Vous êtes-vous déjà demandé pourquoi votre trajet domicile-travail ou vacances a une voie fermée pendant des jours, voire des mois à la fois ?

C'est peut-être parce qu'un projet de construction s'est terminé avant que le béton ne soit prêt à supporter la circulation des camions lourds, causant la défaillance de la chaussée trop tôt et nécessitant des réparations plus fréquentes tout au long de l'année.

Indiana, le "Carrefour de l'Amérique, " fait quelque chose :demander aux chercheurs de savoir exactement combien de temps il faut pour que le béton mûrisse sur une autoroute.

Le département des transports de l'Indiana (INDOT) a chargé une équipe d'ingénieurs de l'Université Purdue de collecter des données sur la maturité du béton dans le cadre de certains projets de réparation et de pavage d'autoroutes. L'équipe utilisera les données pour fournir une nouvelle recommandation fondée sur des preuves sur le moment optimal pour ouvrir la circulation à la suite d'un projet de construction.

Les nouvelles politiques pourraient économiser des millions de dollars chaque année, les chercheurs disent - pour ne pas mentionner, réduire le trafic.

L'équipe, dirigé par Luna Lu, professeur agrégé à la Lyles School of Civil Engineering de Purdue, collecte des données grâce à des capteurs conçus par le groupe pour suivre en temps réel l'évolution de la résistance du béton grâce à des mesures d'hydratation, raideur, résistance à la compression et autres propriétés du béton. Après essai, INDOT envisage d'adopter les capteurs, leur permettant de vivre en permanence sur les autoroutes et de tenir en permanence les entrepreneurs informés de la détresse du béton.

Jusque là, les chercheurs et les ingénieurs d'INDOT ont intégré les capteurs dans trois autoroutes de l'Indiana :I-70, I-74 et I-465 près d'Indianapolis. L'équipe Purdue travaille également avec la Federal Highway Administration sur une étude de fonds communs à l'échelle nationale pour mettre en œuvre la technologie dans d'autres États. Californie, Texas, Le Kansas et le Missouri envisagent de se joindre à l'étude.

« Le ragréage de la chaussée en béton doit atteindre un certain niveau de résistance pour s'adapter à la circulation des camions en raison de la charge et de l'enroulement et du gauchissement de la chaussée. Grâce à ces capteurs, un entrepreneur saura exactement quand le béton est suffisamment mûr pour supporter les charges lourdes des camions et le stress de curling et de gauchissement, " a déclaré Tommy Nantung, responsable de la planification de la recherche et du développement et de la production pour INDOT.

En Indiana, Les directives du ministère des Transports exigent que certains projets de réparation concrets soient terminés dans un certain laps de temps afin que le trafic puisse s'ouvrir. Mais les méthodes actuelles de détermination des horaires d'ouverture du trafic sont souvent peu fiables, provoquant la reprise de la circulation avant que le béton n'ait bien mûri. Les méthodes peuvent également être inefficaces et coûteuses, entraînant des retards de construction et des dépassements de coûts.

Un type de test, test de résistance à la flexion, oblige les ouvriers du bâtiment à jeter et à placer un lourd, poutre de béton de deux pieds de long sur place, puis transférez-la à un laboratoire mobile sur place ou à une installation hors site pour savoir si le béton est suffisamment mature. Le test ne met pas seulement en danger la sécurité des travailleurs, mais est également inexact en raison des différences entre les conditions de laboratoire et de terrain.

Une autre méthode, appelé test de maturité, n'est pas pratique car il utilise la température comme indication de la résistance pour chaque type de béton. Parce qu'il existe des milliers de mélanges de béton différents, cela signifie passer par des milliers de courbes de corrélation température-résistance différentes pour savoir si le béton est mature. Les courbes mathématiques ont également tendance à être trompeuses en raison de l'influence de la température extérieure.

« L'impact de cette étude peut être révolutionnaire car elle ne nécessite aucun test mécanique conventionnel ni aucune configuration de test coûteuse et lourde sur le terrain. Il n'y a pas besoin d'étalonnage pour chaque conception de mélange différente, " dit Lou, qui est également boursier de l'American Concrete Pavement Association en science des chaussées en béton et des matériaux.

Le capteur développé par l'équipe de Lu est plus précis car il vit dans le béton. Bien que chaque capteur ne mesure qu'une surface de béton de 11 pouces, il est peu coûteux d'encastrer de nombreux capteurs le long d'une section en béton, dit l'équipe.

Un patch capteur est intégré à la surface du béton. Des fils relient le patch à un système de mesure. En utilisant un effet dit piézoélectrique, l'installation convertit l'énergie électrique en énergie mécanique, exciter le capteur et faire vibrer le béton pour détecter sa rigidité. L'énergie mécanique est ensuite reconvertie en énergie électrique. Le capteur mesure l'opposition du béton au flux d'électricité grâce à une lecture des données électriques, fournissant des mesures précises de nombreuses propriétés du béton à la fois.

Les capteurs sont protégés de la corrosion et ne sont pas facilement écrasés par les engins de chantier. La configuration permet également de collecter des données pendant des années après la pose du béton. En revanche, les méthodes conventionnelles d'essai en laboratoire recueillent des données pendant seulement 28 jours, laissant des lacunes dans la compréhension de la façon dont le béton se renforce après ce point.

"Être capable de suivre la résistance du béton sur une plus longue période aiderait les ingénieurs à savoir s'ils ont sur- ou sous-conçu des routes et à mieux déterminer quand remplacer le béton, " dit Lu.

Actuellement, des mesures doivent être prises toutes les heures sur site, mais l'équipe prévoit de faire fonctionner les capteurs sans fil à l'avenir, comme via une application.