Rendez votre chantier de construction plus sécurisé et plus rapide avec des capteurs intelligents
Des capteurs intégrés dans le béton vous permettent de savoir quand il est durci et prêt.
Le béton est le matériau le plus utilisé par les humains – après l’eau. Comme ses ingrédients sont facilement disponibles presque partout dans le monde, c’est le principal composant utilisé par les architectes et les ingénieurs dans la construction de fondations, de structures à plusieurs étages et de grande hauteur, de ponts, de barrages et de routes. Le béton jouant un rôle si important dans le monde entier, la longévité et la résistance de ces structures sont primordiales.
La résistance du béton est régie par un ensemble de réactions chimiques qui se produisent dans des conditions de durcissement favorables entre le ciment et l’eau pendant les premiers jours après le malaxage. Cela conduit le béton à passer d’un matériau de type liquide à un solide qui peut prendre n’importe quelle forme et forme. Les progrès récents de la technologie des capteurs ont permis de suivre avec précision cette étape critique d’un projet de construction en temps réel.
Test de rupture de cylindre vs capteurs intelligents
La résistance du béton est le principal paramètre qui détermine si des opérations de construction importantes, telles que l’enlèvement du coffrage, la coupe à la scie et l’ouverture d’une route à la circulation, peuvent être initiées en toute sécurité. Des dommages structurels catastrophiques peuvent survenir si ces actions sont effectuées avant que le matériau n’ait acquis une résistance suffisante. À l’inverse, retarder ces étapes de construction a des implications financières importantes pour un projet. Par conséquent, il est important d’estimer la résistance du béton aussi précisément et rapidement que possible.
La résistance a été traditionnellement calculée en cassant des cylindres échantillons coulés à partir du même matériau de béton utilisé pour la construction d’une structure. En fait, l’utilisation de la compression pour tester la résistance du béton existe depuis la fin du 19e siècle. Aujourd’hui, cette méthode domine encore les chantiers, même si elle entraîne des retards, car les bouteilles doivent être transportées hors site vers un laboratoire pour y être testées. De plus, un échantillon ne peut pas rendre compte avec précision des variations locales à travers la structure. En conséquence, des erreurs de mesure des données peuvent survenir, ce qui crée souvent encore plus de retards.
Pour remédier à ces limites, les chercheurs ont développé diverses approches pour surveiller la résistance du béton in situ. Parmi celles-ci, il y a une méthodologie appelée «Concrete Maturity». Cela nécessite une surveillance constante de la température du béton sur un chantier afin de déterminer l’indice de maturité – fonction de la température et du temps. Ces données sont ensuite corrélées à la résistance du béton sur la base d’une courbe pré-étalonnée, qui est développée dans un laboratoire d’essais.
Bien que le concept de maturité ait été développé dans les années 1950, il n’a pas été largement adopté dans l’industrie de la construction. Avec des solutions de première génération, telles que des capteurs câblés, les équipes ont été confrontées à des défis avec leur fonctionnalité sur site et ont eu du mal à protéger les câbles de thermocouple dans le béton. Ces dernières années, cependant, les progrès de l’Internet des objets (IoT) dans l’électronique, tels que le développement du Bluetooth basse consommation et longue portée, ainsi que les améliorations apportées aux smartphones et aux applications mobiles, ont aidé les ingénieurs à développer des capteurs sans fil qui peuvent être facilement intégré dans le workflow de construction. Cela permet aux chefs de projet et aux surintendants de chantier de surveiller le séchage et le durcissement du béton en déplacement.
Un chantier de construction typique comporte de nombreuses pièces mobiles et un soutien doit être fourni aux gestionnaires de projet pour que le contrôle qualité se déroule de manière transparente. Il est donc essentiel que les capteurs de résistance du béton soient entièrement intégrés dans une structure afin de se protéger contre les dommages potentiels et d’éliminer le besoin de maintenance. Le SmartRock ™Le capteur de béton sans fil de Giatec Scientific, Inc. (Ottawa, ON, Canada), par exemple, est un capteur de maturité sans fil qui est installé et fixé sur les barres d’armature en torsadant deux fils métalliques. Le capteur est alimenté par une pile bouton au lithium métal, qui fournit suffisamment d’énergie pour environ 4 mois – plus que suffisant pour surveiller les propriétés du béton pendant la construction précoce. Les fils métalliques utilisés pour fixer le capteur aux barres d’armature ferment également un circuit électrique qui allume l’appareil. Une fois le béton coulé, les capteurs sont entièrement recouverts et fixés à l’intérieur de la structure où ils surveillent et enregistrent en permanence la température. Le capteur de température est une thermistance avec une précision de mesure de 0,5 ° C. Les données de température sont transmises sans fil à l’aide d’un profil Bluetooth personnalisé.
Une application SmartRock iOS ou Android installée sur un smartphone reçoit des signaux de température qui ont été enregistrés toutes les 15 minutes sur les capteurs. L’application télécharge les données de température et utilise un algorithme pour calculer la maturité et la résistance du béton à partir d’une base de données de béton pré-calibré.
Chaque mélange de béton a une corrélation unique entre son facteur température-temps et sa résistance. Cette corrélation (courbe d’étalonnage) doit être effectuée à l’avance pour les mélanges de béton du projet. Au fil du temps, SmartRock disposera d’une base de données de différents mélanges de béton afin que les utilisateurs puissent sélectionner celui qui correspond à ce qu’ils utilisent.
Tirer parti de l’IoT
En règle générale, plusieurs capteurs sont installés dans le même coulage à différents emplacements structurels pour capturer les variations locales de la résistance du béton. Par exemple, une poutre ou une dalle exposée aux vents froids pourrait gagner en force beaucoup plus lentement que les sections protégées des éléments. L’application affiche des informations détaillées sur chacun des capteurs. Les données de chaque smartphone peuvent également être transmises à une application cloud où elles sont analysées automatiquement et comparées à un ensemble de critères basés sur les besoins de l’utilisateur final. Dès que les critères sont remplis, une notification push est envoyée depuis le cloud aux membres de l’équipe pour les informer de l’état de la structure concrète afin qu’ils puissent prendre une décision sur les prochaines étapes de leur projet.
Économiser les parties prenantes et les coûts de projet grâce aux capteurs intelligents
La collecte et le partage de données en temps réel sur la résistance du béton in situ aident les directeurs de construction à prendre des décisions immédiates et précoces sur le moment de passer aux prochaines étapes de leur calendrier de projet. Cela permet d’économiser des coûts importants, car chaque jour économisé sur un chantier vaut plus de 15 000 $. De plus, la surveillance constante de la résistance in situ améliore la sécurité sur le chantier.
