SmartConcrete - Sensores IoT embebibles para el monitoreo en tiempo real y la predicción basada en Inteligencia Artificial de propiedades mecánicas de concreto colado e impreso en 3D

La estimación temprana, rápida y precisa in situ de la resistencia a la compresión del concreto es uno de los principales desafíos para la industria de este material. Una solución práctica para tales desafíos puede prevenir inversiones adicionales anuales de varios millones de dólares para la industria de la construcción. La medición tradicional de la resistencia y el módulo de elasticidad del concreto conlleva la destrucción de un espécimen de laboratorio. Por lo tanto, no se puede garantizar que los valores de laboratorio obtenidos representen completamente el de la estructura real. Se aceptará que la medición de impedancia de los transductores piezoeléctricos PZT tendrán la capacidad de detectar pequeños cambios de rigidez y resistencia a compresión del concreto colado e impreso 3D. En este sentido el objetivo general del proyecto es proponer y validar los sensores IoT embebibles para el monitoreo en tiempo real y la predicción basada en Inteligencia Artificial permitirán automatizar la medición de propiedades mecánicas de concreto colado e impreso en 3D. Así mismo, para el cumplimiento de objetivo general, se plantean los siguientes objetivos especificos son: Monitorear las propiedades mecánicas del concreto en edades muy tempranas (inmediatamente después de mezclar hasta el tiempo de fraguado) mediante reología dinámica de corte, pruebas de penetración y pruebas de flujo por compresión lateral, Monitorear las propiedades mecánicas del concreto en edades tempranas (desde el tiempo de fraguado hasta los 28 días) mediante EMM-ARM, pruebas de resonancia de impacto y pruebas de compresión uniaxial, Proponer y validar una prueba novedosa basada en el método de impedancia electromecánica (EMI) utilizando transductores piezoeléctricos incorporados para monitorear en tiempo real las propiedades mecánicas in situ, Diseñar, fabricar y validar un registrador de datos IoT portátil y totalmente automatizado para la medición de EMI, y Comprender el efecto del proceso de impresión 3D en las propiedades mecánicas in situ del concreto en estado fresco y endurecido mediante pruebas de EMI y un algoritmo de predicción de resistencia basado en Inteligencia Artificial (IA). Los resultados esperados de esta investigación es contar con un único ensayo de caracterización de materiales cementicos capaz de medir y predecir tantas propiedades in-situ en estado fresco y endurecido. Esta información permitirá validar un sistema novedoso de monitoreo y predicción de propiedades mecánicas con aplicaciones de control de calidad e Investigación y Desarrollo (I+D). El proyecto tendrá un impacto significativo a nivel científico, académico e industrial. A nivel científico, el nuevo sistema propone una nueva metodología novedosa con alto potencial patentable que integra tecnologías de vanguardia como IoT, IA y EMI. A nivel académico, el proyecto contempla la formación de estudiantes a nivel pregrado y posgrado en áreas transversales de ingeniería. Finalmente, a nivel industrial, Smartconcrete, luego de una amplia campaña de validación en condiciones reales, podrá ser una herramienta de bajo costo muy útil para el control de calidad de concreto premezclado en reemplazo de los ensayos de caracterización tradicionales y para la formulación de una nueva generación de materiales de construcción para impresión 3D basados en cementos alternativos, geopolímeros, biopolímeros y tierra.