¿Alguna vez se preguntó por qué su ruta de viaje o de vacaciones tiene un carril cerrado durante días o incluso meses a la vez?

Podría deberse a que un proyecto de construcción finalizó antes de que el hormigón estuviera listo para soportar el tráfico de camiones pesados, causando que el pavimento falle demasiado pronto y necesite reparaciones con más frecuencia durante todo el año.

Indiana, la "Encrucijada de América, "está haciendo algo al respecto:pedir a los investigadores que averigüen exactamente cuánto tiempo tarda el hormigón en madurar en una carretera.

El Departamento de Transporte de Indiana (INDOT) encargó a un equipo de ingenieros de la Universidad de Purdue que recopilara datos sobre la madurez del concreto a través de proyectos selectos de pavimentación y reparación de carreteras. El equipo utilizará los datos para proporcionar una nueva recomendación basada en evidencia sobre el momento óptimo para abrir el tráfico después de un proyecto de construcción.

Las nuevas políticas podrían ahorrar millones de dólares cada año, los investigadores dicen, por no mencionar, reducir el tráfico.

El equipo, dirigido por Luna Lu, profesor asociado en la Escuela de Ingeniería Civil Lyles de Purdue, está recopilando datos a través de sensores que el grupo diseñó para rastrear el desarrollo de la resistencia del concreto en tiempo real a través de mediciones de hidratación, rigidez, Resistencia a la compresión y otras propiedades del hormigón. Después de la prueba, INDOT planea adoptar los sensores, permitiéndoles vivir permanentemente en las carreteras y mantener continuamente informados a los contratistas sobre los problemas del hormigón.

Hasta aquí, los investigadores y los ingenieros de INDOT han integrado los sensores en tres carreteras en Indiana:I-70, I-74 e I-465 cerca de Indianápolis. El equipo de Purdue también está trabajando con la Administración Federal de Carreteras en un estudio de fondos comunes a nivel nacional para implementar la tecnología en otros estados. California, Texas, Kansas y Missouri planean unirse al estudio.

"El parcheo de pavimento de concreto tiene que alcanzar un cierto nivel de resistencia para adaptarse al tráfico de camiones debido a la carga y al curvado y alabeo del pavimento. A través de estos sensores, un contratista sabrá exactamente cuándo el concreto está lo suficientemente maduro para acomodar cargas pesadas de camiones y la tensión de curvatura y deformación, "dijo Tommy Nantung, Responsable de planificación y producción de investigación y desarrollo para INDOT.

En Indiana, Las pautas del Departamento de Transporte requieren que algunos proyectos de parcheo de concreto se completen dentro de un cierto período de tiempo para que el tráfico pueda abrirse. Pero los métodos actuales para determinar los horarios de apertura del tráfico a menudo no son confiables, provocando que el tráfico se reanude antes de que el hormigón haya madurado correctamente. Los métodos también pueden ser ineficaces y costosos, resultando en retrasos en la construcción y sobrecostos.

Un tipo de prueba prueba de resistencia a la flexión, requiere que los trabajadores de la construcción lancen y coloquen un pesado, viga de concreto de dos pies de largo en el sitio y luego transfiérala a un laboratorio móvil en el sitio o una instalación fuera del sitio para saber si el concreto está lo suficientemente maduro. La prueba no solo pone en riesgo la seguridad de los trabajadores, pero también es inexacto debido a las diferencias entre las condiciones de laboratorio y de campo.

Otro método, llamado prueba de madurez, no es práctico ya que utiliza la temperatura como indicación de resistencia para cada tipo de hormigón. Porque hay miles de mezclas de hormigón diferentes, esto significa pasar por miles de curvas de correlación de temperatura-resistencia diferentes para saber si el concreto está maduro. Las curvas matemáticas también tienden a ser engañosas debido a la influencia de la temperatura exterior.

"El impacto de este estudio puede ser revolucionario, ya que no requiere ninguna prueba mecánica convencional o configuraciones de prueba costosas y pesadas en el campo. No hay necesidad de calibración para cada diseño de mezcla diferente, "dijo Lu, quien también es un becario de la Asociación Estadounidense de Pavimentos de Concreto en Pavimento de Concreto y Ciencia de Materiales.

El sensor desarrollado por el equipo de Lu es más preciso porque vive en el hormigón. Si bien cada sensor mide solo un área de concreto de 11 pulgadas, es económico incrustar muchos de los sensores a lo largo de una sección de hormigón, dice el equipo.

Un parche sensor está incrustado en la superficie del hormigón. Los cables conectan el parche a un sistema de medición. Usando un llamado efecto piezoeléctrico, la configuración convierte la energía eléctrica en energía mecánica, excitando el sensor y haciendo vibrar el hormigón para detectar su rigidez. Luego, la energía mecánica se convierte nuevamente en energía eléctrica. El sensor mide la oposición del hormigón al flujo de electricidad a través de una lectura de datos eléctricos, proporcionando mediciones precisas de muchas propiedades del hormigón a la vez.

Los sensores están protegidos contra la corrosión y no son fácilmente aplastados por equipos de construcción. La configuración también permite recopilar datos durante años después de la colocación del hormigón. A diferencia de, Los métodos de prueba de laboratorio convencionales recopilan datos durante solo 28 días, dejando lagunas en la comprensión de cómo el hormigón se fortalece después de ese punto.

"Ser capaz de rastrear la resistencia del concreto durante un período de tiempo más largo ayudaría a los ingenieros a saber si han diseñado demasiado o no las carreteras y determinar mejor cuándo reemplazar el concreto, "Dijo Lu.

En la actualidad, las mediciones deben tomarse cada hora en el sitio, pero el equipo planea hacer que los sensores funcionen de forma inalámbrica en el futuro, como a través de una aplicación.