Asfalt kaplamalarının dijital dönüşümü olarak da bilinen "Asfalt 4.0", asfalt yolların verimliliğini, üretkenliğini, kalitesini, güvenilirliğini ve sürdürülebilirliğini önemli ölçüde artırmak için yüksek boyutlu veri paylaşımı, yapay öğrenim, yapay zeka, bir ağdaki işlemlerin sürekli bir şekilde kaydedilmesini sağlayan blok zincir teknolojisi ve internet gibi birçok donanıma sahip bir dizi akıllı ve otonom sistemi ifade eder. Bu sistem, bitümlü karışımların üretimi, yönetimi, tedariki ve serimi gibi geleneksel faaliyetleri geliştirmek, otomatikleştirmek, izlemek ve iyileştirmek için dijital araçların kullanılmasını sağlar. Kurum ve kuruluşların kendi faaliyetlerini yürütürken uyguladıkları yöntemi geliştirmek için kullandıkları bu dijital sistem, aynı zamanda çalışanlarına da yardımcı olur. Ayrıca dijital teknolojiler, elektrikli ve otomatik araçlar gibi yeni kullanım alanlarına doğru mobilite sektörünün geçişini hızlandırır ve kolaylaştırır.
Asfalt 4.0 konseptinin gelişimi, bir organizasyonun tüm alanlarını etkiler, bu nedenle en üst seviyede yönlendirilmelidir. Konsept üç temel üzerine kurulmuştur:
► Dijital teknolojiler ve araçlar: Üretim, depolama ve transfer ile ilgili verilerin güvenli, etkili ve verimli bir şekilde yönetilmesi gereklidir. Verilerin depolaması, internet bağlantısı, sanal ve zenginleştirilmiş gerçeklik, blok zinciri, yapay zeka, makineden makineye iletişim sistemi (M2M), geliştirilmiş sensörler, otonom robotlar veya siber güvenlik protokolleri dijital teknolojilere ve araçlara örnek gösterilebilir
► Akıllı yönetim sistemleri: Akıllı yönetim sistemleri, elde edilen tüm verileri işleyebilen ve insanların makul bir sürede karar veremeyeceği konularda en uygun kararların alınmasını sağlayacak modelleri belirleyebilen sistemlerdir. Bazı örnekleri dijital iş yönetimi, dijital yetenek yönetimi, dijital inovasyon yönetimi, dijital satış yönetimi ve dijital proje yönetimidir.
► Müşteri memnuniyeti: Yukarıda belirtilen teknolojiler sürekli yenilikleri benimseyen ve müşteri memnuniyetini en üst düzeye çıkarmak için yeniden uyarlanabilen dinamik bir üretim sistemidir. İnşaatından sonra teslim edilen yollar, alınan anlık bilgilere ve sonuçta ortaya çıkan optimum stratejiye göre yönetilir, izlenir ve bakımı yapılır. Bazı örnekler dijital pazarlama, e-ticaret, müşteri hizmetleri, müşteri zekası ve kullanıcı deneyimidir.
Asfalt 4.0 konseptinin gelişimi için üç somut kriter gereklidir: Şeffaflık, izlenebilirlik ve yenilik (inovasyon). Başarılı bir Asfalt 4.0’a geçiş işlemi ile organizasyonda daha fazla etkinlik, sunulan ürün ve hizmetlerde daha iyi bir garanti, durabilite, zaman ve kaynak tasarrufu, kalıcı bir inovasyon prosesi ve tamamen farklı bir yöntemle müşteri memnuniyeti yönetimi sağlanacaktır.
Asfalt 4.0 konseptinin geliştirilmesi, gittikçe zor şartlar ve ekonomik koşullar içinde olan ulaştırma sektörü için en uygun çözüm olarak görülmektedir. Bu hiç şüphesiz heyecan verici bir mücadeledir.
Bu nedenle Asfalt 4.0 konseptinin gelişimi, sektörün yenilik, şeffaflık, teknik ödeme gücü, maliyet verimliliği ve kaynak optimizasyonu için en büyük ihtiyaçlarını karşılayan yeni nesil ihale sistemleriyle birlikte ele alınmalıdır. Bu konsept, yolların dizaynından ve hizmet ömrünü tamamladıktan sonra kazınmasına kadar her aşamasında yer alan tüm paydaşlar tarafından benimsenmelidir.
Son zamanlarda asfalt endüstrisi, yukarıda örnekleri verilen dijital teknoloji ve araçlardaki en son gelişmelerle birlikte kendi dijital devrimini yaşamaktadır. Bu yenilikçi teknolojiler sayesinde sektör, çevresel etkiyi azaltırken üretim verimliliğini arttırma yönünde büyük bir ilerleme kaydetmektedir. Ayrıca bu teknolojiler, sahadaki iş sağlığı ve güvenliği koşullarını iyileştirerek sektörün, Avrupa'da bu konuyla ilgili mevcut tüm katı düzenlemelere uymasına yardımcı olmaktadır. Buna ek olarak, üreticiler ve yükleniciler ilk kez yolun hizmet ömrünün her aşamasında akıllı, bağlantılı ve sinerjik bir şekilde yüksek kaliteli müşteri memnuniyetini sağlayabilmektedirler.
Diğer malzemelerden farklı olarak, sıcak karışım asfalt işi, tüm işlemler sırasında sıcaklık kayıplarını azaltmak için yol yapımına dahil olan tüm paydaşların (plent tesisi, teslimat, asfaltlama, sıkıştırma vb.) koordinasyon içinde olmalarını gerektirir. Bu işbirliği, söz konusu dijital teknolojilerin asfalt sektörüne ve yol yapımına diğer inşaat sektörlerinden daha erken girmesini kolaylaştırmıştır. Sonuç olarak, asfalt endüstrisi dijitalleşme söz konusu olduğunda inşaat sektörüne öncülük etmekte ve referans olarak alınmaktadır.
Yine de, paydaşlar arasındaki bu işbirliği optimum seviyede düzenlenmelidir. Çoğu durumda, üretim zincirinin en zayıf halkası haline gelen bazı paydaşlar yüksek kaliteli veriler üretememekte, işleyememekte ve aktaramamaktadır. Bazı paydaşlar da üretilen verileri paylaşma veya bunu uygun ortak bir sistem ve dil ile yapma konusunda isteksizdir.
Piyasada halihazırda mevcut olan, taş ocağı ve asfalt plentinden çalışma sahasına kadar asfalt yolların üretilme şeklini değiştiren bazı temel teknolojiler aşağıdaki bölümlerde sunulmaktadır.
Çevresel etkileri azaltırken, üretkenliği ve ürünün kalitesini en üst düzeye çıkarmak, günümüzde asfalt plentlerinde karşılaşılan temel zorluktur. Yenilikçi kontrol teknolojisi ve akıllı teknoloji (IT) ile son yıllarda verimlilik ve kalite kontrolü önemli ölçüde iyileştirilmiştir. Geliştirilen temel yeniliklerden bazıları aşağıda verilmiştir:
Akıllı Asfalt Plenti
Ilık karışım asfalt tekniği ile geri kazanılmış asfalt üretim şeması
Geçmişte yolların tüm inşaat döngüsü içinde asfalt karışımlarının plentten yapım sahasına taşınmasına yeterince önem verilmemişti. Ancak son yıllarda asfalt endüstrisi, büyük enerji kayıplarına yol açabileceği ve yolun nihai kalitesini ve performansını etkileyebileceği için asfalt karışımının taşınmasının aslında en kritik aşamalardan biri olduğunu öğrendi.
Son yıllarda nakliyenin etkisini en aza indirmek için geliştirilen ana teknolojilerden biri, itmeli römorkların ve gelişmiş izolasyon malzemelerinin bir arada kullanılmasıdır. Bu yeni araçlar, çeşitli avantajları ile geleneksel damperli kamyonların modasının geçmesine neden olmuştur.
Geleneksel damperli kamyonlar (üstte) ve modern itmeli römorklar (altta) arasında karşılaştırma
Asfalt yolların yüksek kalitede sıkıştırılmasını sağlamak için homojen bir serme sıcaklığı esastır. Son yıllarda, finişerden hemen sonra veya sıkıştırmadan önce malzemenin yüzey sıcaklığını sürekli olarak ölçebilen termo-tarayıcılar geliştirilmiştir. Bu temassız ölçüm sistemleri, basit, kullanışlı ve güvenilir veriler sağlayarak serme ekiplerinin, eş zamanlı olarak çalışabilirliği yeniden ayarlamasına ve müdahale ihtiyacı ortaya çıktığında en uygun çözümü seçmesine olanak tanır. Bu sistemlerdeki sensörler, GPS teknolojisi ile birlikte, yerleşik bir konsolda farklı renklerde gösterilen yüzey sıcaklıklarının anında haritalanmasına ve operatöre iletilmesine imkan sağlar. Buna ek olarak, bu sıcaklık haritaları eş zamanlı olarak sadece operatörler tarafından değil, aynı zamanda proje tamamlandıktan sonra, müşteri tarafından belirli bir kesimde erken bozulmanın nedenlerini belirlemek için veya yükleniciler tarafından işin doğru yapıldığını gösteren bir kanıt belgesi olarak da kullanılır.
Termal haritalamanın yanı sıra, günümüzde, yol otoriterilerinin katı raporlama kurallarını/gereksinimlerini karşılamak için geleneksel olarak manuel kaydedilen serme parametrelerinin çoğunu otomatikleştiren akıllı finişerlerin kullanımı daha yaygın hale gelmiştir. Bu ekipmanlar, ayrıca, üretkenliği, kaliteyi, saha güvenliğini ve kilit operasyonel parametreler hakkında uzaktan erişilebilir bilgileri (örneğin, litre yakıt başına kaplanan yol km) veren güçlü bir araç kiti donanımına sahiptirler.
Ayrıca, bu yeni ekipmanlar, bir sonraki vardiya için hava durumu tahmini, sericinin ve etrafındaki alanın 365 derecelik kuş bakışı görünümü ile daha iyi sağlık ve güvenlik koşulları sağlar ve kullanılan tonaj, asfaltlanan alan-m 2 ve/veya uzunluk ve kg/m 2 cinsinden dozajı göstererek optimum malzeme yönetimine izin verir. Son olarak, bu yeni tip sericiler, konveyör boşaltma noktasındaki sıcak asfalttan kaynaklanan buharları temiz hava ile karıştırarak çalışma ekibinin çevresindeki ısıyı uzaklaştıran havalandırma sistemleri gibi çalışma koşullarını iyileştiren çözümler de içerirler. ABD'de son 15 yıldır yaygın olarak kullanılan bu sistemler, operatörlerin duman ve koku maruziyetini en aza indirmek amacıyla son zamanlarda Avrupa'da da çok kullanılmaktadır.
Akıllı sıkıştırma sistemleri, sıkıştırma işlerinin kalitesini ve verimliliğini artırmak için operatöre eş zamanlı olarak değerli veriler sağlayan güçlü araçlardır. Akıllı sıkıştırma sistemlerinin geliştirilmesi ile, yetersiz sıkışmış alanları belirlemek için kullanılan noktasal test metodu demode olmuştur. Yeni sistemler, karayolu otoritelerine kalite kontrolünde çok daha fazla kayıtlı veri sağlayarak yolun hizmet ömrünün uzamasına neden olur. Aynı zamanda, sistem sıkıştırma işi tamamlandığında operatör uyarılarak, optimum sıkışma seviyesinde bir sonraki alanın sıkıştırılmasına geçilmesini sağlar ve inşaat verimliliğini arttırır.
Bu sisteme entegre araçlar:
Malzemenin yoğunluğuna göre sıkıştırma seviyesini analiz eden geleneksel yöntemler yerine, modern sıkıştırma sistemleri, sertliği veya malzemenin deformasyona karşı direncini ölçmek için ivme ölçerler kullanır. Bu mekanik özellik, yoğunluktan çok tabakanın gerçek taşıma kapasitesiyle ilgilidir. Bu değer sürekli olarak izlendiğinde, operatörün gerekli sertliğe ulaşılana kadar silindir geçişlerini gerçekleştirmesini sağlar. Bu noktada, test ekibi kesimi kontrol eder ve silindir bir sonraki alanın sıkıştırmasına geçer.
Modern silindirler, sıkıştırılacak alanın malzemesi ve koşullarına en uygun sıkıştırma kuvveti ve titreşim genliğini otomatik olarak uygulamak için otomatik olarak ayarlanabilen sıkıştırma sistemleri içerir. Örneğin; hızlı sonuç almak için sıkıştırmada yüksek yüklemeden düşük yüklemeye doğru geçilerek, asfalt tabakasında çatlamaların ve hasarların meydana gelmesi önlenmekte ve ayrıca hassas yapıların yakınında asfaltın sıkıştırılması kolaylaştırılmaktadır.
Silindirin önüne ve arkasına monte edilmiş, hava etkisinden arındırılmış kızılötesi sıcaklık sensörleri, manuel cihazlara olan ihtiyacı ortadan kaldırmıştır. Sıkıştırılmış asfaltın eş zamanlı sıcaklık haritalarını çıkararak, el sensörlerindeki hatalı okumaları en aza indirir. Operatöre malzemenin durumu hakkında bilgi verir ve sıkıştırmanın ne zaman başlaması veya durması gerektiğini belirtir.
Son olarak, tüm veriler (örn. geçiş sayısı, sertlik, sıcaklık vb.), dokümantasyon ve kalite kontrol için kullanılabilecek eş zamanlı haritalara konumlandırılır. Şartlara bağlı olarak, yatay ve dikey doğrultuda 1 ve 2 cm'ye kadar görüntülenebilen farklı teknolojiler entegre edilebilir.
Asfalt yolların başarılı bir şekilde yapılması için asfalt plentlerinin, nakliye işlemlerinin, finişerlerin ve silindirlerin koordinasyonu gereklidir. Bu sürecin arkasındaki karmaşık lojistik; çevresel, teknik, sosyal ve yönetimsel faktörlerden etkilenebilir. Örneğin, plentten asfalt karışımının çok erken gönderilmesi durumunda, teslimatı yapan kamyonun sahada beklemesi gerekebilir, bu da üretkenliği düşürür ve asfalt karışımının serilmesi ve sıkıştırılması gereken minimum sıcaklığın korunması zorlaşır. Bazı araştırmalar, toplam yapım aşamasının yaklaşık %5'inin bu tür kusurları düzeltmek için harcandığını öne sürmektedir.
Bu tür sorunları çözmek için, son zamanlarda farklı şirketler akıllı filo yönetimi, optimum makine operasyonu ve süreçler arası işbirliği sağlayan dijital araçlar tedarik etmektedirler. Bu araçlar, GPS ve lokasyona ait veri kayıtlarının geliştirilmesini, verimli iletişim kanallarını, ortak iletişim protokollerini ve dillerini ve her makinenin üretilen verileri yükleyebileceği merkezi bir veri depolama ve paylaşma yönetim sisteminin kurulmasını içerir.
Bu araçlar, aynı yol yapım işinde çalışan asfalt plenti, makine ve ekipmanlar ile araçların dijital olarak birbirine bağlanmasını sağlar. Ayrıca trafikten, çevreden (örn. hava koşulları ve durumu) ve yapım proseslerinden gelen veriler toplanır ve gerçek zamanlı olarak aktarılır. Filo izlenebilir ve lojistik eş zamanlı ve gerçek koşullara göre dinamik olarak yeniden ayarlanabilir.
Örneğin
, asfalt plentlerine canlı araç takip sistemi entegre edilerek, kamyonların beklenen varış zamanı hakkında asfalt plentine önceden bilgi verilebilir, böylece tesisteki üretim prosesi optimize edilebilir. Entegre asfalt plentlerinden ve finişerlerden gelen bilgiler, asfalt karışımlarının tam zamanında sahaya teslimatına yönelik planlamaların yapılmasını sağlar, böylece sahada bulunması gereken damperli kamyonların sayısı da azalır. Ayrıca, kamyonlardaki araç üstü sıcaklık sensörleri sayesinde veya yapay öğrenim algoritmaları uygulanarak asfalt karışımının sıcaklığı her an bilinir hale getirilir. Lojistik bileşenlerle entegre finişerler yola getirilmekte olan malzemeyi dikkate alınarak, silindir parametrelerinin yanı sıra finişerin hızı ve verimi yeniden ayarlanabilir.
Bu araçlar aynı zamanda emniyet ve güvenliği de artırabilir. Örneğin, inşaat makinelerini etkinleştirmek veya devre dışı bırakmak için tuş takımları eklenerek, makinenin kalifiye olmayan operatörler tarafından kullanılması önlenebilir. Ayrıca yüklenici firma, makinelerin kullanım saatlerini her gün takip edebilir ve böylece makinelerin farklı iş sahalarına yönlendirilmesi basitleşir ve bakım planı optimize edilebilir. GPS sistemleri sayesinde, bir ekipmanın belirli bir alandan ne zaman ayrıldığı (yani çalınması durumunda) ve onu en son kimin kullandığı bilinir.
Bu yeni teknolojilerle, inşaat süreci, inşaat sahasından elde edilen eş zamanlı veriler kullanılarak kolayca kontrol edilebildiğinden ve yerinde veya başka bir yerde kullanılabilen akıllı telefonlara ve / veya tabletlere doğrudan veri aktarılabildiğinden, dokümantasyon işleri de daha basit hale gelir. Veri alışverişinin açık olduğu ve standartlaştırıldığı bir ortamda tam anlamıyla fayda sağlanabilmektedir. Buna ek olarak, iş kalitesi sürekli olarak izlenebilir ve müşterinin, proje yöneticilerinin ve ilgili paydaşların telematik erişim sağlayabileceği bir veri sunucunda belgelendirilebilir. Her paydaş, ürettiği veriler üzerindeki hakimiyetini kaybetmez. Bu tür verileri korumak için her şirketin tamamen izole edilmiş bir uygulama yazılımı vardır, bireysel erişim yalnızca yetkili kişilere verilir ve güvenlik protokolleri mevcuttur.
Asfaltın kalite kontrolü ve kalite kabulü, çoğunlukla üretim sırasında veya son kaplamadan alınan numunelerin laboratuar deney sonuçlarına dayanmaktadır.
Genellikle bu deneyler, yapılan işin yalnızca küçük bir alanını temsil eder. Bununla birlikte, bu örneklerin alınması teknisyenleri çalışma ortamlarında oldukça yüksek risklere maruz kalmasına neden olur. Bu sorun gelişmiş çözümlerden bazıları kullanılarak azaltılabilir. Bu çözümlerin çoğu (örn. sürekli sıkıştırma kontrolü, GPR, Termal Haritalama, vb.), ayrıca üstyapının kalitesinin daha ayrıntılı ve doğru bir şekilde görüntülenmesini sağlar.
Yolun incelenmesinde, Düşen Ağırlıklı Hızlı Deflektometre (FFWD) gibi yeni cihazlar, hareketli bir aracın ürettiği yükü simüle ederek kaplama yüzeyine yük darbesi vermek üzere tasarlanmıştır. Hidrolikleri olmadığından, ilk versiyon FWD sistemlerine göre darbe düşüşü başına 5 kat daha hızlıdırlar. Sonuç olarak, saat başına %75 daha fazla test noktası veya %45 daha az trafik maruziyeti sağlanır. Yük darbesi 0,1 kPa duyarlılığa sahip yük hücreleri tarafından ölçülür ve kaplama tabakasındaki deformasyon 0,1 μm duyarlıkla kaydedilir.
İşlem sonrası yazılım kullanılarak darbe yükü ve yüzey deformasyonuna bağlı olarak üstyapı tabakasının elastisite modülü ters hesaplama yöntemi ile bulunabilir. Sonuçlar, kaplamanın yapısal durumunun ve ampirik veya mekanik-ampirik üstyapı tasarım kılavuzlarına dayalı kaplama dizaynın değerlendirilmesinde etkili bir şekilde kullanılabilir.
Diğer farklı bir çözüm ise, aynı anda yapısal ve fonksiyonel verileri toplayabilen ve kaplama üzerindeki Düşen Ağırlıklı Defleksiyon ölçme sistemleri ile tam olarak aynı kritik alanları tanımlayabilen entegre Dönen Ağırlıklı Defleksiyon ölçme sistemleridir Bu araçlar, geleneksel yol trafiğini takip ederek yüksek hızda çalışabilir ve tüm kaplama uzunluğunca sürekli veri toplayabilir. Sonuç olarak, km başına ölçüm maliyeti de önemli ölçüde azalır.
Ayrıca, uzun vadede verilerde tutarlılığı sağlamak için, birkaç dakika içinde yerinde kalibrasyona izin veren, sıfır sapma ile bir referans yüzeyini tarayan entegre doğrusal çalıştırma sistemlerine dayalı yüksek doğrulukta kalibrasyon teknikleri geliştirilmiştir. Bu tekniklerle hızlı ve sık kalibrasyon sağlanarak daha doğru ve tutarlı veriler elde edilir.
Günümüzde bilgi edinme, işleme, saklama ve aktarma ihtiyaçları önemli ölçüde artmaktadır. Yukarıda açıklanan tüm veri toplama sistemleri ve veri yükleme teknolojisinden sonra karşılaşılan diğer zorluklar ise verileri toplamanın yanı sıra bu veriler arasında yararlı olanı belirleyip filtrelemek ve bilgi sistemleri arasında etkili ve verimli iletişim kanalları oluşturmaktır. Başka bir deyişle, sadece verileri değil, bilgiyi yönetmek de önemlidir.
Bu kapsamda, dünya çapında aşağı yukarı benzer yaklaşımlarla çok sayıda girişim ortaya çıkmıştır. Genel olarak, bu dijital araçların çoğu, coğrafi bilgi sistemleri (GIS), asfalt lojistiği, proses kaydı ve yol yönetimi sistemlerini içeren tamamen bağlantılı platformlardan oluşur ve bu araçlar dizayn aşamasında uzun vadede yolun izlenmesine, risklerin ölçülmesine ve tahmin edilmesine olanak sağlayarak güvenilir verilere dayalı ürün ve yenilikçi yaklaşımlar geliştirilir.
Bu teknolojilerle, izin verilen tüm paydaşlar, her aşamada (yani dizayn, inşaat, hizmet ve kullanım ömrü gibi) üstyapıda kullanılan malzemelerle ilgili bilgilere erişebilecektir. Bu nedenle, bilgi üretilip dijital ortama depolandıktan sonra yıllar geçse bile ihtiyaç duyulduğu zaman, müşteriler, üreticiler ve diğer ortaklar arasındaki bilgi alışverişi daha basit, daha şeffaf, etkili ve verimli olacaktır.
Müşteri için, geliştirilmiş veri kayıt ve izleme sistemleri, üstlenilen işin doğrulanması ve onaylaması açısından çok önemli araçlardır. Ayrıca bu sistemler sayesinde elde edilen büyük verilere bağlı olarak denetim aralıkları dinamik olarak ayarlanabilir ve onaylanabilir, istenen polika üzerinde daha iyi kontrol sağlanabilir. Ek olarak, fonksiyonel şartnameden fonksiyonel doğrulamaya geçiş, üreticinin mevcut malzemeyi yerinde değerlendirmesi yerine, belirli bir asfalt karışımının fonksiyonel testlere dayalı olarak ve yol yapımı başladıktan sonra değerlendirilmesini kolaylaştıran sistematik veri depolama ve paylaşma sistemlerinin entegre edilmesi ile de mümkündür.
Bu sistemler aynı zamanda analiz ve yönetim amaçları için Anahtar Performans Göstergeleri hakkında fikir verebilir. Bu sebeple, müşterinin istediği malzemeyi seçebileceği ve asfalt plentinin sıkı toleranslar içinde üretmek zorunda olduğu asfalt ürünlerinin şartnameler ve tip deneylerine göre karakterizasyonuna dayanan CE işaretlemesinde bu sistemler önemli bir rol oynayabilirler. Üretici, hangi standartların kullanıldığı bilgisini verirken, yüklenici teslim edilen asfaltın gerekli özelliklere sahip olduğunu gösterebilir ve işin gerekliliklere, planlara ve (dahili) prosedürlere uygun olarak yapıldığını kanıtlayabilir. Bu nedenle, bu teknolojiler, teslim edilen ürünlerin performansı için yıllarca garanti veren yüklenicilere destek de olabilir.
Sistemler aynı zamanda aynı yapı ve malzemeleri içeren üstyapı kesimlerinin "planlarını" oluşturma imkanı da sağlar. Bu sayede, belirli bir bölgenin coğrafyasına göre benzer üstyapılar konumlandırılır, performansları karşılaştırılır ve değerlendirilir. Buna bağlı olarak anormal davranışlar tespit edilebilir, olaylar tahmin edilebilir ve farklı kesimlerin ilerideki uygulamalara uygunluğu hakkında kararlar alınabilir.
Kaplamalarla ilgili fiziksel bilgiler, malzeme ve mekansal kompozisyona göre kaydedilebilir. Birincisi, günlük üretim, ekipman tahsisi ve maliyetlerin planlanması ve yönetilmesi gerektiği zaman inşaat aşamasında faydalı olabilecek kaplama yapısı (malzemeler, tabakalar, kalınlık, vb.) hakkında fikir verir. İkincisi, denetimlerin, incelemelerin veya bakım işlemlerinin gerçekleştirilebileceği servis aşamasında yararlı bir araç olarak mekansal bilgi (örneğin yüklerin uygulandığı yer gibi) verir. Her iki bilgi seviyesinin birleşimiyle, belirli bir kesimde bozulma tespit edilirse, hareketli yükler, sıcaklık, nem veya diğer ilgili ortam koşullarının yanı sıra örneğin o kesimdeki malzemelerin özelliklerine (kaynak, özellikler, karışım dizaynı, karışım ve üretim sırasındaki sorunlar, vb.) bağlı olarak nedenini bulmak daha kolaylaşır.
Hali hazırda piyasada mevcut olan önceki teknolojilerin yanı sıra, günümüzde asfalt endüstrisinin sınırlarını genişletmek amacı ile geliştirilmekte olan bir dizi yenilikler ve devam eden projeler bulunmaktadır. Günümüzde dünya genelinde geliştirilmekte olan kapsamlı ve çeşitli yeniliklerden bazıları aşağıda özetlenmiştir.
Birçok firma, yeni nesil akıllı inşaat makinelerinde sensörleri ve yapay zeka alanındaki en son gelişmeleri kullanmaya başladı. Operatörlere çok çeşitli görevlerde yardımcı olan bu sistemler ile daha kısa sürede ve daha az çabayla, daha yüksek doğrulukta ve kaliteli sonuçlar elde edilir. Örneğin, kot ve seviyeleri fiziksel olarak kontrol etmek için makinenin kabininden defalarca çıkmaya gerek olmadığı gibi güvenlikte artırılmış olur. Bu sistemler ayrıca yetersiz veya aşırı yüklemeleri ve makinenin ekstra aşınmasını da önleyerek ekipmanın çoğu zaman maksimum verimlilikte çalışmasını sağlar.
Bundan daha ileri bir teknoloji ise, işin doğruluğunu ve hızını en üst düzeye çıkarma kapasitesine sahip olan ve operatörlerin sıkıcı ve tekrarlayan işlerini kolaylaştıran otomatik makinelerdir. Çevresindeki insanları ve engelleri tespit etmelerini sağlayan kamera ve sensörlerle donatılmış otomatik makineler, ayrıca sürekli alarm veren uyarı sistemlerine sahip olup, iş sağlığı ve güvenliği kurallarına daha çok uymaktadırlar ve tehlikeli yerlerde insan hayatını riske atmadan çalışabilmektedirler (örn. eğimli vadilerdeki işler). Bu nedenlerden dolayı, şantiyelerde insan faktörünün azaltılması, iş sağlığı ve güvenliğinde önemli bir kilometre taşı haline gelebilir ve inşaat sektöründeki kaza ve kazazedelerin sayısı önemli ölçüde azaltılabilir. Birçok marka, silindirler, dozerler veya damperler gibi çok çeşitli inşaat işlerini gerçekleştirmek için halihazırda farklı prototipler geliştirmiştir. Bunlardan bazıları zaten pilot sahalarda ve taş ocaklarında denemekte ve yakında insanlarla gerçek alanlarda birlikte çalışıyor olabilecek.
Yakında piyasaya girecek olan akıllı ekipmanlar, ekskavatörler, vinçler veya taşıma makinelerinin yaptığı işler gibi tekrarlayan operasyonlar için operatörün ilk kez manuel olarak makinada yaptığı işi öğrenerek ardından gerektiği gibi tekrarlayan, belirli bir görevi öğrenen sistemler tasarlanmıştır. Bu sistem makineden makineye iletişim özellikleriyle birleştiğinde, bir ekskavatörün toprağı bir çukurdan damperli kamyona hareket ettirmesi gibi tekrarlayan işlemleri otomatik olarak yapabilir. Bu işlemde operatörün ilk manevra işlemini manuel olarak yapmasının ardından, işlemi öğrenerek malzemeyi alıp dampere yüklemeye başlayan ekskavatör, damper sensöründen gelen ve yüklemenin maksimum seviyeye ulaşıldığını gösteren sinyalleri alıncaya kadar manevraları tekrarlayarak yükleme işlemini yapar.
Ayrıca, ileri teknoloji eklemeleri (örneğin, otomatik ve elektrikli bir robota monte edilmiş 3D asfalt yazıcısı) ve yüksek çözünürlüklü bilgisayar görüşünün kombinasyonu ile yeni yol tabakalarını otomatik olarak inşa edebilen veya mevcut yol ağı üzerinde sabit bir sürüş hızında ilerleyerek çatlak ve bozulmaları tespit edebilen ve bunları onarabilen yeni nesil makineler üretilebilir.
Bu makineler, çalışan işgücünün yapabileceklerinin ötesinde çalışmalarını sürdürmelerine imkan sağlayarak inşaat/bakım operatörlerini de destekleyebilir. Bu şekilde bozulmuş yolların daha fazla bozulmasına fırsat vermeden onarılmasına ve yolun trafiğe kapatılma süresini azaltacaktır.
Leeds Üniversitesi'nde geliştirilen uçan dronlar gibi bazı prototipler, geleneksel proseslerle bir asfalt kaplama yapamazlar, ancak masaüstü bir 3D yazıcıya benzer şekilde herhangi bir alan kısıtlamasıyla sınırlı olmayan simülasyonlar üretebilir. Bu robotların kullanılması ile şehir içi yollardaki işlerin halkı rahatsız etmeden ve trafiği engellemeden tanımlanması, etüt edilmesi ve onarabilmesi mümkün olabilecektir. Diğer yapay zeka ve robotik teknolojiler, özellikle gece veya yoğun trafik saatleri gibi yüksek riskli zamanlarda, çalışanları otoyollar gibi tehlikeli çalışma alanlarından uzak tutmaya yardımcı olmak amacıyla geliştirilmektedir.
Kendi Kendini Onaran Şehirler Projesi. Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC), UK, hibe referansı: EP / N010523 / 1 [www.selfrepairingcities.com]
Sürdürülebilirlik perspektifinden bakıldığında, geleneksel dizel motorlu makinelerden ve asfalt plentlerinden, sıfıra yakın egzoz emisyonu üreten alternatif enerji kaynaklarıyla çalışan ekipmanlara geçiş, yol yapım ve bakım işlerinin çevresel etkisini büyük ölçüde azaltmak için geliştirilen yeniliklerden biridir. Bir diğer önemli çözüm ise, sadece egzozu değil gürültü emisyonlarını da en aza indiren, çalışma koşullarını iyileştiren ve gün içinde trafik sıkışıklığına neden olmadan gece şehir merkezlerinde kullanılabilen elektrikli motorlar ve bataryalar ile donatılmış makinelerdir. Bu kapsamda, bazı markalar halihazırda 8 saate kadar çalışma süresi olan ve 1-2 saat içinde % 80’e kadar hızlı şarj olan bir dizi elektrikli kompakt ekskavatör ve elektrikli tekerlekli yükleyici geliştirmiştir. Daha büyük ekskavatörler için, aküsüyü şarj etmek için bomun aşağıya doğru hareketini kullanan ve hidrolik pompaya güç veren motorlara yardımcı olan hidrolik hibrit çözümler geliştirdi. Geliştirilmekte olan diğer alternatifler ise biyo-dizel, çoklu yakıt karışımları, hidrojen ve sentetik yakıtlarla çalışan ekipmanlardır.
Son zamanlarda, bozulduklarında kendi kendini onaran asfalt karışımları üretmek için farklı yaklaşımlar da araştırılmaktadır. Bu tip karışımlar, yüksek bir başlangıç maliyetine sahip olmasına rağmen, yolun hizmet ömrünü uzatacak olması ve bakım işlemlerinden elde edilecek tasarruf nedeniyle, ekonomik, güvenli ve sürdürülebilir bir seçenek haline gelebilirler. Bu yaklaşımlardan biri, karışıma az miktarda iletken partiküllerin eklenmesidir. Yol hasar gördüğünde, dışarıdan değişken bir elektromanyetik alanın uygulanmasıyla bu partiküller boyunca bir mikro akım oluşur ve iletkeni ısıtır. Sonuç olarak, serilmiş karışımın içindeki bitümün viskozitesi azalır ve bitüm çatlaklara doğru genleşir. Elektromanyetik etki kaldırıldığında bitüm soğur ve çatlaklar kapanarak yol tekrar kullanılabilir hale gelir. Diğer bir yaklaşım ise, iyileştirici maddeler içeren kapsüllerin eklenmesidir. Bu kapsüller belli tekerlek yükü altında veya oluşan çatlaklar onlara ulaştığında basitçe açılarak aşamalı olarak az miktarda maddeyi ortama salarlar. Yol hizmet ömrü boyunca yüzey tabakalarındaki yaşlanma sürecini de dengelemek için bu kapsüller gençleştirici katkılar ile birlikte de kullanılabilir. Bu malzemeler halihazırda birkaç deneme kesiminde kullanılmıştır, ancak tüm yaşam döngüsü boyunca ve gerçek koşullar altındaki gerçek faydaları ve sınırlamaları önümüzdeki yıllarda belli olacaktır.
Asfaltın çevresel etkisini ve ham petrole bağımlılığını azaltma potansiyeline sahip alternatif bağlayıcılar bulmaya çalışan çok sayıda araştırma projesi vardır. Bunlar çoğunlukla bitkisel yağlara (örn. keten tohumu veya yağ şalgamı ), biyo-yakıt üretiminin yan ürünlerine, reçinelere, mikroalglerden ekstrakte edilen lipitlere, vb. ürünlerdir. Hala çözülmesi gereken zorluklar var, ancak laboratuvar düzeyinde elde edilen cesaret verici sonuçlar birçok firmanın ilgisini artırıyor ve gelecekteki yollar için potansiyel bir çözüm haline geliyor.
Son olarak, İskandinavya'da incelenen bir alan da, çevresel etkileri, enerji tüketimini ve güvenlik risklerini azaltmak için penetrasyon sınıfı bitümlerin kullanıldığı emülsiyonlar ile yüksek kaliteli asfaltı (sıcak karışımlar ile aynı sınıf ve özelliklerde) soğuk olarak üretebilmektir.
Kaynak: EAPA Web Sitesi
Çeviri: Seray Toraman, Jeoloji Mühendisi, ASMÜD
