Einbau des 'sprechenden' Sensors in eine neue Fahrbahn (Foto: purdue.edu)

Mit "sprechendem Beton" wollen Forscher der Purdue University einen Beitrag zum Klimaschutz und zur Verflüssigung des Verkehrs auf Autobahnen leisten. 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.

Die Sensoren sind den Entwicklern 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 2021 gegründeten Unternehmen Wavelogix ein auf Künstlicher Intelligenz basiertes Verfahren, das den für jeden Bauabschnitt optimalen Mix aus Beton, Sand und Zement ermittelt - und dazu auch noch die jeweils beste Körnigkeit des Bindemittels. 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.

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.