بتن هوشمندی که خود را ترمیم می‌کند
جاده‌ها همیشه نیاز به تعمیر دارند، اما محققان دانشگاه پردو، بتن هوشمندی را طراحی کرده‌اند که به زودی توانایی صحبت کردن و قدرت التیام را به جاده‌ها خواهد داد.
لونا لو، محقق دانشگاه پردو در آزمایشگاه خود در حال توسعه فناوری‌ای است که به پل‌ها و بزرگراه‌ها امکان می‌دهد در صورت نیاز به طور دقیق خود را تعمیر کنند و به موادی مجهز باشند که به آسیب‌های احتمالی پاسخ دهند.
لو که استادیار دانشکده مهندسی عمران پردو است، می‌گوید: مدت‌ها بود به این فکر می‌کردم که چگونه می‌توان با استفاده از مواد و حسگر‌هایی که از هوش مصنوعی و کلان‌داده‌ها بهره می‌برند، مشکلات زیرساختی جاده‌ها را مرتفع کنم. ایده‌ای که در این مسیر به دنبالش بودم این است که زیرساخت‌ها خود سازگار، پایدار و انعطاف‌پذیر باشند.
این در حالی است که براساس گزارش سال ۲۰۲۰ توسط انجمن سازندگان راه و ترابری آمریکا، بیش از یک سوم پل‌های این کشور به تعمیر نیاز دارند. تیم تحقیقاتی لو معتقدند که این بتن جدید می‌تواند از بروز ترک‌های ناشی از باز کردن زود هنگام جاده‌ها جلوگیری کند. جلوگیری از این ترک‌ها به معنای کمتر شدن پروژه‌های تعمیر و در نتیجه موجب کاهش ترافیک در جاده‌هاست.
داده‌هایی که از حسگر‌های این بتن ارسال می‌شود، به مسئولان شهری پیشنهاد می‌دهد که بهترین زمان ممکن برای باز کردن ترافیک بعد از پروژه روسازی یا ترمیم جدید و پیگری مداوم توسعه بتن چه زمانی است. این تیم تحقیقاتی برای مدیریت حسگر‌های بتنی در ایالت‌های دیگر با اداره بزرگراه فدرال همکاری می‌کند.
محققان به غیر از اینکه امکان صحبت کردن با کمک حسگر‌ها را به این بتن داده‌اند، آن را به گونه‌ای توسعه داده‌اند که بتواند خودش را ترمیم کند. این امر به ویژه در زمستان‌های سخت بسیار مفید خواهد بود. در جاده‌های آمریکای میانه غربی زمستان موجب یخ زدن سطح جاده‌ها و اختلال در حرکت خودرو‌ها می‌شود.
زمانی که دمای هوا از صفر درجه سلسیوس پایین‌تر می‌رود، مولکول‌های آب روس سطح جاده یخ می‌زنند و گسترش پیدا می‌کنند و موجب ترک خوردن بتن می‌شوند. این ترک‌ها طی چند زمستان پیاپی منجر به شکاف‌های بزرگ می‌شوند.
از همین رو، آزمایشگاه لو در حال بررسی انواع مختلفی از مواد بسیار متخلخل و ماسه‌ای است که به آن «عوامل بهبود داخلی» می‌گویند و قرار است که با بتن مخلوط شود. این مواد در زمان ترک خوردن بتن، آب را جذب می‌کنند و موجب واکنش‌های شیمیایی در آب می‌شوند.
این واکنش‌ها موجب تولید مواد جامدی می‌شود که ترک‌ها را می‌پوشاند و موجب بهبود بتن می‌شود. محققان با استفاده از این مواد خودترمیمی، می‌خواهند زیرساخت‌ها را با تغییر دما سازگار کنند. درواقع آن‌ها در حال بررسی و مطالعه هستند تا دریابند چگونه می‌توانند این زیرساخت‌های هوشمند را با رفتار‌های انسان سازگار کنند.
لو که استادیار دانشکده مهندسی عمران پردو است، می‌گوید: مدت‌ها بود به این فکر می‌کردم که چگونه می‌توان با استفاده از مواد و حسگر‌هایی که از هوش مصنوعی و کلان‌داده‌ها بهره می‌برند، مشکلات زیرساختی جاده‌ها را مرتفع کنم. ایده‌ای که در این مسیر به دنبالش بودم این است که زیرساخت‌ها خود سازگار، پایدار و انعطاف‌پذیر باشند.
این در حالی است که براساس گزارش سال ۲۰۲۰ توسط انجمن سازندگان راه و ترابری آمریکا، بیش از یک سوم پل‌های این کشور به تعمیر نیاز دارند. تیم تحقیقاتی لو معتقدند که این بتن جدید می‌تواند از بروز ترک‌های ناشی از باز کردن زود هنگام جاده‌ها جلوگیری کند. جلوگیری از این ترک‌ها به معنای کمتر شدن پروژه‌های تعمیر و در نتیجه موجب کاهش ترافیک در جاده‌هاست.
داده‌هایی که از حسگر‌های این بتن ارسال می‌شود، به مسئولان شهری پیشنهاد می‌دهد که بهترین زمان ممکن برای باز کردن ترافیک بعد از پروژه روسازی یا ترمیم جدید و پیگری مداوم توسعه بتن چه زمانی است. این تیم تحقیقاتی برای مدیریت حسگر‌های بتنی در ایالت‌های دیگر با اداره بزرگراه فدرال همکاری می‌کند.
محققان به غیر از اینکه امکان صحبت کردن با کمک حسگر‌ها را به این بتن داده‌اند، آن را به گونه‌ای توسعه داده‌اند که بتواند خودش را ترمیم کند. این امر به ویژه در زمستان‌های سخت بسیار مفید خواهد بود. در جاده‌های آمریکای میانه غربی زمستان موجب یخ زدن سطح جاده‌ها و اختلال در حرکت خودرو‌ها می‌شود.
زمانی که دمای هوا از صفر درجه سلسیوس پایین‌تر می‌رود، مولکول‌های آب روس سطح جاده یخ می‌زنند و گسترش پیدا می‌کنند و موجب ترک خوردن بتن می‌شوند. این ترک‌ها طی چند زمستان پیاپی منجر به شکاف‌های بزرگ می‌شوند.
از همین رو، آزمایشگاه لو در حال بررسی انواع مختلفی از مواد بسیار متخلخل و ماسه‌ای است که به آن «عوامل بهبود داخلی» می‌گویند و قرار است که با بتن مخلوط شود. این مواد در زمان ترک خوردن بتن، آب را جذب می‌کنند و موجب واکنش‌های شیمیایی در آب می‌شوند.
این واکنش‌ها موجب تولید مواد جامدی می‌شود که ترک‌ها را می‌پوشاند و موجب بهبود بتن می‌شود. محققان با استفاده از این مواد خودترمیمی، می‌خواهند زیرساخت‌ها را با تغییر دما سازگار کنند. درواقع آن‌ها در حال بررسی و مطالعه هستند تا دریابند چگونه می‌توانند این زیرساخت‌های هوشمند را با رفتار‌های انسان سازگار کنند.
منبع: خبرگزاری دانشجو
ارسال نظرات
تازه ها