Les capteurs de béton WaveLogix signalent la résistance de la route en temps réel

Des capteurs de béton inventés par un professeur de l'Université Purdue sont ajoutés aux projets de reconstruction interétatiques aux États-Unis pour tenter de prévenir des ruptures prématurées du béton.

Luna Lu, directrice par intérim de la Lyles School of Civil Engineering de Purdue, dirige le développement des capteurs depuis 2017. Elle a créé la start-up WaveLogix en 2021 pour développer les capteurs de résistance du béton Rebel afin de les commercialiser et de les fabriquer à plus grande échelle. Grâce au financement de la Federal Highway Administration, les États dotés d'autoroutes en béton participent aux tests des capteurs. L'Indiana et le Texas sont les deux premiers États à les déployer.

Les capteurs ont été ajoutés plus tôt cette année lors de coulées de béton sur un tronçon de la I-35 à Hillsborough, au Texas, et sur une nouvelle rampe I-469 en construction dans l'Indiana, près d'Indianapolis, ainsi que sur des sections des I-70 et I-74. . États participant également à l’étude : Missouri, Dakota du Nord, Kansas, Californie, Tennessee, Colorado et Utah.

Les capteurs permettent aux constructeurs de routes de déterminer quand le béton frais est suffisamment mûr pour être utilisé sans avoir à prélever et analyser des échantillons de béton. Les capteurs « surveillent directement le béton frais et mesurent avec précision plusieurs de ses propriétés à la fois », selon un communiqué de presse de l’Université Purdue. « Le capteur communique aux ingénieurs via une application pour smartphone le moment précis où la chaussée est suffisamment solide pour supporter un trafic intense. »

Les capteurs de béton sont installés avant la coulée du béton et recouverts de béton. Un câble de capteur est branché sur un appareil portable réutilisable qui enregistre automatiquement les données de résistance du béton en temps réel aussi longtemps que les données sont nécessaires. La vidéo ci-dessous de Purdue University montre comment ils sont installés :

La technologie est conçue pour éviter les écarts qui peuvent survenir lors des tests en laboratoire de la résistance du béton, ce qui pourrait conduire à l'ouverture d'une nouvelle route trop tôt et à une réduction de la durée de vie du béton. Disposer de données précises en temps réel peut permettre aux nouvelles routes d'ouvrir à temps et de réduire les futurs coûts de construction, ce qui entraînera également une réduction des émissions de carbone, selon l'université.

« Les embouteillages causés par la réparation des infrastructures ont gaspillé 4 milliards d'heures et 3 milliards de gallons d'essence par an », explique Lu. "Cela est principalement dû à une connaissance et une compréhension insuffisantes des niveaux de résistance du béton."

La société de Lu, WaveLogix, accorde une licence pour la technologie au Bureau de commercialisation de la technologie de la Purdue Research Foundation, qui a déposé une demande de protection par brevet pour la propriété intellectuelle. Les capteurs de résistance du béton Rebel devraient arriver sur le marché plus tard cette année.

Depuis le dessous d'une coulée de béton, ce capteur circulaire noir transmet des données sur les niveaux de résistance du béton via un cordon branché sur un appareil portable hors sol appelé enregistreur de données. Les ingénieurs reçoivent des données en temps réel de cet appareil via une application pour smartphone. Photos de l'Université Purdue/Rebecca McElhoe Pendant ce temps, Lu travaille également sur un moyen d'utiliser les données des capteurs pour réduire les émissions de carbone associées à la production de béton et aux travaux routiers. En exploitant l'intelligence artificielle, WaveLogix développe un moyen d'éviter que les mélanges de béton ne soient surchargés en ciment, ce qui peut entraîner des fissures prématurées.

« Le plus gros problème avec les mélanges de béton est que nous utilisons davantage de ciment pour augmenter la résistance du béton », explique Lu. "Cela ne contribuera pas à ouvrir la route à la circulation plus tôt."

Elle estime que « la surconception du mélange de béton provoque plus d’un milliard de tonnes d’émissions de carbone par an ».

Elle espère pouvoir réduire la quantité de ciment dans les mélanges jusqu'à 25 % grâce à l'intelligence artificielle, réduisant ainsi les coûts et la pollution.

« Je ressens un fort sentiment de responsabilité quant à l'impact sur notre infrastructure en développant de nouveaux types de technologies », dit-elle. « Dans le domaine du génie civil, si nous n’avons pas d’impact sur le monde, il n’y aura plus de quoi s’inquiéter. »