Czujniki monitorujące stan betonowych konstrukcji

Czujniki monitorujące stan betonowych konstrukcji

Applied Sensors Research and Development Corporation (ASR&D) współpracuje w ramach kontraktu Maryland Industrial Partnerships z profesorem Dimitrios’em Goulias’em z University of Maryland przy opracowywaniu czujnika, który mierzy temperaturę betonu takich konstrukcji, jak chociażby mosty.

Twardnienie przy niewłaściwej temperaturze może powodować, że beton staje się kruchy i pęka, co powoduje zagrożenie i wymaga kosztownych napraw. Podczas remontu mostu Chesapeake Bay Bridże w 2002 roku, na prace związane między innymi z ponownym wylewaniem betonu wydano 60 milionów dolarów. Późniejsze badania wskazały, że za pęknięcia odpowiedzialna była zbyt niska temperatura wysychającego betonu.

„Obecnie stosowane metody badania spójności struktury są w całości manualne i pracochłonne,” – powiedziała Jacqueline H Hines, prezes ASR&D. „Całe zastępy inżynierów spędzają godziny, a nawet dni wspinając się po rusztowaniach. Czujniki, które konstruujemy umożliwią ciągły, bezprzewodowy monitoring.” – dodała.

Bezprzewodowe czujniki o żywotności nawet przeszło 40 lat, monitorują również zmiany temperatury i ich wpływ na żywotność struktury, wynikające z czynników środowiskowych, albo takich incydentów, jak wybuch pojazdu na moście.

„Jeśli samochód płonie, albo wybucha w tunelu, czy na moście, nasze czujniki mogą monitorować to, jak zniósł to beton. Beton narażony na ekstremalnie wysokie temperatury może stać się kruchy jak piasek, a w konsekwencji może stracić swą spójność strukturalną,” – powiedziała Hines.

Robotnicy umieszczają czujniki w strukturze, zanim beton zostanie wylany. Czujniki następnie przekazują pomiary temperatury do programu, który wylicza przewidywaną wytrzymałość i gradient temperatury. W zależności od odczytów, robotnicy mogą dodać do wylewanego betonu więcej, lub mniej zimnej wody tak, by utrzymać optymalną jego temperaturę.

Zespół bada obecnie, jak czujniki zachowują się w różnych gatunkach betonu. Badają również to, jak elementy konstrukcji mogą zakłócać bezprzewodowy sygnał przesyłany przez czujniki.

„Nie przewiduję w tej fazie testów żadnych trudności,” – powiedział Goulias. „Technologia ta uczyni monitorowanie betonu łatwiejszym i zdecydowanie tańszym.”

Temperatura nie jest jedynym czynnikiem wpływającym na uszkodzenia betonu. Inne, to: naprężenia wynikające z korozji stalowych elementów konstrukcji wspierającej, wibracje, czy obciążenie. Hines twierdzi, że jej firma pracuje obecnie nad innymi typami czujników, które umożliwią monitorowanie również tych czynników. ASR&D poszukuje również bezprzewodowego interfejsu, który umożliwiłby połączenie tych czujników z innymi technologiami.

(lk)