Descargar imagen
El "hormigón inteligente" podría reducir las reparaciones de carreteras y el tráfico
WEST LAFAYETTE, Ind. – Las carreteras siempre parecen necesitar reparaciones. Luna Lu le está dando al concreto la capacidad de "hablar" e incluso curarse a sí mismo.
Su laboratorio en la Universidad de Purdue está desarrollando tecnología que permitiría que los puentes y carreteras pavimentados con concreto se revelen con mayor precisión cuando necesiten reparaciones y que estén equipados con materiales que respondan a posibles daños.
"Vemos cómo podemos abordar los problemas en la infraestructura utilizando materiales y sensores que aprovechan la inteligencia artificial y los grandes datos", dijo Lu, profesor asociado en la Escuela de Ingeniería Civil de Purdue, Lyles. "La idea es hacer que la infraestructura sea adaptable, sostenible y resistente".
Más de un tercio de los puentes de EE. UU. Necesitan reparaciones, según un informe de 2020 de la American Road and Transportation Builders Association.
Tener una mejor idea de cuándo el concreto nuevo está listo para soportar tráfico pesado, por ejemplo, podría evitar grietas causadas por la reapertura de carreteras demasiado pronto. La prevención de grietas significa menos proyectos de reparación para reemplazar el concreto, lo que reduciría el tráfico típicamente retenido por esos proyectos.
En 2019, Lu colaboró con el Departamento de Transporte de Indiana para integrar tres sensores de carreteras de Indiana que desarrolló su laboratorio. Las carreteras incluyen la Interestatal 465 cerca de Indianápolis, la I-70 cerca de Plainfield y la I-74 cerca de Batesville.
Los datos de los sensores están ayudando a recomendar el mejor momento para abrir el tráfico después de un parcheo o un nuevo proyecto de pavimento y seguir continuamente el desarrollo del concreto. El equipo de Lu está trabajando con la Administración Federal de Carreteras para implementar estos sensores de concreto en otros estados.
Al mismo tiempo que habla de concreto, Lu y su laboratorio están desarrollando una forma en que el concreto podría repararse a sí mismo.
El hormigón autocurativo sería particularmente útil durante los inviernos duros. Para las carreteras en el medio oeste de EE. UU., El invierno hace que el concreto se congele y descongele en ciclos. Cuando las temperaturas caen por debajo de los 32 grados F, las moléculas de agua en la superficie de una carretera se congelan y expanden, agrietando el concreto. Estas grietas conducen a fisuras en el transcurso de varios inviernos.
Descargar imagen
El laboratorio de Lu está investigando diferentes tipos de materiales altamente porosos, similares a la arena, llamados "agentes de curado interno" para mezclar en el concreto. Cuando el concreto se agrieta, los agentes de curado absorben agua y la alimentan a reacciones químicas. Estas reacciones producen sustancias sólidas que sellan la grieta y "curan" el concreto. El proceso de curación también evita que el agua se filtre en el hormigón y el acero corroído o el refuerzo de barras de refuerzo.
"Mediante el uso de estos materiales de autocuración, podemos hacer que la infraestructura se adapte al cambio de temperatura", dijo Lu, quien es un Académico de la Asociación Estadounidense de Pavimentos de Concreto en Ciencias de Materiales y Pavimentos de Concreto.
Lu y otros investigadores también están pensando en cómo la infraestructura inteligente podría influir y adaptarse al comportamiento humano.
“El tráfico siempre es direccional. El pensamiento convencional es agregar carriles adicionales, pero la inteligencia artificial y los grandes datos podrían identificar un carril infrautilizado y cambiar el tráfico en esa dirección. Estamos desarrollando tecnología que permitiría un mejor control del tráfico sin agregar carriles adicionales ", dijo Lu.
La infraestructura inteligente es un campo joven. A través de asociaciones con otras universidades, Lu está trabajando para reunir a los investigadores y los recursos necesarios para habilitar este tipo de infraestructura a gran escala.
Lu dirige el Centro de Infraestructura Inteligente, que une la experiencia de los investigadores de Purdue en varias disciplinas diferentes, incluidos los materiales, la detección y la inteligencia artificial. También está ayudando a establecer el primer consorcio de infraestructura inteligente del Medio Oeste al asociarse con varios departamentos de transporte estatales.
“Juntos, podemos obtener aún más datos para identificar las mejores formas de hacer que la infraestructura sea más segura y resistente. Podemos desarrollar algoritmos que mapeen vulnerabilidades en la infraestructura en el futuro ", dijo Lu.
Acerca de la Universidad de Purdue
La Universidad de Purdue es una importante institución de investigación pública que desarrolla soluciones prácticas para los desafíos más difíciles de la actualidad. Clasificada como la Universidad número 6 más innovadora en los Estados Unidos por U.S.News & World Report, Purdue ofrece investigaciones que cambian el mundo y descubrimientos fuera de este mundo. Comprometido con el aprendizaje práctico y en línea del mundo real, Purdue ofrece una educación transformadora para todos. Comprometido con la asequibilidad y la accesibilidad, Purdue ha congelado la matrícula y la mayoría de las tarifas en los niveles de 2012-13, permitiendo que más estudiantes que nunca se gradúen sin deudas. Vea cómo Purdue nunca se detiene en la búsqueda persistente del próximo salto gigante en purdue.edu.
Escritor: Kayla Wiles, wiles5@purdue.edu. Trabajando de forma remota, pero proporcionará una respuesta inmediata.
Fuente: Luna Lu, luna@purdue.edu
Nota para periodistas : Las fotos y el video de Luna Lu y la investigación concreta de su laboratorio están disponibles en una carpeta de Google Drive en https://purdue.university/2Wu1WFu.
Sé el primero en comentar