<p>美國各州間考慮普渡發(fā)明以減少道路維修</p> <p><br />印第安納州西拉斐特&mdash;&mdash;越來越多的美國州際公路將嘗試普渡大學(xué)的一項發(fā)明，這項發(fā)明可以節(jié)省數(shù)百萬納稅人的錢，并大大減少交通延誤。</p> <p>&nbsp;</p> <p>這項發(fā)明是一種允許混凝土&ldquo;說話&rdquo;的傳感器，它減少了施工時間和混凝土路面需要維修的頻率，同時提高了道路的可持續(xù)性并減少了其碳足跡。</p> <p>&nbsp;</p> <p>與目前使用的工具和方法相比，傳感器直接嵌入混凝土澆筑中，可向工程師發(fā)送更精確、一致的混凝土強度和修復(fù)需求數(shù)據(jù)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;基礎(chǔ)設(shè)施維修造成的交通堵塞每年浪費了40億小時和30億加侖汽油。這主要是由于對混凝土強度水平的認識和理解不足，&rdquo;他說盧娜（Luna Lu）雷利教授，普渡大學(xué)代理校長萊爾斯土木工程學(xué)院自2017年以來，他一直在領(lǐng)導(dǎo)傳感器的開發(fā)。&ldquo;例如，我們不知道混凝土在施工結(jié)束后何時達到適應(yīng)交通荷載所需的適當強度?；炷量赡軙^早失效，導(dǎo)致頻繁修復(fù)。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>根據(jù)來自聯(lián)邦公路管理局的數(shù)據(jù)混凝土路面占美國道路的不到2%，但約占美國州際公路系統(tǒng)的20%。盧的研究首先關(guān)注改善混凝土路面的狀況，因為它是最具挑戰(zhàn)性的道路材料。混凝土州際路面也必須能夠可靠地支撐國家大部分的交通。</p> <p>&nbsp;</p> <p>美國有一半以上州際水泥路面的州已簽署協(xié)議，參與聯(lián)邦公路管理局（Federal Highway Administration）的集資研究，以實施傳感器。參與州包括印第安納州、密蘇里州、北達科他州、堪薩斯州、加利福尼亞州、德克薩斯州、田納西州、科羅拉多州和猶他州。</p> <p>&nbsp;</p> <p>隨著研究在未來幾個月開始，預(yù)計還會有更多州加入。印地安那州和德克薩斯州已經(jīng)開始在公路鋪設(shè)項目中試用傳感器。</p> <p>&nbsp;</p> <p>該技術(shù)也有望在今年晚些時候上市，因為REBEL混凝土強度傳感系統(tǒng)，是的產(chǎn)品WaveLogix公司盧于2021年成立WaveLogix，以更大規(guī)模地制造該技術(shù)。該公司從普渡研究基金會技術(shù)商業(yè)化辦公室已申請知識產(chǎn)權(quán)專利保護。</p> <p>&nbsp;</p> <p>Fast Company雜志命名為該發(fā)明其中一個2022年科技的下一個大事件它承認項目已經(jīng)對現(xiàn)實問題產(chǎn)生了影響，同時也顯示出在未來幾年產(chǎn)生更大影響的希望。美國土木工程師學(xué)會2021年美國基礎(chǔ)設(shè)施報告卡還將該技術(shù)選為今年的&ldquo;游戲愛好者&rdquo;之一。其他組織，例如美國國家公路和運輸官員協(xié)會，已遵循技術(shù)的發(fā)展因為它初始介紹2019年。</p> <p>&nbsp;</p> <p>取代百年工業(yè)標準，延長道路使用壽命</p> <p><br />普渡大學(xué)的發(fā)明逐漸興起，成為自20世紀初以來行業(yè)標準測試的更好替代品。</p> <p>&nbsp;</p> <p>Lu和她的實驗室于2017年開始開發(fā)這項技術(shù)，當時印第安納州交通部要求幫助消除新修復(fù)的混凝土路面的過早損壞，方法是更準確地確定路面何時可以通車。</p> <p>&nbsp;</p> <p>嵌入后傳感器的早期原型印地安那州各條公路的路段，INDOT添加了傳感器技術(shù)至其印第安納州試驗方法索引本索引列出了承包商和施工人員用于確保路面質(zhì)量的測試。</p> <p>&nbsp;</p> <p>該行業(yè)使用了一個多世紀的方法，要求在實驗室或現(xiàn)場設(shè)施測試大樣本混凝土。利用這些數(shù)據(jù)，工程師們估計了特定混凝土混合料在施工現(xiàn)場澆筑和成熟后將達到的強度水平。盡管行業(yè)對這些測試很了解，但由于周圍地區(qū)的水泥成分和溫度不同，實驗室和室外條件之間的差異可能導(dǎo)致對混凝土強度的不準確估計。</p> <p>&nbsp;</p> <p>隨著盧和她的團隊發(fā)明的技術(shù)，工程師不再需要依賴混凝土樣本來估計新拌混凝土何時成熟。相反，他們可以直接監(jiān)測新澆混凝土，并同時準確測量其許多性能。</p> <p><br />該傳感器通過智能手機應(yīng)用程序與工程師進行通信，準確地判斷路面是否足夠堅固，能夠處理大量交通。路面在被車輛使用之前越堅固，就越不需要維修。即時接收混凝土強度等級信息的能力也使道路能夠按時或在新澆混凝土后更快地通車。</p> <p>&nbsp;</p> <p>建筑工人只需將傳感器扔到混凝土模板的地面上并用混凝土覆蓋即可安裝傳感器。接下來，他們將傳感器電纜插入可重復(fù)使用的手持設(shè)備，該設(shè)備會自動開始記錄數(shù)據(jù)。只要需要強度數(shù)據(jù)，工人就可以使用該應(yīng)用程序接收混凝土強度實時變化的信息。</p> <p>&nbsp;</p> <p><span class="h1"><strong>通過減少交通和水泥來減少碳排放</strong></span></p> <p><br />通過減少道路維修和施工時間表，這項技術(shù)可以減少車輛在施工現(xiàn)場等待交通時排放的二氧化碳。</p> <p>&nbsp;</p> <p>Lu的初創(chuàng)公司W(wǎng)aveLogix也正在開發(fā)一種方法，通過減少混凝土混合料中所需的水泥量來控制碳排放。水泥制造負責全球8%的碳足跡WaveLogix在一種解決方案上取得了進展，該解決方案使用人工智能，根據(jù)傳感器將從全國公路收集的數(shù)據(jù)優(yōu)化混凝土配合比的設(shè)計。</p> <p>&nbsp;</p> <p>施工規(guī)范要求混凝土混合物中的水泥含量更高，以確保混凝土樣品測試符合要求的強度閾值。過量的水泥會導(dǎo)致路面過早開裂。根據(jù)這些規(guī)范要求和來自全球水泥和混凝土協(xié)會Lu估計，混凝土配合比過度設(shè)計每年導(dǎo)致超過10億噸的碳排放。</p> <p>&nbsp;</p> <p>盧說：&ldquo;混凝土混合料最大的問題是，我們使用更多的水泥來提高混凝土的強度。這無助于道路早日通車。&rdquo;。</p> <p>&nbsp;</p> <p>這些規(guī)范是基于20世紀初混凝土混合料的制備方法，而20世紀50年代還沒有研制出將水泥磨成細粉的設(shè)備。由于今天混凝土混合料使用的是更細的粉末，它們的水灰比應(yīng)該與一百年前不同。這些規(guī)范也沒有考慮不同州的天氣如何影響混凝土混合料。例如，印第安納州冬天澆筑混凝土需要不同的混凝土混合料才能達到適當?shù)膹姸人?，而不是在加利福尼亞州冬天澆筑?lt;/p> <p>&nbsp;</p> <p>盧認為，這種使用人工智能的新方法可能會將混凝土混合料中使用的水泥量減少20%至25%，同時使路面更加耐用，成本更低。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;我有一種強烈的責任感，那就是通過開發(fā)新型技術(shù)來影響我們的基礎(chǔ)設(shè)施。在土木工程領(lǐng)域，如果我們不對世界產(chǎn)生影響，就不會有世界值得擔憂，&rdquo;盧說。</p> <p>&nbsp;</p> <p>關(guān)于普渡大學(xué)</p> <p>&nbsp;</p> <p>普渡大學(xué)是一所頂尖的公共研究機構(gòu)，為當今最嚴峻的挑戰(zhàn)開發(fā)實用的解決方案。普渡大學(xué)在過去五年中每年都被《美國新聞與世界報道》評為美國十大最具創(chuàng)新性大學(xué)之一，它提供了改變世界的研究和世界外的發(fā)現(xiàn)。普渡大學(xué)致力于實踐和在線學(xué)習(xí)，為所有人提供變革性的教育。普渡大學(xué)致力于負擔能力和可獲得性，已將學(xué)費和大部分費用凍結(jié)在2012-13年的水平，使更多的學(xué)生能夠畢業(yè)時無需償還債務(wù)。</p> <p>&nbsp;</p> <blockquote> <p>注：本文由院校官方新聞直譯，僅供參考，不代表指南者留學(xué)態(tài)度觀點。</p> </blockquote>