米インディアナ州交通局(INDOT)は最近、パデュー大学のエンジニアチームに依頼し、センサをインディアナ州の高速道路に組み込み、いつコンクリート舗装が重トラック交通を担う準備ができているかをより正確に決定するため、建設プロジェクトがいつ道路を再開するかについて新たな提案を行う。


知るところによると、コンクリートが重トラック交通を担う準備が整う前に、一つの建築プロジェクトが終了し、路面があまりにも早く失効したため、年間を通じてより頻繁に補修を行う必要がある。コンクリートが高速道路で成熟するまでにどれくらいの時間が必要かを正確に知るために、パデュー大学土木工学部准教授のLuna Lu氏らのチームは、水化、剛性、耐圧強度、コンクリートの他の性質を測定することによって、コンクリート強度の変化をリアルタイムで追跡・監視することを目的としたセンサによってデータを収集している。

荷重と路面のねじれと反りのため、コンクリート舗装の補修は一定の強度レベルに達しなければトラック交通に適応できない。これらのセンサによって、請負業者は、コンクリートが重量トラックの荷重およびロールおよび反りの圧力を収容するのに十分なほど成熟した時期を正確に知ることになる。

設置時には、センサーパッチがコンクリート表面に埋め込まれ、電線が補パッチを測定システムに接続する。いわゆる圧電効果を利用して電気エネルギーを機械エネルギーに変換し、センサを刺激してコンクリートを振動させて剛性を検出する。そして機械的エネルギーは電気エネルギーに変換されますこのセンサは電気的データを読み取って電流の流れに対するコンクリートの反作用を測定することで,多くのコンクリートの性能を一度に正確に測定できるようにした。


チームによると,1つのセンサではコンクリート面積は11インチまでしか測定できないが,コンクリート部分に多数のセンサを埋め込むにはコストが低いという。また、センサーには腐食防止保護機能が備わっており、建築設備に潰されにくく、コンクリートを敷いてから何年も絶え間なくデータを収集することができる。これに比べて従来の実験室での試験方法では、28日間のデータ収集では、コンクリートの強度などのデータを長時間把握することはできません。

これに対して、米国コンクリート舗装協会のコンクリート舗装と材料科学の専門家は、この研究の影響は革命的である可能性があると評価している。それは、従来の机械テストや現場の高価で重いテストの設置を必要としないためであり、それぞれの混合設計を較正する必要もない。センサは、より長い時間にわたって、コンクリートの強度変化の傾向を追跡・監視することができ、エンジニアが彼らが高すぎ、低すぎの道路を設計したかどうかを知り、いつコンクリートを交換するかをよりよく決定するのに役立つだろう。

現在、研究者とINDOTのエンジニアはセンサをインディアナ州の3つの高速道路に埋め込んでいる。また、同チームは米連邦道路局と協力して、他の州でこの技術を実施するための基金を集めた研究を全国規模で行っている。現在、カリフォルニア、テキサス、カンザス、ミズーリ州がこの研究に参加する予定である。