压电传感器在高速公路中对混凝土数据监测的应用

2022-08-22 482

  研究人员正在使用人工智能来改进公路和桥梁中使用的混凝土,以降低成本并节省人们的费用。其中一项技术包括安装传感器,帮助工程师知道新混凝土何时准备好承受沉重的交通荷载,有了这些信息,它们可以防止微小的应力裂缝。因为如果道路过早开放,这些裂缝会导致昂贵的维修费用,更换混凝土的修缮工程减少,反过来又减少了道路工程阻碍的交通。 研究人员已经将开发的传感器嵌入到公路中。来自传感器的数据有助于了解修补或新路面项目后开放交通的最佳时间,还可以持续跟踪混凝土的发展。将传感器嵌入高速公路中,使用混凝土传感器。 

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  研究人员用于该项目的传感器是压电式传感器,可以在机械应力作用下产生电荷,在这种情况下,传感器在混凝土内部每11英寸连接到钢筋上。根据命令,每个传感器振动混凝土以检测刚度,振动波的机械能转换回电能,在混凝土浇注后一小时内首先测量该电荷,结果可以解释为混凝土在一定时间内干燥时的强度。依赖电气测量的一个好处是,与传统的机械测量相比,其精度要求施工人员在现场浇筑一根重型混凝土梁,并将梁转移到场外进行分析。另一种传统的方法依赖于温度测试,但由于混凝土混合料的种类繁多,可能会有成千上万种不同的温度-强度相关曲线,这些曲线会受到室外温度的影响。   

  道路建设项目往往仓促完成,混凝土通车太早,支撑不住,过早打开会导致过早故障,从而导致频繁维修。收集更多关于混凝土养护的数据可以帮助公路部门更有效地进行规划。正在安装的传感器受到防腐保护,可用于多年的数据收集,能够在较长时间内跟踪混凝土强度,将有助于是否设计过高或过低的道路,并更好地确定何时更换混凝土。   

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  传感器将准确地知道混凝土何时成熟,足以容纳重型卡车荷载以及卷曲和翘曲应力。当温度降到冰点以下时,表面上的水滴会结冰,当发生解冻时,它们会在表面下膨胀,久而久之会导致裂缝和裂缝。将不同类型的多孔类砂材料作为内部养护剂,并将其掺入混凝土中。当混凝土开裂时,养护剂吸收水分并开始发生化学反应,产生封闭裂缝的物质。愈合过程防止更多的水渗入混凝土中,腐蚀钢筋或钢筋。   


  智能交通基础设施的理论已经存在了好些年,可以追溯到城市安装反向车道的时候。在一个例子中,一条双向四车道的分车道公路,在交通繁忙的时候,几乎所有的车辆都朝同一方向行驶,就可以在同一个方向转换为六车道或全部八车道。这种技术的诀窍在于精确地确定何时在一段高速公路上倒车,以及倒车的车道数。此外,它还需要一个车道控制、大门和标牌的自动化机制,也可以与车辆进行无线通信。

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