برای تقویت عملکرد پخت بتن، فناوری‌هایی به کار گرفته شده‌اند که دخالت انسان را حذف می‌کند و امکان کنترل دقیق‌تر شرایط محیطی مؤثر بر پخت را فراهم می‌کند، اما پتانسیل و ظرفيت فناوری‌های اینترنت اشیا (IoT) هنوز در این زمینه بررسی نشده است. این مطالعه تحقیقاتی یک سیستم کنترل عمل آوری بتن مبتنی بر اینترنت اشیا را بر اساس فناوری های حسگر ابداع شده برای نظارت و کنترل میزان رطوبت بتن سخت شده تا سطوح مناسب برای بتن سخت شده با کیفیت خوب را مورد بررسی قرار دهد. بر اساس آزمایشات در محل، عملکرد این روش مبتنی بر اینترنت اشیا با عملکرد روش‌های پخت سنتی مقایسه شد. نتایج نشان می‌دهد که سیستم اختراع شده هم از نظر کیفیت عمل آوری بتن و هم از نظر زمان صرف شده برای نظارت، از رویکرد سنتی بهتر عمل می‌کند.

بتن به دلیل تطبیق پذیری، استحکام، دوام و انعطاف پذیری به طور گسترده در ساخت و ساز استفاده می شود. برای رسیدن به بهترین عملکرد، عمل آوری مناسب بتن در طول فرآیند سخت شدن بتن مورد نیاز است، زیرا واکنش هیدراتاسیون بین آب و سیمان انجام می شود. هم میزان رطوبت داخل بتن و هم دما، در طول سخت شدن، پارامترهای مهمی هستند که کیفیت بتن را تعیین می کنند. میزان رطوبت به میزان هیدراته شدن تمام ذرات سیمان در فرآیند گیرش بستگی دارد و دما سرعت واکنش را تعیین می کند. به این ترتیب، برای حفظ سطوح مناسب رطوبت و دمای بتن سخت شونده، ضروری است که میزان رطوبت و دمای هوای بیرونی اطراف بتن سخت شونده، شرایط محیطی اطراف، به طور مداوم کنترل شود. از هرگونه اتلاف آب در اثر تبخیر که مستقیماً به سرعت باد، دما و رطوبت مربوط می شود، باید اجتناب شود. عمل آوری بتن فرآیندی است که در آن رطوبت و دمای بتن تازه حفظ می شود. رطوبت در بتن تازه به طور بالقوه با تبخیر کاهش می یابد.

عوامل مهمی که بر تبخیر آب از بتن تازه حاکم است، دمای هوای محیط و رطوبت نسبی، دما و رطوبت بتن و سرعت باد است . میزان تلفات آب در اثر تبخیر را می توان با استفاده از مونوگراف ACI تخمین زد (شکل ذيل). مونوگراف ACI برای امکان تخمین میزان تبخیر آب تخلیه شده روی سطوح بتن تازه ایجاد شده است. تخمین نرخ تبخیر بدون توجه به جایی که تبخیر انجام می شود معتبر است و برای تبخیر آب تخلیه و تبخیر از یک سطح بتن سخت کننده مرطوب قابل استفاده است.

شکل 11-5-1) مونوگراف ACI

سرعت واکنش هیدراتاسیون به دما بستگی دارد هر چه دما بالاتر باشد، فرآیند هیدراتاسیون سریعتر است. اگرچه فرآیند هیدراتاسیون را می توان با دمای بالا تسریع کرد، مقاومت نهایی اولیه بتن به دلیل توسعه ناقص فرآیند هیدراتاسیون پایین است. روش‌های عمل آوری بتن موجود است که رطوبت و دمای بتن را در سطوح ایده‌آل حفظ می‌کند که شامل غوطه‌ورسازی، آب‌پاشی، پاشیدن و پوشش پارچه مرطوب می‌شود، با این حال، محدودیت‌های این روش‌های پخت سنتی، مشکلات در نظارت و کنترل شرایط رطوبت و دمای محیط مورد نیاز است.

به طور سنتی، اطلاعات محیطی هر روز توسط تیم ساخت و ساز و همچنین مراحلی که در واقع برای ساخت بتن تازه قرار داده شده برداشته می شود، ثبت می شود. به دست آوردن یک مجموعه داده اصلی دقیق، به صورت دستی، در این روش می تواند چالش برانگیز و سخت باشد زیرا فعالیت و نگهداری سوابق زیادی به طور مداوم در محل ساخت و ساز معمولی مورد نیاز است. دستیابی به همه این اطلاعات به موقع و دقیق بسیار دشوار است.

رسوایی در بخش هنگ کنگ پروژه پل هنگ کنگ-جوهای- ماکائو نشان داد که ثبت دستی می تواند نادرست، نامفهوم و حتی جعلی باشد. با توجه به محیط و شرایط پیچیده در محل، کار نظارت همیشه دشوار است که «تطبیق» داشته باشد، که نیاز به سرمایه گذاری قابل توجهی در زمان و منابع انسانی دارد. از آنجایی که این مشکلات حل نشده باقی می‌مانند، ما بر آن شدیم تا با اختراع یک دستگاه اینترنت اشیا، بر محدودیت‌های رویکرد سنتی برای پخت بتن غلبه کنیم تا به طور خودکار رطوبت و دمای بتن تازه را حفظ کنیم دستگاه IoT امکان ثبت داده ها و عملیات پخت بتن را به صورت خودکار انجام می دهد و در زمان و تلاش صرفه جویی می کند. از طریق پذیرش و ترکیب سه سنسور، دستگاه ها می توانند برای نظارت بر دمای هوا، رطوبت، سرعت باد، میزان رطوبت بتن و دمای بتن استفاده شوند. یک پمپ آب نیز در داخل دستگاه تعبیه شده است تا در صورت نیاز، آب پخت را پاشش کند.

11-5-1) بررسی ادبیات

همانطور كه در مباحث پيشين گفتيم «اینترنت اشیا (IoT) شبکه ای از اشیاء فیزیکی است، مانند دستگاه ها، ابزار، وسایل نقلیه، ساختمان ها، و موارد دیگر، با وسایل الکترونیکی تعبیه شده، مدارها، نرم افزارها، حسگرها و اتصال شبکه ای که این موارد را قادر می سازد. اشیاء برای جمع آوری و تبادل داده ها. اینترنت اشیا به طور کلی به عنوان "زیرساخت شبکه جهانی پویا با قابلیت های خود پیکربندی بر اساس استانداردها و پروتکل های ارتباطی" تعریف می شود. اینترنت اشیا قادر است دنیای فیزیکی را از راه دور از طریق ادغام سیستم های مبتنی بر رایانه برای افزایش کارایی و دقت فعالیت های مربوطه حس و کنترل کند مطالعه کاربردی IoT در ساخت و ساز را خلاصه کرد. به این نتیجه رسیديم که اینترنت اشیا برای صنعت ساخت و ساز در تصمیم گیری، ادغام BIM، مسائل بهداشتی و ایمنی، ردیابی پیشرفت و پایش بلادرنگ سودمند است. ایمنی به دلیل ارتباط دقیق و کارآمد مستلزم ردیابی قوی پیشرفت و نظارت در زمان واقعی است. یکی از کاربردهای واقعی استفاده از یک دستگاه پوشیدنی اینترنت اشیا است که سلامت (ضربان قلب و دمای بدن) کارگران ساختمانی را تشخیص می‌دهد. هر گونه شرایط غیرعادی بدن ناشی از حوادث ساختمانی، مثلاً تب، دستگاه اینترنت اشیا را در مورد هر گونه وضعیت ناسالم بدن هشدار می دهد. تعداد محدودی از محققین از فناوری اینترنت اشیا برای نظارت بر سازه های بتنی استفاده کرده اند. امکان پذیرش اینترنت اشیا برای ارزیابی شرایط ساختاری را نشان داد. یک سیستم خودکار برای نظارت بر محدوده معتدل، دمای هوا و رطوبت بتن باید بلوغ بتن و مقاومت آن را پیش‌بینی کند. بنابراین، یک سیستم اینترنت اشیا تلفن همراه کاربر پسند با هدف نظارت بر مراحل اولیه هیدراتاسیون بتن و تشکیل سخت شدن اختراع شد.

محققان قبلاً امکان پذیرش اینترنت اشیا برای کنترل کیفیت بتن دیجیتال را مطالعه کرده اند ابتدا مشکلات فرآیند بتن بهره وری پایین از فعالیت های بتن ریزی به دلیل تقاضاهای زیاد در منابع و مدیریت، ناکافی بودن دوام و استحکام سازه های بتنی اختلالات محیطی که بر تمام عوامل مرتبط با بتن ریزی تأثیر می گذارد. برای مقابله با چنین مشکلاتی، یک چارچوب مفهومی اینترنت اشیا برای نظارت خودکار چرخه عمر بتن ایجاد کرد که نیاز به نظارت در زمان واقعی پارامترهایی مانند دما، سطوح ارتعاش محتوای رطوبت و وقوع ترک دارد. این پژوهش امکانات اینترنت اشیا (IoT) را برای ارائه قابلیت کنترل کیفیت بتن دیجیتال (DCQC) نشان می‌دهند. این سیستم قانون آزادسازی گرمای هیدراتاسیون را برای محاسبه تلفات نظری آب و برای جبران این تلفات با استفاده از یک اسپری مه ‌پاش برنامه ‌ریزی‌ شده اعمال کرد. اسپری توسط یک کنترل کننده منطقی کنترل می شود که توسط یک معادله مشتق شده از فیزیک کنترل می شود:

برای بررسی عملکرد پخت اسپری. دو نوع نمونه (نمونه M و A) و تعداد کل 20 نمونه تهیه شد. نمونه های M نشان دهنده بتن پخته شده با پایه دستی است. نمونه های A نمونه هایی هستند که توسط سیستم پخت مبتنی بر اینترنت اشیا کنترل و پخت می شوند. نتیجه نشان می دهد که سیستم پخت مبتنی بر اینترنت اشیا سطح ثابتی از رطوبت بتن را حفظ می کند. در مقابل، نمونه‌های M سطوح رطوبت نوسانی را نشان می‌دهند زیرا فعالیت عمل آوری لازم همیشه در پاسخ به تغییرات دمای بتن به موقع نیست. همچنین قابل ذکر است که سیستم پخت مبتنی بر اینترنت اشیا کنترل بهتری بر دمای پخت نسبت به سیستم پخت دستی نشان داد. نوسانات دمای سطح نمونه A و نمونه M به ترتیب 3 درجه سانتی گراد و 8 درجه سانتی گراد است. تغییرات سریع دمای سطح منجر به تفاوت دما بین بتن داخلی و بتن نزدیک به سطح شد و باعث ایجاد ترک بالقوه به دلیل کرنش‌های متفاوت ایجاد شده توسط انبساط و انقباضات مختلف لایه‌های مجاور بتن داخلی و خارجی می‌شود. همچنين طي آزمايش نشان داد که بتن می تواند در شرایط رطوبت نسبی و دما به شدت کنترل شده به مقاومت فشاری بالایی برسد.

طی مطالعات پيشين تاکید شده که محدودیت عمل آوری مبتنی بر دستی، به ویژه با اشاره به اینکه مشکل در حصول اطمینان از فواصل عمل آوری ثابت و پایدار بین اسپری های دستی، منجر به کاهش کیفیت بتن می شود. از آنجایی که سیستم پخت مبتنی بر اینترنت اشیا به حفظ دمای پایدار بتن کمک می کند، خطر وقوع ترک را می توان کاهش داد و منجر به بتن با کیفیت بالاتر می شود.

طي آزمايش به این نتیجه رسیديم که پخت سنتی آب به طور کلی مؤثرتر از عمل آوری غشایی و پخت تسریع از نظر احتباس آب است. پاشیدن و پوشش مرطوب روش‌های متداول‌تر پخت آب در محل با محدودیت‌های کمتر هستند. با این حال، آبپاشی و پوشش مرطوب به دلیل نیازهای سخت تر و خشک کردن سطح بتن و مقدار کار قابل توجهی که مورد نیاز است، کارایی کمتری نسبت به آبگیری و غوطه وری دارند. بنابراین، یک دستگاه پخت بتن مبتنی بر اینترنت اشیا در بهبود کارایی و کیفیت عمل آوری بتن و جایگزینی عملیات دستی پیچیده مفید خواهد بود. سیستم پخت بتن مبتنی بر اینترنت اشیا پیشنهاد شده قانون انتشار گرمای هیدراتاسیون را به عنوان اصل کار خود اعمال کرديم. از سنسورهای دما و رطوبت نسبی استفاده می‌شود و بررسی می‌شود که آیا رطوبت در سطح بتن بیشتر از ۸۰ درصد است یا خیر. با این حال، رطوبت نسبی به شدت توسط باد کنترل می شود و بتن پخت اغلب رطوبت نسبی پایینی (RH) در محیط های بادخیز مانند سایت های ساحلی دارد. البته پاشیدن بتن را مرطوب نگه می‌دارد، اما به RH اطراف کمک چندانی نمی‌کند و نیاز به پاشیدن مداوم تقریباً مداوم دارد. مطالعات گذشته استفاده از اینترنت اشیا در بتن ریزی شامل DCQC و دستگاه های خودکار برای عمل آوری بتن بوده است، اما محدود به آن نبوده است. با این حال، مطالعات اثرات سرعت باد در محل بر عمل آوری بتن را در نظر نگرفتند. بنابراین، یک شکاف پژوهشی در آن وجود دارد. پارامتر، سرعت باد، به عنوان یک عامل موثر بر عملکرد پخت در نظر گرفته نشده است. در نتیجه، این مطالعه پژوهشي شامل یک دستگاه اینترنت اشیا جدید است که با کمک تک نگاری AGI بالا، به طور خودکار آب از دست رفته از سطح بتن به دلیل تبخیر ناشی از باد را جایگزین می کند.

11-5-3) روش شناسی

11-5-3-1) اختراع دستگاه پخت بتن اینترنت اشیا

دستگاه مبتنی بر IoT پیشنهادی بر اساس متغیرهای تک نگاری ACI است. پارامترها، دمای بتن، میزان رطوبت، دمای هوا، رطوبت و سرعت باد در این پژوهش در نظر گرفته شده است. برای نظارت بر این عوامل، دستگاه مبتنی بر اینترنت اشیا پیشنهادی از 3 حسگر، 1 میکروکنترلر قابل برنامه ریزی و 1 پمپ آب تشکیل شده است. اصل کار حفظ رطوبت مورد نیاز با پاشیدن آب بر روی سطح بتن در فواصل زمانی معین است تا به طور خودکار رطوبت و دما سطح بتن حفظ شود. مقدار آب پاشش مطابق با مونوگراف ACI متناسب با تبخیر از سطح بتن محاسبه می شود. این اثربخشی این سیستم سپس به صورت تجربی تایید شد و با روش‌های مختلف پخت مقایسه شد. چهار پارامتر اساسی موثر بر میزان تبخیر شامل رطوبت نسبی هوا (RH)، دمای هوا، دمای بتن و سرعت باد است. مقادیر این پارامترها با استفاده از حسگرها شناسایی شد. سنسورها ابتدا سیگنال هایی را به میکروکنترلر می فرستند که سپس محاسبات و تجزیه و تحلیل را انجام می دهد. سپس میکروکنترلر سیگنال هایی را به اسپری آب می فرستد و با تنظیم زمان پاشش، تامین آب پخت را کنترل می کند. تمام داده‌های حسگر شناسایی‌شده برای اهداف نظارتی و تصمیم‌گیری در طول فرآیند در یک رایانه متصل نشان داده می‌شوند. داده ها را می توان بیشتر از طریق پلت فرم IoT در اتصالات دور به اشتراک گذاشت. جدول 11-5-1 و شکل 11-5-2 مدل حسگرها و دستگاه های مورد استفاده در نمونه اولیه را نشان می دهد.

جدول 11-5-1) سنسورها و دستگاه ها

شكل 11-5-2) طراحی مونتاژ دستگاه ها

11-5-3-2) تنظیمات آزمایشی

هدف دستگاه پاشش مبتنی بر اینترنت اشیا افزایش کارایی و دقت رویکردهای دستی سنتی و ارائه ردیابی در زمان واقعی فرآیند است. عمل آوری پاششی سطح بتن را مرطوب نگه می دارد. همچنین اثربخشی عمل آوری با آب با کل زمان صرف شده با بتن مرطوب رابطه مثبت دارد. بنابراین، عملکرد عمل آوری پاششی را می توان با مقایسه کارایی حفظ رطوبت سطحی بتن اندازه گیری کرد.

سه نوع عمل آوری بتن وجود دارد (1) عمل آوری بر پایه هوا. (2) پخت مبتنی بر دستی. (3) پخت مبتنی بر اینترنت اشیا. پخت قبل و بعد از زمان "ست نهایی" با استفاده از روش مبتنی بر دستی آزمایش شد. عمل آوری مبتنی بر دستی قبل از زمان ست نهایی اعمال نمی شود تا از آسیب به خمیر سیمان آسیب پذیر ناشی از نیروی اعمال شده توسط هر جریان کنترل نشده آب جلوگیری شود. بنابراین، یک فیلم پلاستیکی در مورد عمل آوری مبتنی بر دستی قبل از گیرش نهایی بتن استفاده شد. از نظر تئوری، آبپاشی کنترل شده مبتنی بر اینترنت اشیا را می توان قبل از تنظیم نهایی اعمال کرد. دستگاه پخت مبتنی بر اینترنت اشیا که به تازگی پیشنهاد شده است، آب را در فواصل 10 دقیقه ای (حداکثر) اسپری می کند تا رطوبت سطح بتن را تضمین کند. فرضیه‌های تجربی به شرح زیر است: هیچ اتلاف انرژی برای محیط اطراف، هیچ افزایش انرژی ناشی از تشعشع، عدم تأخیر در زمان‌های ثبت در بین سه گروه بتن، و هیچ آب اضافی (از جمله بخار) اضافه نشده است. دمای محل و رطوبت‌های تجربه شده برای هر سه مجموعه از نمونه‌های بتنی به طور مداوم یکسان است. مواد مخلوط مورد استفاده در نمونه های آزمایشی در جدول 11-5-2 آورده شده است. اطلاعات از یک گزارش آزمایش بتن معمولی بازیابی شده است.

جدول 11-5-2) مواد مخلوط نمونه

نمای کلی آزمایش در شکل 11-5-3 آورده شده است.

شكل 11-5-3) نمای کلی آزمایش

جزئیات آزمایش های A و B به ترتیب در جداول 11-5-3 و 11-5-4 آورده شده است.

جدول 11-5-3) رویه های آزمایش A.

جدول 11-5-4) رویه های آزمایش B.

11-5-4) نتایج تجربی

جدول 11-5-5 دماهای سطح بتن و درصد رطوبت را بر اساس روش های آزمایشی آزمایش الف نشان می دهد.

جدول 11-5-5) ثبت دما و رطوبت سطح بتن در آزمایش A.

جدول 11-5-6 دمای سطح بتن و درصد رطوبت را بر اساس روش های آزمایشی آزمایش B نشان می دهد.

جدول 11-5-6) ثبت دما و رطوبت سطح بتن در آزمایش B.

جدول 11-5-7 زمانی را نشان می دهد که در آن روش مبتنی بر دستی انجام می شود در آزمایش B استفاده شد.

جدول 11-5-7) زمان روش مبتنی بر دستی

جدول 11-5-8 مقدار آب مصرف شده توسط IoT پیشنهادی و رویکردهای دستی را نشان می دهد. روند نتایج در «بحث» زیر تحلیل می‌شود.

جدول 11-5-8) مقدار آب مصرفی با روش پیشنهادی مبتنی بر اینترنت اشیا و روش مبتنی بر دستی.

11-5-5) بحث در مورد نتایج تجربی

11-5-5-1) آزمایش A

شکل 11-5-4 و 11-5-5 ظاهر 3 مجموعه نمونه بتن را در زمان 225 دقیقه نشان می دهد که بتن به زمان گیرش نهایی طراحی شده رسیده است. مشاهده می‌شود که آب خروجی برای نمونه پخت دستی کاملاً از بین رفته است، اما سطح صاف و بدون هیچ شکافی بود (شکل 11-5-4). ترک‌هایی روی سطح نمونه‌ای که با هوا پخت شده بود مشاهده شد (شکل 11-5-5) زیرا از دست دادن آب خون‌ریزی (bleed water) باعث خشک شدن، انقباض پلاستیک و ترک‌خوردگی شد. سطح بتن، که روش پخت مبتنی بر اینترنت اشیا روی آن اعمال شد.

شكل 11-5-4) نمونه پخت بر اساس دستی در 225 دقیقه. شكل 11-5-5) نمونه هوا پخت در 225 دقیقه.

(شکل 11-5-6)، به همان اندازه که در روش عمل آوری مبتنی بر دستی بدون هیچ ترکی صاف بود، صاف بود. نتیجه گیری می شود که دستگاه IoT پیشنهادی با موفقیت بتن را قبل از گیرش نهایی پخت کرد.

شكل 11-5-6) نمونه پخت شده مبتنی بر اینترنت اشیا در 225 دقیقه.

شکل 11-5-7 دمای سطح 3 مجموعه نمونه بتن را نشان می دهد. اولاً، مشاهده می‌شود که دمای سطح کیورینگ مبتنی بر دستی تقریباً 5 درجه سانتی‌گراد بالاتر از دمای پخت هوا و پخت مبتنی بر اینترنت اشیا در 25 درجه سانتی‌گراد است. این به دلیل استفاده از فیلم پلاستیکی برای پخت دستی قبل از تنظیم نهایی است. گرمای آزاد شده توسط فرآیند هیدراتاسیون در بتن محبوس می شود. ثانیاً، دما به طور مداوم در 20 درجه سانتیگراد در موارد نمونه پخت شده با هوا و مبتنی بر اینترنت اشیاء نگه داشته شد که دما ثابت باقی ماند به این معنی که افزایش گرمای ناشی از هیدراتاسیون با اتلاف حرارت به محیط متعادل شد. همانطور که در شکل 11-5-7 نشان داده شده است دمای سطح نمونه‌های پخت شده با هوا و مبتنی بر اینترنت اشیا بسیار مشابه بود به طوری که دمای هر دو نمونه با واکنش گرمازا تغییر نمی‌کرد. این به دلیل اندازه کوچک نمونه بتن و زمان محدود برای واکنش گرمازا است.

شكل 11-5-7) دمای سطح 3 مجموعه بتن به صورت دستی اندازه گیری شد.

شکل 11-5-8 رطوبت سطح اندازه گیری شده 3 مجموعه نمونه بتن را نشان می دهد. رطوبت سطح اولیه برای 3 نمونه تقریباً یکسان است. با این حال، رطوبت سطح نمونه عمل آوری مبتنی بر دستی به سرعت از 40٪ به 50٪ بین زمان 10 (دقیقه) و 30 دقیقه افزایش یافت. دلیل آن خونریزی آب روی سطح بتن و میزان تبخیر کمتر به دلیل لایه پلاستیکی است. پس از آن، رطوبت سطح برای نمونه عمل آوری مبتنی بر دستی از زمان 30 (دقیقه) به بعد به تدریج کاهش یافت و در پایان آزمایش A به 33.7٪ رسید. این به دلیل از دست دادن تدریجی، تبخیری، رطوبت است. رطوبت سطح بتن با هوا به سرعت از 42.6% به 10% کاهش یافت. مشاهده می شود که نرخ تبخیر آب در صورت عدم پخت بالا بود، به خصوص در شرایط باد مداوم. دلیل حفظ رطوبت 10 درصد این است که میزان تبخیر آب در سطح بتن با جریان آب مویرگی از مرکز بتن به سطح تا زمانی که تمام آب آزاد داخل بتن از بین برود برابر است. رطوبت سطح بتن مبتنی بر اینترنت اشیا با نوسان کمی در 43 درصد باقی ماند. با توجه به شکل 11-5-8 رطوبت سطح اولیه حدود 42 درصد بود. بنابراین، رطوبت سطحی 40% به عنوان حداقل رطوبت برای پخت موثر تعریف می شود. در حالی که کیورینگ مبتنی بر دستی (فیلم پلاستیکی) و پخت هوا فقط می‌توانند رطوبت سطحی را بالای 40 درصد برای 31 درصد (70 دقیقه) و 18 درصد (40 دقیقه) از زمان پخت (دقیقه) حفظ کنند، پخت مبتنی بر اینترنت اشیا. رطوبت سطح را برای بیش از 90٪ (210 دقیقه) از زمان پخت، بالای 40٪ حفظ کرد. این مقایسه نشان می دهد که عمل آوری دستی (فیلم پلاستیکی)، در مقایسه با عمل آوری با هوا، می تواند سرعت تبخیر آب را کاهش داده و خشک شدن بتن را کند کند. برعکس، اگرچه پخت مبتنی بر اینترنت اشیا نمی تواند سرعت تبخیر آب را کاهش دهد، اما به طور مداوم آب تبخیر شده را جایگزین می کند تا رطوبت سطح را حفظ کند. رطوبت سطح تقریباً در یک سطح ثابت است، نه خیلی مرطوب و نه خیلی خشک.

شكل 11-5-8) اندازه گیری دستی رطوبت سطح 3 مجموعه بتن.

11-5-5-1) آزمایش B

شکل 11-5-9 دمای 3 مجموعه از نمونه ها را پس از ست نهایی نشان می دهد (آزمایش B). دمای نمونه عمل آوری مبتنی بر دستی مطابق با زمان برداشتن لایه پلاستیکی و شروع عمل آوری پاششی کاهش یافت. دما برای نمونه های پخت شده با هوا و مبتنی بر اینترنت اشیا مانند آزمایش A باقی می ماند.

شكل 11-5-9) اندازه گیری دستی رطوبت سطح 3 مجموعه بتن.

شکل 11-5-10 رطوبت سطح اندازه گیری شده 3 مجموعه نمونه بتن را در آزمایش B نشان می دهد. برای عمل آوری هوا، رطوبت سطح مانند آزمایش A باقی مانده است.

شكل 11-5-10) اندازه گیری دستی رطوبت سطح 3 مجموعه بتن.

برای عمل آوری مبتنی بر دستی و عمل آوری مبتنی بر اینترنت اشیا، هر دو روش قادر به حفظ رطوبت سطح بتن در محدوده خاصی بودند. با این حال، مشاهده شده است که نوسان رطوبت سطح (SSD) برای نمونه پخت شده مبتنی بر اینترنت اشیا کمتر از نمونه پخت مبتنی بر دستی است. نرخ نوسان به عنوان درصد اختلاف بین تغییرات پخت خودکار و آبپاش دستی تعریف می شود (معادله ( 2 )). محدوده نوسان برای پخت مبتنی بر اینترنت اشیا 9.1٪ بود (معادله ( 3 )). محدوده نوسان برای روش مبتنی بر دستی 15٪ بود (معادله ( 4 )). محدوده نوسانات برای روش مبتنی بر دستی 64.8٪ بیشتر از مورد پخت مبتنی بر اینترنت اشیا است (معادله ( 5 )): برعکس، عمل آوری مبتنی بر اینترنت اشیا رطوبت سطح بتن را در 96 درصد زمان (تقریبا 115 دقیقه) بیش از 40 درصد حفظ کرد، در حالی که روش مبتنی بر دستی تنها توانست رطوبت سطح بتن را بالای 40 درصد برای 25 درصد زمان (حدود 30 دقیقه) حفظ کند. دقیقه) پس از افزودن آب. کارایی پخت با رابطه ( 6 ) تعریف می شود. راندمان پخت برای پخت مبتنی بر اینترنت اشیا 95.8٪ است (معادله ( 7 )). راندمان پخت برای پخت مبتنی بر دستی 25٪ است (معادله ( 8 )): بنابراین، بر اساس آزمایش‌ها، پخت مبتنی بر اینترنت اشیا 70.8 درصد کارآمدتر از پخت مبتنی بر دستی است. یک تفاوت قابل توجه به دلیل شرایط پخت مداوم جریان باد و همچنین برنامه ریزی نامناسب فواصل اسپرینکلر است. در نتیجه، روش مبتنی بر دستی، آب اضافه شده به سرعت تبخیر شد بدون اینکه آب بیشتری در یک دوره معقول تامین شود. با توجه به معادله ( 9 )، آب مورد استفاده برای پخت مبتنی بر دستی 59.0 درصد بیشتر از پخت مبتنی بر اینترنت اشیا بود:

11-5-6) بحث در مورد استفاده بالقوه از دستگاه IoT اختراع شده

11-5-6-1) مقایسه فن آوری های پخت بتن در بازار

در حال حاضر، تنها تعداد بسیار محدودی از فناوری ها عمل آوری بتن را تسهیل می کنند. نه برای ساخت و ساز سایت، بلکه برای پخت اقلام بتنی کوچک، مانند نمونه‌های تست مقاومت (سیلندرها و مکعب‌ها) که برای اهداف کنترل کیفیت ریخته‌گری می‌شوند. آنها جعبه های پخت بتن و مخازن آب هستند، جدول 11-5-9 کاربرد، مزایا و معایب استفاده از این فن‌آوری‌های جعبه‌های پخت بتن و مخازن را در مقابل استفاده از دستگاه پخت بتن مبتنی بر اینترنت اشیا برای اقلام بتنی کوچک که برای مدت طولانی عمل‌آوری می‌شوند، مقایسه می‌کند.

11-5-6-2) پتانسیل پذیرش این فناوری در صنعتی سازی

این فناوری دقت بالا و روشی کارآمد را برای عمل آوری بتن برای سازه های ریخته شده در محل فراهم می کند. از آنجایی که سنسورها و قطعات به کار رفته در این دستگاه کم هزینه هستند، فرصت بزرگی برای تولید صنعتی مقرون به صرفه آن وجود دارد. این فناوری پخت اقتصادی و مبتنی بر اطلاعات را می توان برای اجزای بتن پیش ساخته پیشرفته و واحدهای ساختمانی یکپارچه مدولار (MiC) اعمال کرد. از آنجایی که هر دو برنامه از کارخانه برای تولید اجزای بتنی استفاده می‌کنند، دستگاه‌های اینترنت اشیا ممکن است با حذف تلاش‌های دستی به ارزان‌تر شدن فرآیندهای پخت در محیط کارخانه کمک کنند.

همچنین مشکلاتی برای نظارت و ثبت وضعیت قطعات پیش ساخته، به ویژه برای پروژه ساخت و ساز که با کارخانه و سایت ساخت و ساز در سراسر کشورها وجود دارد. دستگاه پخت بتن مبتنی بر اینترنت اشیا می تواند به نظارت و ردیابی قطعات پیش ساخته ارسال شده کمک کند. اطلاعات را می توان به صورت خودکار از کارخانه های پیش ساخته به دفتر مرکزی ارسال کرد. این ممکن است ارتباطات بین ذینفعان را تقویت کند.

می توان از خطاهای انسانی و سوگیری در هنگام ثبت کیفیت بتن اجتناب کرد. برای نصب اجزای بتنی پیش ساخته پیشرفته در محل، اجزای نیمه پیش ساخته (دال ها، دیوارها، راه پله ها و نماها) نیاز به آب بندی بتن در محل اتصالات دارند. با استفاده از دستگاه IoT اختراع شده، می توان فرآیند پخت دقیق تر و صرفه جویی در زمان را انجام داد. بنابراین، این روش های نوآورانه عمل آوری بتن مبتنی بر اینترنت اشیا می تواند منجر به پخت بهتر و اقتصادی تر در محل نسبت به روش سنتی شود.

11-5-6-3) محدودیت های استفاده از دستگاه IoT پیشنهادی برای پخت بتن

از آنجایی که دستگاه اینترنت اشیاء فعلی تأثیر تشعشع را در نظر نمی گیرد، دقت پخت تحت تأثیر نور مستقیم خورشید قرار می گیرد. پیشنهاد می‌شود که یک سنسور تشعشع اضافه شود تا بتوان اثر آن بر تبخیر آب را بر اساس فرمول ترکیبی نشان‌داده شده در زیر محاسبه کرد با این حال، فرمول به دست آمده توسط پنمن مستلزم آن است که دمای آب برابر با دمای هوا باشد:

جدول 11-5-9) مقایسه فن آوری های پخت

در حال حاضر، عمل آوری بتن در محل شامل مراحل کار فشرده و زمان بر است. از آنجایی که فرآیند پخت، کارگران را ملزم به استفاده از آب و زمان زیادی برای حفظ شرایط محیطی خوب برای محافظت از بتن تازه ریخته‌گری می‌کند، این فرآیند به عنوان غیرپایدار، هدر رفت و بهره‌وری پایین در نظر گرفته می‌شود. همچنین بار اضافی را بر پیمانکار تحمیل می کند که استفاده از اینترنت اشیا در عوض ممکن است تا حدودی آن را کاهش دهد. حتي اگر فرآيند سنتي توسط كارگران با تجربه و مصمم انجام شود، اطمينان از اينكه عمل آوري به اندازه كافي دقيق و دقيق است، مشكل است. مقدار آبی که باید روی بتن پاشیده شود یک قضاوت ذهنی است و ناگزیر از فردی به فرد دیگر متفاوت است. این مطالعه تحقیقاتی پتانسیل دستگاه های IoT را برای بهبود دقت و کارایی عمل آوری بتن نشان داد. دستگاه IoT پیشنهادی که در اینجا مورد مطالعه قرار گرفته است، شرایط محیطی و آب از دست رفته از بتن پخت را در زمان واقعی نظارت می کند. از آنجایی که مقدار آب جایگزین پاشیده شده بر روی سطح بتن مطابق با شرایط محیطی محیط محاسبه می شود، ماتریس خمیر سیمانی که از قبل هیدراته شده و به طور آسیب پذیری ضعیف است، دیگر در معرض خطر ورود بار آب بیش از حد نخواهد بود. آب مصرف شده در طول فرآیند و شرایط محیطی را می توان به طور خودکار برای تجزیه و تحلیل بیشتر ثبت کرد. اطلاعات برای به اشتراک گذاری داده ها بدون هیچ گونه دخالت انسانی و برای اهداف ارتباطی به یک پلت فرم کامپیوتری ارسال می شود. از این رو، دفتر مرکزی می تواند داده ها را به طور موثر از طریق بستر رایانه جمع آوری کند. و تصمیم گیرندگان تنها در صورت بروز برخی تغییرات ناهنجاری در درخواست آب توسط بتن عمل آوری هشدار داده می شوند. این دستگاه مقادیر زیادی آب و نیروی انسانی مورد نیاز با روش پخت سنتی دستی را حذف می کند. آزمایش‌های انجام‌شده نشان داد که دستگاه اینترنت اشیا حجم کار ساخت‌ و ساز را کاهش داده و بهره‌وری کار را افزایش می‌دهد، که نشان می‌دهد این دستگاه جایگزین مناسبی برای پخت سنتی در آن حساب است. در سطح دقیق تر، آیا عملکرد پخت به دست آمده توسط دستگاه اینترنت اشیا مطابق با استانداردهای به دست آمده توسط روش های سنتی است؟ نتایج برای پخت مبتنی بر دستی و پخت مبتنی بر اینترنت اشیا در ابتدا در آزمایش A اثرات مشابهی را در حفظ رطوبت سطح (42٪) نشان داد. با این حال، پخت مبتنی بر اینترنت اشیا قادر به حفظ رطوبت سطح در سطح ثابت‌تری نسبت به روش دستی بود. پخت بر اساس برای مدت طولانی تر. میزان رطوبت سطح نمونه پخت دستی به میزان 5 درصد (تا 35 درصد) کاهش می یابد. با مشاهدات، مقایسه ظاهر سطحی سه مجموعه از نمونه‌ها، ثابت می‌شود که عمل آوری مبتنی بر اینترنت اشیا با موفقیت بیشتری از ترک خوردگی انقباض پلاستیک قبل از مجموعه بتن نهایی جلوگیری می‌کند.

نتایج آزمایش تأیید کرد که روش جدید عمل آوری بتن مبتنی بر اینترنت اشیا رطوبت سطح بتن را در مقایسه با روش مبتنی بر دستی ثابت و قابل پیش بینی تر نگه می دارد زیرا اثر خشک کردن و مرطوب شدن متناوب در آزمایش B به حداقل رسیده است (محدوده نوسانات 64.8 درصد با بيشتر بهبود یافته است. نرخ بهره وری 90 درصد). علاوه بر این، مقدار آب مورد استفاده برای عمل آوری بتن مبتنی بر اینترنت اشیا کمتر از عمل آوری بتن مبتنی بر دستی با دقت و کارایی بهتر (59 درصد صرفه جویی در آب) بود. با این حال، دستگاه پخت بتن IoT فعلی اجازه اثر تابش را نمی دهد، بنابراین دقت عمل آوری تحت تأثیر نور مستقیم خورشید قرار می گیرد. تحقیقات آینده دستگاه اینترنت اشیا را با یک حسگر تشعشع مرتبط با فرمول ترکیبی Penman به عنوان عاملی بر نرخ تبخیر تقویت خواهد کرد. تعیین فرمول بهینه برای انواع دیگر مخلوط بتن هنگام استفاده از دستگاه پخت بتن مبتنی بر اینترنت اشیا نیز برای تحقیقات بیشتر توصیه می شود.