Forscher:innen der Purdue University möchten mit "sprechendem" Beton einen Beitrag zum Klimaschutz leisten sowie den Verkehr auf Autobahnen möglichst flüssig halten. In die Fahrbahnen sollen Sensoren eingebaut werden, die das Abbinden des Betons überwachen und dem Bauunternehmen via Smartphone mitteilen, wann die höchste Festigkeit erreicht ist. Erst dann werden neue oder sanierte Strecken für den Verkehr freigegeben. Das schützt, so das Konzept, den Beton vor vorzeitigem Versagen.
Kombination aus Methoden
Die Sensoren sind den Entwickler:innen nach per Kabel mit einem sogenannten Datenlogger am Rand der Autobahn verbunden, der die Sensordaten weiterleitet. "Staus durch Infrastrukturreparaturen kosten in den USA jährlich vier Milliarden Stunden Zeit und verschwenden gut elf Milliarden Liter Treibstoff", sagt Forschungsleiterin Luna Lu. "Dies ist in erster Linie auf unzureichende Kenntnisse der Festigkeitsstufen von Beton zurückzuführen." Bisher wird der Grad des Abbindens durch Probenahmen bestimmt, die im Labor untersucht werden. Da die Randbedingungen selten stimmen, ist diese Methode so unzuverlässig, dass der Beton meist schon vor seiner optimalen Festigkeit befahren wird und entsprechend früher repariert werden muss.
Parallel dazu entwickelt Lu mit ihrem im Jahr 2021 gegründeten Unternehmen WaveLogix ein auf künstlicher Intelligenz basiertes Verfahren, das den für jeden Bauabschnitt optimalen Mix aus Beton, Sand und Zement ermittelt. Zusätzlich wird im Zuge dieses Verfahrens auch die jeweils beste Körnigkeit des Bindemittels bestimmt. Heute setzen die Bauunternehmen meist viel zu viel Zement ein, um auf Nummer Sicher zu gehen. Die Software von WaveLogix ermittelt anhand des Klimas an der Baustelle und des aktuellen Wetters den besten Mix.
KI essenziell für Arbeitsabläufe
Betonguss mitten im Winter in Indiana erfordert beispielsweise andere Betonmischungen, um das richtige Festigkeitsniveau zu erreichen, als wenn der Beton während des kalifornischen Winters gegossen wird, verdeutlicht Lu die Ausgangslage. Sie glaubt, dass diese intelligente KI-Software die Menge des in Betonmischungen verwendeten Zements um 20 bis 25 Prozent reduzieren könnte - und dabei gleichzeitig den Belag haltbarer und kostengünstiger macht.
www.wavelogix.tech
www.perdue.edu
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