Сборка мультисенсорного устройства для мониторинга и оценки условий твердения бетона
DOI:
https://doi.org/10.31489/2022No1/90-98Ключевые слова:
прочность бетона, сенсоры, непрерывные явления, Arduino, мониторинг.Аннотация
Традиционные прямые и косвенные методы исследования механических характеристик бетона в основном проводят дискретные измерения, упуская из виду непрерывные внутренние и внешние явления, происходящие в теле бетона, которые могут существенно повлиять на его прочность и качество. В данном исследовании представлены мультисенсорное устройство и метод, позволяющие одновременно измерять и оценивать влияние температуры твердения, температуры окружающей среды и относительной влажности на прочность бетона. Устройство было собрано на основе микроконтроллера Arduino Pro Mini, соединенного с различными датчиками, а также модулями чтения часов и памяти. Предложенный метод оценки влияния различных факторов на прочность бетона основан на испытаниях прочности и их доверительной кривой, мониторинге условий твердения бетона, методах корреляции и взвешивания. Работоспособность предлагаемого устройства и его метода была обоснована экспериментально с использованием кубических образцов бетона различного размера. Для визуализации результатов мониторинга образцов использовались цветовые градации, лепестковые и столбчатые диаграммы, которые будут учтены при разработке программного интерфейса для мультисенсорного устройства.
Библиографические ссылки
"1 Gerald B., Neville, P.E. The Strength of Concrete, in Concrete Manual. International Code Council. 2015, pp. 24–31. Available at: https://shop.iccsafe.org/media/wysiwyg/material/9090S15-Sample.pdf.
IAE. Guidebook on non-destructive testing of concrete structures. Vienna: IAEA. 2002. Available at: https://www.osti.gov/etdeweb/servlets/purl/20305546.
Prasad C. (no date) 20 Factors Affecting Durability of Concrete, Structural Guide. Available at: https://www.structuralguide.com/20-factors-affecting-durability-of-concrete/.
GOST 10180. Concretes. Methods for strength determination using reference specimens. 2012. [in Russian]
GOST 22690. Concretes. Determination of strength by mechanical methods of nondestructive testing. 2015. [in Russian]
Lorkowski P. Monitoring Continuous Phenomena. CRC Press. 2021. doi: 10.1201/9780429440960.
Lukpanov R., et al. Performance of maturity method for estimation of concrete strength based on cubic specimens. Technobius. 2021, 1(4), p. 0008. doi: 10.54355/tbus/1.4.2021.0008.
Utepov Y.B. et al. Prototyping an embedded wireless sensor for monitoring reinforced concrete structures. Computers and Concrete. 2019, 24(2), pp. 95–102. doi: 10.12989/cac.2019.24.2.095.
Taheri S. A review on five key sensors for monitoring of concrete structures. Construction and Building Materials. 2019, 204, pp. 492–509. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2019.01.172.
ASTM C1074. Standard Practice for Estimating Concrete Strength by the Maturity Method. USA, West Conshohocken, PA: American Society for Testing and Materials. 2019.
Sun B., et al. Prediction of early compressive strength of mortars at different curing temperature and relative humidity by a modified maturity method. Structural Concrete. 2021, 22(S1). doi: 10.1002/suco.202000041.
Soutsos M., et al. Effect of in situ temperature on the early age strength development of concretes with supplementary cementitious materials. Construction and Building Materials. 2016, 103, pp. 105–116.
Barroca N., et al. Wireless sensor networks for temperature and humidity monitoring within concrete structures. Construction and Building Materials. 2013, 40, pp. 1156–1166. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2012.11.087.
Giatec S. The World’s Leading Wireless Concrete Sensor for Temperature and Strength Monitoring, Giatec Scientific Inc. Available at: https://www.giatecscientific.com/products/concrete-sensors/smartrock-maturity-meter/ (Accessed: 23 March 2022).
Hilti. HCS TH1 Concrete Sensors, Concrete Monitoring Systems. 2022. Available at: https://www.hilti.com/c/CLS_MEA_TOOL_INSERT_7127/CLS_CONCRETE_MONITORING_SYSTEMS/r13232456 (Accessed: 23 March 2022).
Novak L., et al. Estimation of coefficient of variation for structural analysis: The correlation interval approach. Structural Safety. 2021, 92. doi: 10.1016/j.strusafe.2021.102101.
Utepov Y.B., et al. Complex Maturity Method for Estimating the Concrete Strength Based on Curing Temperature, Ambient Temperature and Relative Humidity. Applied Sciences. 2021, 11(16), p. 7712. doi: 10.3390/app11167712.
"
