पर्ड्यू विश्वविद्यालय का एक आविष्कार जो निर्माण समयसीमा को छोटा कर सकता है और कंक्रीट राजमार्गों, पुलों और अन्य परिवहन बुनियादी ढांचे के दीर्घकालिक स्थायित्व को बढ़ा सकता है, उन तरीकों के लिए एक व्यवहार्य विकल्प के रूप में उभर रहा है जिनका उपयोग दशकों से यह अनुमान लगाने के लिए किया जाता रहा है कि नया डाला गया कंक्रीट भारी भार झेलने के लिए पर्याप्त परिपक्व है या नहीं।ट्रकों और अन्य वाहनों से आने वाले सामान।

अमेरिकन एसोसिएशन ऑफ स्टेट हाईवे एंड ट्रांसपोर्टेशन ऑफिशियल्स कमेटी ऑन मैटेरियल्स एंड पेवमेंट्स (एएएसएचटीओ कॉम्प) ने पर्ड्यू द्वारा विकसित पद्धति को एक नए राष्ट्रीय मानक के रूप में मंजूरी दे दी है।AASHTO सदस्यता में सभी 50 राज्यों, कोलंबिया जिले और प्यूर्टो रिको के परिवहन विभाग (डीओटी) शामिल हैं।की रचनायह मानकबुधवार (31 जुलाई) को प्रकाशित, इस पद्धति को राज्यों और ठेकेदारों के लिए एक नए अभ्यास के रूप में देखने पर विचार करने के लिए एक मार्ग पर रखता है।

ताजा कंक्रीट में सीधे एम्बेडेड, पर्ड्यू आविष्कार इंजीनियरों को अपेक्षाकृत सटीक और सुसंगत प्रदान करने के लिए सेंसर तकनीक का उपयोग करता हैवास्तविक समय डेटाकंक्रीट परताकत, जो कई मौजूदा उपकरणों और विधियों की सटीकता से तुलनीय या उससे भी अधिक हो सकता है।

राजमार्गों और पुलों के लिए, यह निर्धारित करने से जुड़ी कम अनिश्चितता कि कंक्रीट फुटपाथ भारी ट्रक यातायात को संभालने के लिए पर्याप्त मजबूत है, संभावित रूप से नए मरम्मत किए गए सड़क खंडों को जल्द खोलने की अनुमति दे सकता है, जो उन मरम्मत पर खर्च किए गए पैसे बचा सकता है और यात्रा करने वाले लोगों के लिए सुविधा बढ़ा सकता है।

लंबी अवधि में, समय के साथ कंक्रीट की ताकत बढ़ने का अधिक सटीक निर्धारण फुटपाथों को बहुत जल्दी लोड न करके और शुरुआती क्षति या थकान को प्रेरित करके लंबे समय तक चलने में मदद कर सकता है, जिससे स्थायित्व प्रभावित होता है।

निर्माण के बाद सड़कों को यातायात के लिए शीघ्र खोलने और उनकी स्थिति में सुधार करने से माल और सेवाओं के परिवहन में देरी कम होने और लंबी दूरी के मालवाहक ट्रकों की टूट-फूट कम होने से वाणिज्य क्षेत्र के लिए वित्तीय बचत हो सकती है।

"हमारे बुनियादी ढांचे का अधिकांश हिस्सा 1950 और 1960 के दशक में बनाया गया था। उस समय, अमेरिका में जनसंख्या वर्तमान जनसंख्या का केवल आधा था," लाइल्स स्कूल ऑफ सिविल इंजीनियरिंग में पर्ड्यू के रीली प्रोफेसर लूना लू ने कहा, जिन्होंने आविष्कार किया थासेंसर तकनीक."इसका मतलब यह है कि यह सारा बुनियादी ढांचा यातायात की मात्रा, उपयोग की आवृत्ति और आज हमारे पास मौजूद लोगों की संख्या के लिए निर्मित और डिज़ाइन नहीं किया गया था। हमें एक बेहतर तरीका सोचना होगाहमारे बुनियादी ढांचे के साथ संवाद करें।"

एक आशाजनक नए विचार पर राज्यों के साथ काम करना

कंक्रीट का फुटपाथ बनता हैअमेरिकी सड़कों का 2% से कम लेकिन अमेरिकी अंतरराज्यीय प्रणाली का लगभग 20%, जो देश के अधिकांश यातायात का समर्थन करता है।

फ़ेडरल हाईवे एडमिनिस्ट्रेशन पूल्ड-फ़ंड अध्ययन के एक भाग के रूप में, पर्ड्यू शोधकर्ता औरवेवलोगिक्स2021 में स्थापित एक स्टार्टअप लू, इन राज्यों में एक वाणिज्यिक बीटा उत्पाद के रूप में आविष्कार का परीक्षण कर रहा है: इंडियाना, आयोवा, कैनसस, नॉर्थ डकोटा, मिसौरी, टेनेसी, लुइसियाना, टेक्सास, कोलोराडो, यूटा और कैलिफोर्निया।रुई हे, एक पीएच.डी.पर्ड्यू के लाइल्स स्कूल ऑफ सिविल एंड कंस्ट्रक्शन इंजीनियरिंग के छात्र ने पिछले साल 20 से अधिक परीक्षणों को पूरा करने, राजमार्गों, पुल डेक और रिटेनिंग दीवारों में सेंसर स्थापित करने में टीम के काम का नेतृत्व किया है।

इन राज्यों में परीक्षण के प्रारंभिक परिणामों से संकेत मिलता है कि सेंसर तकनीक संभावित रूप से कुछ मौजूदा ठोस शक्ति परीक्षणों की तुलना में अधिक सटीक और सुसंगत है, जिन्हें "अभ्यास की स्थिति" माना जाता है।पर्ड्यू-वेवलोगिक्स टीम की अन्य राज्यों में भी परीक्षण करने की योजना है।हालाँकि, इस नए AASHTO मानक के बारे में जागरूकता पैदा करना डीओटी द्वारा आधिकारिक तौर पर अपने राज्य निर्माण और सामग्री परीक्षण विनिर्देशों में इस पद्धति को अपनाने की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम है।

जैसे-जैसे जागरूकता बढ़ती है, अधिक राज्य डीओटी अपने स्वयं के अनुभव और विशेषज्ञता को मान्य करने और प्राप्त करने के लिए नई पद्धति के साथ प्रयोग करेंगे।यदि इस प्रक्रिया के दौरान राज्य डीओटी यह निष्कर्ष निकालते हैं कि यह नई विधि व्यवहार्य है, तो वे धीरे-धीरे निर्माण परियोजना अनुबंधों के लिए विशिष्टताओं के माध्यम से इसका उपयोग लागू करेंगे।इस क्षेत्र में नए AASHTO मानक को व्यापक स्वीकृति मिलेगी या नहीं, यह आने वाले कई वर्षों तक ज्ञात नहीं होगा क्योंकि नवाचार और परिवर्तन आम तौर पर धीरे-धीरे होते हैं।निर्माण उद्योग.

इंडियाना परिवहन विभाग (INDOT), जिसने इसके विकास की शुरुआत से ही सेंसर प्रौद्योगिकी को वित्त पोषित किया है, ने पिछली गर्मियों में कठोर कंक्रीट पर AASHTO COMP की तकनीकी उपसमिति के लिए एक मानक के रूप में विधि का प्रस्ताव रखा, क्योंकि पर्ड्यू आविष्कार एक वाणिज्यिक उत्पाद बनना शुरू कर रहा था।.

INDOT के डिविजन ऑफ मैटेरियल्स एंड टेस्ट्स के एक कंक्रीट इंजीनियर माइक नेल्सन ने कहा, "प्रयोगशाला में और तकनीक के साथ हर जगह जीत हुई है, जिन्होंने इस तकनीक को एक नई तकनीक के रूप में स्थापित करने की पूरी प्रक्रिया में लू और उनकी टीम के साथ काम किया है।"ठोस शक्ति परीक्षण.

इस प्रक्रिया में मुट्ठी भर को शामिल किया गया हैकई इंडियाना राजमार्गों में परीक्षणऔर उस मॉडल को विकसित करने के लिए पुल बनाया जिसे वेवलोगिक्स ने दिसंबर में एक वाणिज्यिक उत्पाद के रूप में बाजार में लॉन्च किया था जिसे कहा जाता हैविद्रोही कंक्रीट शक्ति संवेदन प्रणाली.वेवलोगिक्स पर्ड्यू इनोवेट्स ऑफ़िस ऑफ़ टेक्नोलॉजी व्यावसायीकरण से प्रौद्योगिकी का लाइसेंस लेता है, जिसने बौद्धिक संपदा पर पेटेंट संरक्षण के लिए आवेदन किया है।

INDOT वर्तमान में REBEL उत्पाद का अपना सत्यापन परीक्षण कर रहा है और किया भी हैइस तकनीक को जोड़ाइसके लिएइंडियाना टेस्ट मेथड्स इंडेक्स, जो फ़ील्ड परीक्षणों और पायलट परियोजनाओं द्वारा मान्य होने के बाद प्रौद्योगिकी को इंडियाना में उपयोग करने की अनुमति देगा।

"इस तकनीक के निहितार्थ चौंका देने वाले हैं क्योंकि हर कोई जो कंक्रीट डालता है - इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि आप गगनचुंबी इमारत बना रहे हैं या सड़क - आप जो जानना चाहते हैं वह कंक्रीट की ताकत है ताकि आप निर्माण के साथ आगे बढ़ सकेंनेल्सन ने कहा, दुनिया में कहीं भी ऐसा कुछ नहीं है जो इस तरह की ठोस ताकत निर्धारित कर सके।

कठोर कंक्रीट पर AASHTO COMP की तकनीकी उपसमिति के सदस्य और इलिनोइस परिवहन विभाग के लिए कंक्रीट, मिट्टी और धातुओं के इंजीनियर डैनियल टोबियास ने भी इस पद्धति के मूल्य को देखा और INDOT के प्रस्ताव के आधार पर मानक का मसौदा तैयार करने में सहायता की।नवंबर में, उपसमिति में डीओटी प्रतिनिधियों और सामग्री और फुटपाथ पर मूल समिति ने इस मानक को प्रकाशन के लिए आगे बढ़ाने के लिए मतदान किया।

टोबियास ने कहा, "समिति इस बात पर सहमत हुई कि इंडियाना और उसके प्रायोजकों के काम की शुरूआत के आधार पर विचार और शोध सार्थक है, और इसलिए हमने इसे आगे बढ़ाने का प्रयास करने का फैसला किया।""अगर हम कंक्रीट की मजबूती का उचित अनुमान तुरंत प्राप्त कर सकते हैं, तो इससे हमें इस बारे में तेजी से उत्तर मिल जाएगा कि हम सड़क या पुल को यातायात के लिए कब खोल सकते हैं। हम हमेशा ऐसा करने के लिए नए तरीकों की तलाश में रहते हैं। यह एक नया एप्लिकेशन थाइसे एकदम नए सिरे से विकसित किया गया था जिसे पहले किसी ने नहीं देखा था।"

ठोस शक्ति परीक्षण में यथास्थिति को चुनौती देना

लू और उसकी प्रयोगशाला2017 में इस तकनीक को विकसित करना शुरू किया, जब INDOT ने फुटपाथ को यातायात के लिए खोलने के लिए तैयार होने पर अधिक सटीक रूप से निर्धारित करने में सहायता का अनुरोध किया।

उद्योग द्वारा दशकों से उपयोग की जाने वाली सबसे आम विधि में प्रयोगशाला या ऑन-साइट सुविधा में कठोर कंक्रीट के बड़े नमूनों या "सिलेंडरों" का परीक्षण करना शामिल है।उस डेटा का उपयोग करके, इंजीनियर ताकत के स्तर का अनुमान लगाते हैं जो एक विशेष कंक्रीट मिश्रण को निर्माण स्थल पर डालने और ठीक करने के लिए छोड़ने के बाद प्राप्त होगा।यद्यपि इन परीक्षणों को उद्योग द्वारा अच्छी तरह से समझा जाता है, प्रयोगशाला और बाहरी स्थितियों के बीच विसंगतियों के परिणामस्वरूप विभिन्न सीमेंट संरचनाओं, आसपास के क्षेत्र के तापमान और अन्य कारकों के कारण गलत ताकत का अनुमान लगाया जा सकता है।

ताकत निर्धारित करने के लिए एक और कम बार इस्तेमाल की जाने वाली विधि को परिपक्वता अवधारणा के रूप में जाना जाता है, जो परिपक्वता-शक्ति वक्र विकसित करने के लिए किसी विशेष कंक्रीट के हाल ही में स्थापित समय और तापमान इतिहास का उपयोग करती है।पानी के साथ सीमेंट की रासायनिक प्रतिक्रिया के दौरान समय के साथ निकलने वाली गर्मी का मापन समय के साथ ताकत बढ़ने का एक उचित अनुमान प्रदान करता है, लेकिन यह विधि किसी विशेष समय और स्थान पर उपयोग किए जाने वाले विशेष मिश्रण के लिए बहुत विशिष्ट है।

टोबियास ने कहा, "आप सोच सकते हैं कि कंक्रीट की ताकत को मापना बहुत आसान है, लेकिन यह उतना सटीक विज्ञान नहीं है जितना आप सोच सकते हैं।"

लू और उनकी टीम द्वारा आविष्कार की गई तकनीक के साथ, इंजीनियरों को अब यह अनुमान लगाने के लिए कंक्रीट नमूना सिलेंडर या परिपक्वता अवधारणा पर निर्भर नहीं रहना पड़ता है कि ताजा कंक्रीट पर्याप्त रूप से ठीक हो गया है।इसके बजाय, वे ताजा कंक्रीट की अधिक सीधे निगरानी कर सकते हैं और इसकी ताकत और तापमान को सटीक रूप से माप सकते हैं।

निर्माण श्रमिक सेंसरों को सुदृढीकरण से सुरक्षित करके या उन्हें सबग्रेड पर रखकर स्थापित करते हैं, मिट्टी की एक परत जो कंक्रीट बिछाने के लिए आधार प्रदान करती है।कंक्रीट डालने के बाद, वे कंक्रीट के फॉर्मवर्क से फैले प्रत्येक सेंसर केबल को एक पुन: प्रयोज्य हैंडहेल्ड डिवाइस में प्लग करते हैं जो स्वचालित रूप से डेटा लॉग करना शुरू कर देता है।ऐप का उपयोग करके, श्रमिक कंक्रीट ताकत में वास्तविक समय की वृद्धि के बारे में जानकारी प्राप्त कर सकते हैं, जब तक ताकत डेटा की आवश्यकता होती है।

"जब भी मैंने किसी ठेकेदार को सेंसर सौंपा है, उन्होंने मुझसे केवल एक ही सवाल पूछा है 'यह कब उपलब्ध होगा?'उद्योग में जोड़ा गया मूल्य उन लोगों के लिए बहुत स्पष्ट है जो दिन-प्रतिदिन इस तकनीक का उपयोग कर रहे होंगे," लू ने कहा।

लू की लैब ने इसका आविष्कार कियासेंसर तकनीकइसकी खोज के आधार परकंक्रीट में कंपन का उपयोग कठोरता और अन्य यांत्रिक गुणों का पता लगाने के लिए किया जा सकता है जो कंक्रीट की ताकत को दर्शाते हैं।यह तकनीक सेंसरों को उत्तेजित करने के लिए विद्युत ऊर्जा का उपयोग करती है, जो कंक्रीट को कंपन करती है, और फिर इन कंपनों की यांत्रिक ऊर्जा को वापस विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित कर देती है।सेंसर समय के साथ कंक्रीट के कंपन की आवृत्तियों में परिवर्तन को मापते हैं और इस परिवर्तन को कंक्रीट की ताकत बढ़ने से जोड़ते हैं।

गणितीय मॉडललू की प्रयोगशाला ने इस भौतिक घटना का वर्णन करने के लिए विकास किया और बाद में REBEL उत्पाद के लिए सॉफ्टवेयर बनायाअल्फ्रेड नोबल पुरस्कार से सम्मानित किया गया2022 में अमेरिकन सोसाइटी ऑफ सिविल इंजीनियर्स से। लू ने कहा, "यह वैज्ञानिक दृष्टिकोण से एक संकेत था कि लोग इसे एक बहुत ही महत्वपूर्ण खोज के रूप में देखते हैं।"प्रौद्योगिकी को अपने विकास के दौरान कई अन्य प्रशंसाएँ प्राप्त हुई हैं।

अप्रैल में REBEL उत्पाद को मान्यता दी गईएडिसन पुरस्कार का स्वर्ण विजेतामहत्वपूर्ण मानव अवसंरचना की श्रेणी में।नवप्रवर्तन सामने आया हैटाइम के 2023 के सर्वश्रेष्ठ आविष्कारसूची और फास्ट कंपनी की2022 के लिए टेक में अगली बड़ी बातें, और इसे अमेरिकन सोसाइटी ऑफ सिविल इंजीनियर्स पर "गेमचेंजर" नाम दिया गया थाअमेरिका के बुनियादी ढांचे के लिए 2021 रिपोर्ट कार्ड.

इस आविष्कार को व्यावसायिक उत्पाद में बदलने की प्रक्रिया को राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन के कई पुरस्कारों से भी समर्थन मिला है।वेवलोगिक्स को हाल ही में एक प्राप्त हुआरैप्सोडी वेंचर पार्टनर्स से $3 मिलियन का निवेशऔर एंजेल निवेशकों के एक समूह से समर्थन प्राप्त किया है।

लू प्रौद्योगिकी के भविष्य और पूरे अमेरिका में ठोस बुनियादी ढांचे में इससे होने वाले लाभों के बारे में आशावादी है।

लू ने कहा, "जिस बात ने मुझे वास्तव में उत्साहित किया है वह उद्योग की प्रतिक्रिया प्राप्त करना और किसी समस्या के साथ प्रौद्योगिकी का मेल देखना है।""आविष्कार तब होता है जब आप कुछ विकसित करते हैं, लेकिन जब यह कुछ बड़ी समस्या का समाधान करता है, तो वह नवाचार है।"