Science/Research 詳細

パデュー大学、建設スケジュールをスピードアップするセンサをテスト

sensors-concreteLO

January, 27, 2021, West Lafayette--パデュー大学のエンジニアは、現場で直接コンクリート強度をリアルタイム確定することで建設タイムラインを安全にスピードアップできるセンサを開発した。

一般に、コンクリート混合設計は、建設プロジェクト実行前にテストを必要とする。その混合物が利用できることが精査されると、その混合設計は、追加のオフサイトテストなしでは変更できない。

パデューエンジニアが設計した技術は、建設契約者がコンクリートの成熟度をオンサイト評価できるようにすることで詳細なオフサイトテストを不要にする。

土木工学教授、Luna Luは、「われわれのセンサは、建設スケジュールの決定とコンクリート建設の品質の改善のために、よりすぐれたデータ主導決定に役立つ」とコメントしている。

パデューチームは、F.A. Wilhelm Construction Co. Inc.と協力してその技術と従来の商用センサをテスト、比較している。センサは,パデューの5階建てEngineering and Polytechnic Gateway Complex.(総合センタ)になるフロアに導入されている。建設現場は、Shiel Sexton Co. Inc.が管理。

研究チームは、センサをインディアナのハイウエイでもテストしている。コンクリートが、いつ大型トラックを通行させる準備ができているかを適切に決定する取組の一環である。

「われわれは、建設業者と協力して、時間、コスト、現場に必要な人数に関してどの程度節約できるかを見いだそうとしている。これは,リスクを減らし、建設の安全性を向上させる。そのセンサがいかに良好に機能するかを評価するために業界の協力者と始めた」とLuは話している。

過去10年、一般的な建設業者は、コンクリート強度と成熟を信頼度が高い正確な推定を行うために従来型センサを利用してきた。しかし、コンクリートを流す前に、その方法は実験室でコンクリート混合設計のテストに1ヶ月かけていた。特定温度に基づいて時間経過で混合設計の強さを示すために線グラフが生成される。

次にこの線グラフを使ってフィールドのセンサからの温度計測と調和させる。グラフの強度値、いわゆる「成熟曲線」は,コンクリートが作業を実行できるほどに強力になっているかを作業者が、推定する際に役立つ。

予想外の天候、あるいは他の予定変更の影響があると、混合の主要成分の変更が必要になる。すると建設業者は、その新しい混合物のために再び成熟グラフを作成しなければならない。

Lu研究室で開発されたセンサは、フロアデッキから直接コンクリート強度をリアルタイム計測するので、予め成熟カーブを生成する必要はない。

「これら新しいセンサは、‘プラグ&プレイ.’以上である。われわれは即座に判定を下すことができる」とWilhelmの企業品質保証マネージャ、Ryan Deckerは話している。

商用センサのように、Luのセンサはコンクリートの中にとどまる。センサは、電気を使ってコンクリートに音響波を送ることで強度を直接計測する。特殊な波の速度へのコンクリートの反応の仕方は、その強度と剛性を示している。

「コンクリートを伝搬する波から多くの情報が得られる。われわれは、コンクリートの強度の程度だけでなく、コンクリートの微細構造について詳細情報が得られる」とLuは説明する。

12個のLuのセンサがGateway Complex3階の様々なセクションにインストールされている。現場で使用されている商用センサと比べて、新開発センサの機能を十分に理解できるようにするためである。

Luの研究所は、その技術を評価し、現在は、建設業者がコンクリートの強度情報をリモートで取得するためにシステムを開発している。その技術は、特許申請されている。

(詳細は、https://www.purdue.edu)