت کند. هرچه روسازی قبل از استفاده توسط وسایل نقلیه قوی‌تر باشد، کمتر نیاز به تعمیر دارد. توانایی دریافت فوری اطلاعات در مورد سطوح مقاومت بتن همچنین به جاده‌ها اجازه می‌دهد تا به موقع یا زودتر پس از بارندگی مجدد به روی ترافیک باز شوند.