تعداد زیادی از بزرگراه های میان ایالتی در آمریکا قرار است اختراع دانشگاه پردو را امتحان کنند که می تواند میلیون ها دلار در عوارض جاده ای صرفه جویی کند و به طور قابل توجهی تاخیرهای ترافیکی را کاهش دهد.
این اختراع، حسگری است که به آسفالت اجازه می‌دهد تا "صحبت کند"، زمان ساخت و تعداد دفعات نیاز به تعمیر روسازی آسفالت را کاهش می‌دهد و همچنین پایداری جاده را بهبود بخشیده و ردپای کربن آن را هم کاهش می‌دهد.
این حسگر که به طور مستقیم در زمان آسفالت ریزی تعبیه می شود، داده‌های دقیق‌تر و منسجم‌تری را نسبت به ابزارها و روش‌های مورد استفاده فعلی، در مورد مقاومت آسفالت و نیاز آن به تعمیر برای مهندسان ارسال می‌کند.
لونا لو، استاد بازنشسته و سرپرست دانشکده مهندسی عمران دانشگاه پوردو لیلز که از سال ۲۰۱۷ هدایت پروژه توسعه این حسگرها را بر عهده دارد، می گوید: " ترافیک های ناشی از تعمیرات زیرساختی، سالانه ۴ میلیارد ساعت و ۳ میلیارد گالن گاز را هدر می دهد. به عنوان مثال، ما نمی دانیم آسفالت چه مدت زمانی پس از ساخت به مقاومت مناسب و مورد نیاز برای تحمل بارهای ترافیکی می رسد. آسفالت ممکن است دچار شکست زودرس شود که این امر منجر به تعمیرهای مکرر می شود."
طبق داده های اداره مدیریت بزرگراه های فدرال ، درحالی که کمتر از 2 درصد جاده های ایالات متحده نیاز به روسازی آسفالت دارند ولی این عملیات تقریباً برای20 درصد از جاده های میان ایالتی آمریکا انجام می شود. تحقیقات استاد لو ابتدا بر بهبود شرایط آسفالت متمرکز شده بود زیرا این ماده چالش برانگیزترین مصالح جاده ای برای تعمیر است. آسفالت میان ایالتی نیز مطمعنا باید بخش بزرگی از ترافیک کشور را پشتیبانی کند.
بیش از نیمی از ایالت های آمریکا برای شرکت در مطالعه آسفالت جاده های میان ایالتی،با بودجه تلفیقی اداره مدیریت بزرگراه های فدرال، برای اجرای این حسگرها در آسفالت ثبت نام کرده اند. ایالت های شرکت کننده عبارتند از: ایندیانا، میسوری، داکوتای شمالی، کانزاس، کالیفرنیا، تگزاس، تنسی، کلرادو و یوتا.
انتظار می رود با آغاز این مطالعه در ماه های آینده، ایالت های دیگری نیز به آن ملحق شوند. دو ایالت ایندیانا و تگزاس  درحال حاضر آزمایش حسگرها را در پروژه‌های آسفالت بزرگراه آغاز کرده‌اند.
این فناوری همچنین، در مسیر ورود به بازار در اواخر سال جاری به عنوان سیستم سنجش مقاومت بتن REBEL، محصول شرکت WaveLogix است. استاد لونا لو(سرپرست پروژه بتن سخنگو) این شرکت را در سال 2021 تأسیس کرد تا این فناوری را در مقیاس بزرگتر تولید کند. این شرکت مجوز این فناوری را از دفتر تجاری سازی فناوری بنیاد پژوهشی دانشگاه پوردو دریافت کرده است . این مجوز برای حفاظت از حق ثبت اختراع در زمینه مالکیت معنوی درخواست داده شده بود.
مجله Fast Company این اختراع را به عنوان یکی از کارهای بزرگ بعدی خود در حوزه فناوری برای سال ۲۰۲۲ معرفی کرد. این مجله پروژه هایی را به رسمیت می شناسد که در حال حاضر بر روی یک مشکل واقعی تاثیر می گذارند و درعین حال وعده تاثیر بیشتر در سال های آینده را نیز می دهند. کارنامه سال 2021 انجمن مهندسین عمران و زیرساخت های آمریکا نیز این فناوری را به عنوان یکی از «دستاوردهای» خود برای آن سال انتخاب کرد. سازمان های دیگری نیز مانند انجمن ایالتی بزرگراه ها و حمل و نقل آمریکا، از زمان معرفی اولیه این فناوری در سال ۲۰۱۹، پیشرفت های آن را دنبال کرده اند.

جایگزینی استانداردهای قدیمی صنعتی برای دوام بیشتر جاده ها
اختراع دانشگاه پوردو به تدریج به عنوان یک جایگزین بهتر برای تست هایی که از اوایل سال ۱۹۰۰ ، استاندارد صنعتی بوده اند، در حال افزایش است. 
استاد لو و آزمایشگاه او توسعه این فناوری را در سال 2017 آغاز کردند .در آن زمان اداره حمل و نقل ایالت ایندیانا برای تعیین دقیق تر زمانی که جاده تازه آسفالت شده آماده باز شدن برای عبور و مرور است، درخواست کمک کرده بود تا از خرابی زودرس آسفالت تازه تعمیر شده جلوگیری شود.

پس از تعبیه نمونه اولیه این حسگر در بخش‌هایی از بزرگراه‌های مختلف ایندیانا، اداره حمل و نقل این ایالت فناوری این حسگر را به فهرست روش‌های تست ایندیانا اضافه کرد. این شاخص آزمایش هایی را برای پیمانکاران و کارگران راهسازی فهرست می کند تا از کیفیت آسفالت جاده اطمینان حاصل کنند.
روش‌هایی که صنعت برای بیشتر از یک قرن مورد استفاده قرار داده است، نیازمند آزمایش نمونه‌های بزرگی از آسفالت در آزمایشگاه یا یک تأسیسات در محل پروژه است. با استفاده از داده‌های این حسگرها ، مهندسان سطح مقاومتی را که یک مخلوط آسفالت خاص پس از ریخته شدن و باقی ماندن در محل ساخت و ساز به آن می‌رسد، تخمین می‌زنند. حتی اگر صنعت به خوبی این آزمایش‌ها را انجام دهد، باز هم اختلاف بین شرایط آزمایشگاهی و فضای باز می‌تواند منجر به تخمین‌های نادرست از مقاومت آسفالت به دلیل ترکیبات سیمان و دمای مختلف محیط اطراف شود.
با اختراع این فناوری توسط استاد لو و تیمش، مهندسان دیگر مجبور نیستند برای تخمین زمانی که آسفالت تازه، به اندازه کافی سفت شده باشد به نمونه های آسفالت تکیه کنند. در عوض، آنها می توانند مستقیماً آسفالت تازه را زیر نظر بگیرند و بسیاری از خواص آن را به طور همزمان اندازه گیری کنند.
این سنسور دقیقاً زمانی از طریق یک برنامه تلفن هوشمند با مهندسان ارتباط برقرار می کند که مسیر آسفالت شده به اندازه کافی محکم شده باشد تا بتواند ترافیک سنگین را مدیریت کند. هرچه آسفالت قبل از استفاده توسط وسایل نقلیه محکم تر باشد، کمتر نیاز به تعمیر پیدا می کند. توانایی دریافت فوری اطلاعات در مورد مقاومت سطوح آسفالت شده همچنین به جاده ها اجازه می دهد تا به موقع برای عبور و مرور باز شوند یا پس از بارندگی، زودتر بازگشایی شوند .
کارگران راهسازی می توانند حسگرها را به سادگی با انداختن آنها بر روی زمین در هنگام آسفالت کاری و پوشاندن آنها با آسفالت نصب کنند. سپس، کابل حسگر را به یک دستگاه دستی قابل استفاده مجدد وصل می کنند که به طور خودکار شروع به ثبت داده ها می کند. کارگران با استفاده از این برنامه، می توانند اطلاعاتی در مورد زمان واقعی تغییرات در مقاومت آسفالت را تا زمانی که داده های مقاومت مورد نیاز است، دریافت کنند.

کاهش انتشار کربن با کاهش ترافیک و کاهش مصرف سیمان
با کاهش تعمیرات جاده‌ها و زمان‌بندی ساخت و ساز، این فناوری می‌تواند دی اکسید کربنی را که وسایل نقلیه در هنگام انتظار در ترافیک برای عبور از محل راهسازی جاده ای منتشر می‌کنند، کاهش دهد.

استارت آپ استاد لو در شرکت WaveLogix، همچنین در حال توسعه راهی برای کاهش انتشار کربن با کاهش میزان سیمان مورد نیاز در مخلوط های آسفالت است. تولید سیمان مسئول 8 درصد ردپای کربن جهان است. این شرکت پیشرفت هایی در یک راه حل داشته است که از هوش مصنوعی برای بهینه سازی طراحی مخلوط آسفالت، بر اساس داده هایی که حسگرها از بزرگراه های سراسر کشور جمع آوری می کنند، استفاده می کند.
دستورالعمل های ساخت و ساز مستلزم استفاده میزان بیشتری از سیمان در مخلوط های آسفالت است تا اطمینان حاصل شود که تست نمونه آسفالت، آستانه مقاومت مورد نیاز را برآورده می کند. سیمان اضافی می تواند منجر به ترک های زودرس در روسازی آسفالت شود. بر اساس این الزامات و داده های انجمن جهانی سیمان و بتن، استاد لو تخمین می زند که ساخت بیش از حد مخلوط آسفالت باعث انتشار بیش از 1 میلیارد تن کربن در سال می شود.وی می گوید: "بزرگترین مشکل مخلوط های آسفالتی این است که ما از سیمان بیشتری برای افزایش استحکام آنها استفاده می کنیم و این امرکمکی به بازگشایی زودتر مسیر برای عبور و مرور ماشین ها نمی کند."

این دستورالعمل ها،  بر اساس چگونگی ساخت مخلوط های آسفالت در اوایل دهه 1900 و قبل از تولید تجهیزاتی است که در دهه 1950 ساخته شد . این تجهیزات می توانست سیمان را به پودر ریزتر تبدیل کند. از آنجایی که امروزه در مخلوط‌های آسفالتی از پودر سیمان ریزتر استفاده می‌کنند، باید نسبت آب به سیمان در مقایسه با صد سال پیش متفاوت باشد. این دستورالعمل ها همچنین نحوه تأثیر آب و هوا بر مخلوط آسفالت در ایالت های مختلف را در نظر نمی گیرند. برای مثال، رسیدن به سطح مقاومت مناسب به هنگام ریختن آسفالت درمیانه فصل زمستان ، به مخلوط آسفالتی متفاوتی در ایالت ایندیانا نسبت به ایالت کالیفرنیا ، نیاز دارد.
استاد لو معتقد است که این روش جدید با استفاده از هوش مصنوعی می تواند به طور بالقوه 20 تا 25 درصد میزان سیمان مورد استفاده در مخلوط آسفالت ها را کاهش دهد و به طور همزمان روسازی آسفالت جاده را بادوام تر و ارزان تر کند.
وی می گوید : "من برای تأثیرگذاری روی زیرساخت ها از طریق توسعه انواع جدید فناوری، احساس مسئولیت فراوانی دارم. چون در حوزه مهندسی عمران، اگر ما بر دنیا تاثیرگذار نباشیم، دنیایی  وجود ندارد که ما  برای آن نگران باشیم. "
 

افراد دارای مهارت در این زمینه

در صورتی که در این زمینه تخصص یا مهارتی دارید، پس از ثبت نام در سایت و تکمیل فرم مشخصات شخصی ، پروفایل خود را به لیست زیر اضافه نمایید .