建造建筑物需要多長時(shí)間，很大程度上取決于每層混凝土的強(qiáng)度何時(shí)足以承受負(fù)荷。普渡大學(xué)的工程師已經(jīng)開發(fā)出傳感器，可以通過直接在現(xiàn)場實(shí)時(shí)確定混凝土強(qiáng)度來安全地加快施工進(jìn)度。

通常，混凝土混合物設(shè)計(jì)需要在建筑項(xiàng)目中實(shí)施之前進(jìn)行測試。一旦對這些混合物進(jìn)行了審核，就可以在沒有其他現(xiàn)場測試的情況下更改混合物的設(shè)計(jì)。

普渡大學(xué)工程師設(shè)計(jì)的技術(shù)將允許建筑承包商在現(xiàn)場驗(yàn)證混凝土的成熟度，從而無需進(jìn)行大量的現(xiàn)場測試。

普渡大學(xué)美國混凝土路面協(xié)會土木工程學(xué)教授盧娜·盧說：“我們的傳感器可以幫助做出更好的數(shù)據(jù)驅(qū)動決策，從而確定施工進(jìn)度并提高混凝土施工質(zhì)量。”

Purdue團(tuán)隊(duì)正在與FA Wilhelm Construction Co. Inc.合作，以測試技術(shù)并將其與安裝在將成為Purdue的五層工程和Polytechnic Gateway大樓的地板上的傳統(tǒng)商用傳感器進(jìn)行比較。該建筑群將是一棟連棟建筑，分別是Dudley Hall和Lambertus Hall。在施工現(xiàn)場由臂章塞克斯頓Co. Inc.公司管理

土木工程教授Luna Lu(左)幫助安裝了一個(gè)傳感器，該傳感器是她的實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的，將成為普渡大學(xué)建筑群的三樓。圖片來源：普渡大學(xué)(Purdue University)照片/麗貝卡·麥克艾魯(Rebecca McElhoe)

陸和她的研究小組還正在印第安納州的高速公路上對傳感器進(jìn)行測試，以期更好地確定混凝土何時(shí)準(zhǔn)備承受重型卡車運(yùn)輸。

盧說：“我們正在努力與承包商合作，以從時(shí)間，成本和現(xiàn)場所需人員數(shù)量的角度，為我們節(jié)省多少費(fèi)用，從而降低了風(fēng)險(xiǎn)并提高了施工安全性。”盧說。“這始于行業(yè)合作以評估傳感器的運(yùn)行狀況。”

在過去的十年中，總承包商使用傳統(tǒng)的傳感器對混凝土的強(qiáng)度和成熟度進(jìn)行可靠，準(zhǔn)確的估算。但是，在澆筑混凝土之前，該方法需要在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行為期一個(gè)月的測試混凝土配合比設(shè)計(jì)的過程。會生成一個(gè)折線圖，以記錄隨時(shí)間變化的特定溫度下混合設(shè)計(jì)的強(qiáng)度。

然后，使用該線圖來匹配現(xiàn)場傳感器的溫度測量值。圖上的強(qiáng)度值稱為“成熟度曲線”，可幫助工人估算混凝土何時(shí)足夠堅(jiān)固以繼續(xù)施工。

如果意外的天氣或其他任何更改時(shí)間表的影響要求更改混合物的主要成分，則承包商必須為新混合物重新生成成熟度曲線。

Lu的實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的傳感器可以直接從地板上實(shí)時(shí)測量混凝土強(qiáng)度，而無需事先生成成熟度曲線。

“這些新傳感器更像是'即插即用'。我們可以隨時(shí)做出判斷，”威廉姆的公司質(zhì)量保證經(jīng)理瑞安·德克爾(Ryan Decker)說。

像商用傳感器一樣，Lu的傳感器將保留在混凝土中。傳感器通過使用電能將聲波傳播通過混凝土來提供更直接的強(qiáng)度測量。混凝土如何響應(yīng)特定的波速表明其強(qiáng)度和剛度。

盧說：“在混凝土中傳播的海浪可以告訴我們很多信息。我們不僅可以找到混凝土的強(qiáng)度，還可以找到有關(guān)混凝土微觀結(jié)構(gòu)的詳細(xì)信息。”

Lu的十二個(gè)傳感器已安裝在Gateway Complex三樓的各個(gè)區(qū)域中，因此與現(xiàn)場使用的商用傳感器相比，團(tuán)隊(duì)可以最好地了解它們的工作狀況。

Lu的實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)對該技術(shù)進(jìn)行了驗(yàn)證，現(xiàn)在正在開發(fā)一個(gè)系統(tǒng)，承包商可以使用該系統(tǒng)遠(yuǎn)程接收混凝土的強(qiáng)度信息。傳感器技術(shù)已通過Purdue研究基金會技術(shù)商業(yè)化辦公室申請了專利。

Gateway Complex的建設(shè)預(yù)計(jì)將于2022年秋季完成。跨學(xué)科的樞紐將連接基于項(xiàng)目的教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，設(shè)計(jì)工作室和其他協(xié)作空間，以增加Purdue社區(qū)與印第安納州公司之間的互動。綜合大樓的創(chuàng)建由禮來基金會，印第安納州和私人捐贈外部資助。

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