Beton cerdas dapat membuka jalan bagi jalan berteknologi tinggi dan hemat biaya
Engineering

Beton cerdas dapat membuka jalan bagi jalan berteknologi tinggi dan hemat biaya


Setiap hari, orang Amerika melakukan perjalanan di jalan raya, jembatan, dan jalan raya tanpa mempertimbangkan keamanan atau keandalan bangunan ini. Namun banyak dari infrastruktur transportasi di AS yang sudah ketinggalan zaman, memburuk dan sangat membutuhkan perbaikan.

Dari 614.387 jembatan di AS, misalnya, 39% lebih tua dari umur yang dirancang, sementara hampir 10% secara struktural tidak memadai, yang berarti jembatan tersebut dapat mulai rusak lebih cepat atau, lebih buruk, rentan terhadap bencana kegagalan.

Biaya untuk memperbaiki dan meningkatkan infrastruktur transportasi nasional berkisar dari hampir US $ 190 miliar hingga hampir $ 1 triliun. Perbaikan infrastruktur AS menghabiskan biaya rata-rata setiap rumah tangga sekitar $ 3.400 setiap tahun. Kemacetan lalu lintas saja diperkirakan memakan biaya bahan bakar rata-rata $ 1.400 dan waktu yang dihabiskan untuk bepergian, penghitungan nasional lebih dari $ 160 miliar per tahun.

Saya seorang profesor di Lyles School of Civil Engineering dan direktur Center for Intelligent Infrastructures di Purdue University. Rekan penulis saya, Vishal Saravade, adalah bagian dari tim saya di Lab Bahan Berkelanjutan dan Teknologi Terbarukan (SMART). SMART Lab meneliti dan mengembangkan teknologi baru untuk membuat infrastruktur Amerika “cerdas”, lebih aman, dan lebih hemat biaya. Sistem baru ini memantau sendiri kondisi jalan dan jembatan dengan cepat dan akurat, dan terkadang bahkan dapat memperbaiki sendiri.

Lab teknik Purdue telah memasang teknologi pintar di tiga jalan raya antarnegara bagian Indiana.

Beton cerdas yang dapat menyembuhkan diri sendiri

Infrastruktur — jembatan, jalan raya, trotoar — memburuk seiring waktu dengan penggunaan yang terus menerus. Namun, umur bangunan dapat diperpanjang jika kerusakan dipantau secara real time dan diperbaiki sejak awal. Di AS bagian utara, misalnya, siklus pembekuan-pencairan di musim dingin menyebabkan air merembes ke trotoar yang membeku, mengembang, dan memperbesar retakan, yang dapat menyebabkan kerusakan yang signifikan. Jika tidak diperbaiki, kerusakan ini dapat merambat dan menghancurkan trotoar dan jembatan.

Kerusakan semacam itu dapat diidentifikasi dan diperbaiki secara mandiri. Pada tahap awal suatu retakan misalnya, self-healing pavement akan mengaktifkan polimer penyerap super untuk menyerap air dan menghasilkan material seperti beton yang mengisi retakan tersebut. Retakan sekecil beberapa mikron dapat disembuhkan untuk mencegah kerusakan yang signifikan dengan mencegah atau menunda tahap selanjutnya dari siklus freeze-thaw.

Sifat menakjubkan dari polimer penyerap.

Teknologi jalan raya

Banyak peneliti di dunia sedang berupaya meningkatkan infrastruktur konstruksi. Teknologi yang baru-baru ini dieksplorasi meliputi jalan penghasil tenaga surya dan energi, jalur pengisian kendaraan listrik, lampu jalan pintar, dan pengurangan emisi terkait karbon dari bahan konstruksi.

Di Purdue SMART Lab, tim kami juga menguji sensor baru yang memantau infrastruktur transportasi dengan menyematkannya di beberapa jalan raya antarnegara bagian Indiana. Kami berencana untuk memperluas sistem jalan raya negara bagian lainnya dalam beberapa tahun mendatang dengan tujuan untuk mengakomodasi peningkatan lalu lintas dengan lebih baik dan memberikan perkiraan kondisi jalan yang akurat selama konstruksi dan masa pakainya.

Sensor yang tertanam di trotoar beton memperoleh informasi tentang kondisi kesehatan infrastruktur secara real time dan mengkomunikasikan data ke komputer. Sinyal listrik diterapkan melalui sensor. Getaran beton diubah menjadi sinyal listrik yang dibaca dan dianalisis oleh perangkat lunak khusus yang dibuat di laboratorium. Hal ini memungkinkan teknisi transportasi untuk membuat keputusan yang efektif dan berdasarkan data mulai dari pembukaan jalan hingga lalu lintas dan untuk secara proaktif mengidentifikasi masalah yang menyebabkan kerusakan atau kemunduran.

Sensor yang tertanam di beton dapat menandakan kesehatan jalan raya. Kredit: Universitas Erin Easterling / Purdue.

Setelah beton dituangkan untuk perkerasan jalan raya, misalnya, perlu waktu berjam-jam untuk mengeringkan dan menjadi cukup kuat untuk membuka lalu lintas. Waktu kapan harus membuka jalan raya tergantung pada kapan campuran beton diawetkan. Jika jalan raya dibuka terlalu dini dan beton kurang dirawat, hal itu dapat mengurangi harapan hidup perkerasan dan meningkatkan biaya pemeliharaan. Menunggu terlalu lama untuk membuka jalan dapat mengakibatkan kemacetan lalu lintas, kemacetan, dan peningkatan risiko keselamatan bagi pekerja konstruksi dan komuter. Mengeringkan beton untuk proyek jalan raya besar membutuhkan perhatian khusus oleh para insinyur sehubungan dengan cuaca khusus di wilayah itu.

Sensor pintar yang disematkan pada beton memungkinkan para insinyur untuk memantau infrastruktur dan membuat keputusan berdasarkan data tentang kapan jalan dapat dibuka sambil mempertahankan harapan hidup maksimum. Sensor juga dapat membantu memantau kualitas beton dan apakah beton tersebut cukup kuat untuk menahan arus lalu lintas dan korosi setelah jalan raya dibuka. Infrastruktur yang cerdas dan efisien dapat secara signifikan mengurangi kegagalan struktur, baik bencana alam maupun akibat keausan normal, serta mengurangi biaya dan menyediakan cara baru bagi insinyur struktur untuk menilai informasi waktu nyata tentang perkerasan.

  • Studi uji beton self healing dengan beton retak (kiri) dan beton selfhealed setelah 28 hari (kanan). Kredit: SMART Lab / Universitas Purdue, CC BY-ND

  • Beton cerdas dapat membuka jalan bagi jalan berteknologi tinggi dan hemat biaya

    Sensor dipasang di Indiana interstate I-74. Kredit: Universitas Erin Easterling / Purdue, CC BY-ND

Menghemat waktu dan uang

Kongres mengakui perlunya berinvestasi dalam sistem transportasi Amerika. Paket undang-undang senilai $ 494 miliar, INVEST In America Act, baru-baru ini diperkenalkan untuk mengatasi jalan raya dan jembatan Amerika yang memburuk sambil mengurangi polusi karbon.

Sensor cerdas dan sistem infrastruktur cerdas memungkinkan penghematan waktu dan uang yang signifikan dengan peningkatan keselamatan konstruksi. Sensor dapat memberikan data kualitas infrastruktur kami secara real-time kepada teknisi untuk membuat keputusan terbaik dalam membangun dan memelihara jalan, jembatan, dan trotoar sambil meningkatkan keselamatan bagi pengemudi dan pekerja konstruksi. Penambahan properti perbaikan sendiri dapat membantu membangun infrastruktur yang berkelanjutan dan tahan lama untuk mengurangi pemeliharaan dan biaya.


Mengaktifkan jalan raya dan jembatan untuk mencegah kerusakannya sendiri


Disediakan oleh The Conversation

Artikel ini diterbitkan ulang dari The Conversation di bawah lisensi Creative Commons. Baca artikel aslinya.The Conversation

Kutipan: Beton pintar dapat membuka jalan bagi jalan berteknologi tinggi dan hemat biaya (2020, 12 November) diakses 27 November 2020 dari https://techxplore.com/news/2020-11-smart-concrete-pave-high-tech -biaya-efektif.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Togel HKG