大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫控冷卻系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供了一種大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫控冷卻系統(tǒng)，涉及大體積混凝土施工【技術(shù)領(lǐng)域】。針對(duì)現(xiàn)有大體積混凝土結(jié)構(gòu)的冷卻系統(tǒng)中，冷卻水管布置不能有效控制內(nèi)部降溫均勻性的問(wèn)題。它包括循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、變頻器、中央控制器、計(jì)算機(jī)及溫度傳感器，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)包括依次連接并形成回路的冷卻水管單元、水箱及變頻式水泵，至少一個(gè)冷卻水管單元水平布設(shè)于大體積混凝土結(jié)構(gòu)的模板內(nèi)，每個(gè)冷卻水管單元包括兩個(gè)冷卻水管組，冷卻水管組是由若干兩端分別連接進(jìn)水管和出水管的冷卻水管組成，卻水管的進(jìn)水口和出水口均設(shè)于大體積混凝土結(jié)構(gòu)的模板外部，兩個(gè)冷卻水管組交錯(cuò)且相疊置，冷卻水管分別平行且間隔設(shè)置，相鄰冷卻水管內(nèi)冷卻循環(huán)水流向相反。
【專(zhuān)利說(shuō)明】大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫控冷卻系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及大體積混凝土施工【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫控冷卻系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著城市建筑規(guī)模越來(lái)越大，大體積混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用也越來(lái)越普遍。在大體積混凝土結(jié)構(gòu)的施工過(guò)程中，水泥的水化反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生大量的水化熱，綜合混凝土自身材料的特殊性，在混凝土內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生一個(gè)不均勻的溫度場(chǎng)，外部冷混凝土受到內(nèi)部熱混凝土的膨脹和收縮的約束，從而產(chǎn)生溫度應(yīng)力，導(dǎo)致大體積混凝土在硬化過(guò)程中易產(chǎn)生溫度裂縫，降低了大體積混凝土的承載能力、防水性能及耐久性能，影響建筑結(jié)構(gòu)的安全及正常使用。
[0003]目前，采用較多的冷卻控制系統(tǒng)是在待澆筑大體積混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部埋設(shè)冷卻水管，向冷卻水管內(nèi)通入循環(huán)冷卻水來(lái)實(shí)現(xiàn)混凝土的降溫。這種冷卻控制系統(tǒng)冷卻水管布置盲目性大，不能很好結(jié)合混凝土內(nèi)部溫度分布規(guī)律，冷卻水管不能有效控制內(nèi)部降溫均勻性；另外，控溫所采用的冷卻水管多為盤(pán)管，盤(pán)管雖然能夠減少管路接頭，但由于循環(huán)冷卻水在盤(pán)管內(nèi)流動(dòng)路徑較長(zhǎng)，導(dǎo)致循環(huán)冷卻水在盤(pán)管入口側(cè)和出口側(cè)的溫差較大，不能有效控制大體積混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部溫差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有大體積混凝土結(jié)構(gòu)的冷卻系統(tǒng)中，冷卻水管布置盲目性大，不能很好結(jié)合混凝土內(nèi)部溫度分布規(guī)律；冷卻水管不能有效控制內(nèi)部降溫均勻性的問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是提供一種大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫控冷卻系統(tǒng)，能夠有效控制因冷卻水管內(nèi)循環(huán)冷卻水單一流向而造成混凝土內(nèi)部降溫不均勻的現(xiàn)象，達(dá)到減小溫度梯度、改變降溫溫度場(chǎng)不均勻?qū)ΨQ(chēng)的目的。
[0005]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫控冷卻系統(tǒng)，包括循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、變頻器、中央控制器、計(jì)算機(jī)及溫度傳感器，所述循環(huán)冷卻水系統(tǒng)包括依次連接并形成回路的冷卻水管單元、水箱及變頻式水泵，至少一個(gè)所述冷卻水管單元水平布設(shè)于所述大體積混凝土結(jié)構(gòu)的模板內(nèi)，每個(gè)所述冷卻水管單元包括兩個(gè)冷卻水管組，所述冷卻水管組是由若干兩端分別連接進(jìn)水管和出水管的冷卻水管組成，所述冷卻水管的進(jìn)水口和出水口均設(shè)于所述大體積混凝土結(jié)構(gòu)的模板外部，兩個(gè)所述冷卻水管組交錯(cuò)且相疊置，所述冷卻水管分別平行且間隔設(shè)置，相鄰所述冷卻水管內(nèi)冷卻循環(huán)水流向相反。
[0006]優(yōu)選的，所述大體積混凝土結(jié)構(gòu)的模板內(nèi)由上至下設(shè)有至少兩個(gè)平行的所述冷卻水管單元，且上下相鄰的兩個(gè)所述冷卻水管單元中的冷卻水管相垂直。
[0007]更佳的，所述冷卻水管為直管。
[0008]所述冷卻水管內(nèi)的水流流量通過(guò)設(shè)置于所述冷卻水管單元管路上的調(diào)節(jié)閥控制。
[0009]所述大體積混凝土結(jié)構(gòu)表層布設(shè)的所述溫度傳感器的溫度測(cè)點(diǎn)與所述大體積混凝土結(jié)構(gòu)上表面的距離Dl為30mm?80mm，所述大體積混凝土結(jié)構(gòu)底層的所述溫度傳感器的溫度測(cè)點(diǎn)與所述大體積混凝土結(jié)構(gòu)底面的距離D2為200mm?300mm。
[0010]本實(shí)用新型的效果在于:
[0011]一、本實(shí)用新型大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫控冷卻系統(tǒng)，冷卻水管的布設(shè)采用同層雙向?qū)α鳎@種布置方式能夠有效避免同一水平層內(nèi)循環(huán)冷卻水單一方向進(jìn)入大體積混凝土結(jié)構(gòu)造成的進(jìn)入側(cè)溫度降低快，而流出側(cè)溫度降低慢的現(xiàn)象，從而有效控制因冷卻水管內(nèi)循環(huán)冷卻水單一流向而造成的混凝土內(nèi)部降溫不均勻的現(xiàn)象，達(dá)到減小水平溫度梯度、改變水平降溫溫度場(chǎng)不對(duì)稱(chēng)的目的。
[0012]二、本實(shí)用新型大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫控冷卻系統(tǒng)，冷卻水管單元的布設(shè)不但采用同層雙向?qū)α?，而且沿大體積混凝土厚度方向設(shè)置至少兩個(gè)冷卻水管單元，且相鄰兩個(gè)冷卻水管單元中的冷卻水管相垂直，采用這種布置方式，能夠保證大體積混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部降溫溫度場(chǎng)對(duì)稱(chēng)，尤其能夠有效避免超厚大體積混凝土結(jié)構(gòu)縱向降溫不均勻的弊端，達(dá)到減小大體積混凝土結(jié)構(gòu)豎向溫度梯度、改變豎向降溫溫度場(chǎng)不對(duì)稱(chēng)的目的。
[0013]本實(shí)用新型有助于改變冷卻水管布置的盲目性，提高冷卻水管的利用率，也能夠避免冷卻水管降溫的不均勻性，進(jìn)而有效控制大體積混凝土內(nèi)部溫差及應(yīng)力，減少溫度裂縫的產(chǎn)生。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1至圖3為本實(shí)用新型一實(shí)施例中冷卻水管單元的布置示意圖；
[0015]圖4為本實(shí)用新型大體積混凝土結(jié)構(gòu)溫控冷卻過(guò)程的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型提出的一種大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫控冷卻系統(tǒng)作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。根據(jù)下面的說(shuō)明和權(quán)利要求書(shū)，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。以下將由所列舉之實(shí)施例結(jié)合附圖，詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容及特征。為敘述方便，下文中所述的“上”、“下”、“左”、“右”與附圖的上、下、左、右的方向一致，但這不能成為本實(shí)用新型技術(shù)方案的限制。需另外說(shuō)明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例的目的。
[0017]實(shí)施例一:結(jié)合圖1至圖3說(shuō)明本實(shí)用新型大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫控冷卻系統(tǒng)(圖中箭頭方向?yàn)檠h(huán)冷卻水的流動(dòng)方向)，它包括循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、變頻器、中央控制器、計(jì)算機(jī)及多個(gè)溫度傳感器。其中，多個(gè)溫度傳感器布設(shè)于大體積混凝土結(jié)構(gòu)的模板內(nèi)部，并與中央控制器信號(hào)連接，中央控制器通過(guò)通信電纜連接計(jì)算機(jī)，中央控制器還通過(guò)變頻器連接循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)包括依次連接并形成回路的變頻式水泵、冷卻水管和水箱，且變頻式水泵與變頻器連接。上述連接方式為現(xiàn)有技術(shù)內(nèi)容，此處不再贅述。
[0018]本實(shí)用新型的溫控冷卻系統(tǒng)與上述現(xiàn)有技術(shù)的不同在于大體積混凝土結(jié)構(gòu)的模板內(nèi)冷卻水管的結(jié)構(gòu)及布設(shè)，圖1所示為大體積混凝土結(jié)構(gòu)I水平層內(nèi)布設(shè)的冷卻水管單元一 10，冷卻水管單元一 10包括兩個(gè)冷卻水管組，即冷卻水管組Al I和冷卻水管組B12，冷卻水管組是由若干左右兩端分別連接進(jìn)水管和出水管的冷卻水管組成，冷卻水管的進(jìn)水口和出水口均設(shè)于大體積混凝土結(jié)構(gòu)I模板的外部，冷卻水管組All和冷卻水管組B12交錯(cuò)且相疊置，冷卻水管組All和冷卻水管組B12的冷卻水管分別平行且間隔設(shè)置，相鄰冷卻水管內(nèi)冷卻循環(huán)水流向相反。上述僅是一個(gè)水平層設(shè)置一個(gè)冷卻水管單元一 10的示例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)上述技術(shù)內(nèi)容及實(shí)際施工的需要，也可在同一水平層內(nèi)設(shè)置多個(gè)冷卻水管單元一 10，在此不作限定。
[0019]本實(shí)用新型大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫控冷卻系統(tǒng)，冷卻水管的布設(shè)采用同層雙向?qū)α?，即相鄰兩根冷卻水管內(nèi)的循環(huán)冷卻水流向相反，這種布置方式能夠有效避免同一水平層內(nèi)循環(huán)冷卻水單一方向進(jìn)入大體積混凝土結(jié)構(gòu)造成的進(jìn)入側(cè)溫度降低快，而流出側(cè)溫度降低慢的現(xiàn)象，從而有效控制因冷卻水管內(nèi)循環(huán)冷卻水單一流向而造成的混凝土內(nèi)部降溫不均勻的現(xiàn)象，達(dá)到減小水平溫度梯度、改變水平降溫溫度場(chǎng)不對(duì)稱(chēng)的目的。
[0020]進(jìn)一步地，大體積混凝土結(jié)構(gòu)I的模板內(nèi)由上至下設(shè)有至少兩個(gè)平行的冷卻水管單元，且相鄰的兩個(gè)冷卻水管單元中的冷卻水管垂直設(shè)置。圖2所示為大體積混凝土結(jié)構(gòu)I中另一水平層內(nèi)布設(shè)的冷卻水管單元二 20，冷卻水管單元二 20位于冷卻水管單元一 10的下方，與上述冷卻水管單元一 10的結(jié)構(gòu)相類(lèi)似，冷卻水管單元二 20包括冷卻水管組C21和冷卻水管組D22，冷卻水管組是由若干上下兩端分別連接進(jìn)水管和出水管的冷卻水管組成，且冷卻水管的進(jìn)水口和出水口均設(shè)于大體積混凝土結(jié)構(gòu)I模板的外部。冷卻水管組C21和冷卻水管組D22交錯(cuò)且相疊置，使得冷卻水管組C21和冷卻水管組D22的冷卻水管分別平行且間隔設(shè)置。圖3所示為大體積混凝土結(jié)構(gòu)I內(nèi)縱向設(shè)置的冷卻水管單元的示意圖，由上至下依次為冷卻水管單元一 10、冷卻水管單元二 20、冷卻水管單元三30和冷卻水管單元四40，其中，相鄰兩個(gè)冷卻水管單元中的冷卻水管相垂直。
[0021]綜上所述，冷卻水管單元的布設(shè)不但采用同層雙向?qū)α?，而且沿大體積混凝土結(jié)構(gòu)縱向設(shè)置至少兩個(gè)冷卻水管單元，且相鄰兩個(gè)冷卻水管單元中的冷卻水管相垂直，采用這種布置方式，能夠保證大體積混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部降溫溫度場(chǎng)對(duì)稱(chēng)，尤其能夠有效避免超厚大體積混凝土結(jié)構(gòu)縱向降溫不均勻的弊端，達(dá)到減小大體積混凝土結(jié)構(gòu)豎向溫度梯度、改變豎向降溫溫度場(chǎng)不對(duì)稱(chēng)的目的。
[0022]更佳的，上述冷卻水管單元中的冷卻水管優(yōu)選直管，以保證循環(huán)冷卻水在冷卻水管內(nèi)的水流路徑最短，另外，直管相比傳統(tǒng)的盤(pán)管而言，管路間距調(diào)整的靈活性更強(qiáng)，更有利于通過(guò)控制冷卻水管的間距來(lái)控制大體積混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部降溫不均勻的現(xiàn)象。
[0023]并采用直徑Φ 15mm?Φ40πιπι的金屬管或硬塑料管。
[0024]冷卻水管內(nèi)的水流流量通過(guò)設(shè)置于冷卻水管單元管路上的調(diào)節(jié)閥控制。
[0025]大體積混凝土結(jié)構(gòu)表層的溫度傳感器的溫度測(cè)點(diǎn)與大體積混凝土結(jié)構(gòu)上表面的距離Dl為30mm?80mm，大體積混凝土結(jié)構(gòu)底層的溫度傳感器的溫度測(cè)點(diǎn)與大體積混凝土結(jié)構(gòu)底面的距離D2為200mm?300mm。
[0026]結(jié)合圖1至圖4說(shuō)明本實(shí)用新型的大體積混凝土結(jié)構(gòu)的冷卻控制系統(tǒng)的工作過(guò)程:
[0027]SlOl:在計(jì)算機(jī)內(nèi)建立大體積混凝土結(jié)構(gòu)的有限元模型，進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并進(jìn)行水熱化分析得到最高溫度及溫度分布規(guī)律，進(jìn)而判定最高溫差及溫度梯度。
[0028]S102:根據(jù)熱能交換原理，以有效控制溫度梯度為目的，對(duì)不同溫度區(qū)域的冷卻水管單元的布置比例進(jìn)行初步確定，得到冷卻水管單元布置方案。并選定冷卻水管管徑、流量等參數(shù)；
[0029]S103:將上述冷卻水管單元布置方案的信息代入有限元模型中進(jìn)行仿真模擬，通過(guò)模擬結(jié)果分析冷卻水管的布設(shè)是否滿(mǎn)足要求，由于產(chǎn)生溫度裂縫的理論溫差值為25V,因此，當(dāng)判斷結(jié)果為是時(shí)，即混凝土溫度梯度之差小于25°C時(shí)，即可按上述冷卻水管單元布置方案進(jìn)行冷卻水管施工；當(dāng)判斷結(jié)果為否時(shí)，即混凝土中心溫度與表層溫度之差大于等于25°C時(shí)，調(diào)整冷卻水管的布設(shè)及循環(huán)冷卻水的流量，并重復(fù)上述步驟S102，直至滿(mǎn)足要求。
[0030]S104，即大體積混凝土結(jié)構(gòu)冷卻降溫結(jié)束后，及時(shí)對(duì)冷卻水管進(jìn)行壓漿封堵。
[0031]其中，有限元模型可通過(guò)ANSYS熱分析軟件建立，ANSYS熱分析計(jì)算是基于能量守恒原理與熱平衡方程，通過(guò)有限元分析方法計(jì)算各節(jié)點(diǎn)的溫度，然后將ANSYS的溫度數(shù)據(jù)和其他物理參數(shù)施加到大體積混凝土結(jié)構(gòu)上，從而計(jì)算出溫度應(yīng)力。
[0032]上述步驟S102具體如下:
[0033]步驟a:在大體積混凝土結(jié)構(gòu)的模板內(nèi)布設(shè)冷卻水管單元并固定，在各溫度測(cè)點(diǎn)布設(shè)溫度傳感器并固定；
[0034]步驟b:向模板內(nèi)澆筑混凝土之前，完成冷卻水管單元的布置，并連通進(jìn)出水系統(tǒng)，澆筑混凝土并待其初凝后，中央控制器通過(guò)變頻器驅(qū)動(dòng)循環(huán)水冷卻系統(tǒng)工作，同時(shí)中央控制器將溫度傳感器獲得的實(shí)時(shí)信息傳輸給計(jì)算機(jī)。
[0035]此外，在實(shí)際施工時(shí)，大體積混凝土結(jié)構(gòu)的澆筑過(guò)程通常采用分塊分層分批的形式，按施工進(jìn)度每晝夜?jié)矒v作業(yè)面宜布置I?2個(gè)測(cè)位，大體積混凝土結(jié)構(gòu)厚度均勻時(shí)，測(cè)位間距一般為1m?15m，測(cè)位位于大體積混凝土結(jié)構(gòu)的邊緣、角部及中部等。根據(jù)混凝土厚度不同，每個(gè)測(cè)位布置3?5個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)。測(cè)位布置于相鄰兩根冷卻水管的中間位置，并在冷卻水管的進(jìn)水口和出水口處分別布置溫度測(cè)點(diǎn)。溫度測(cè)點(diǎn)處的溫度傳感器可直接埋入混凝土內(nèi)。
[0036]上述描述僅是對(duì)本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的描述，并非對(duì)本實(shí)用新型范圍的任何限定，本實(shí)用新型領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫控冷卻系統(tǒng)，包括循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、變頻器、中央控制器、計(jì)算機(jī)及溫度傳感器，其特征在于:所述循環(huán)冷卻水系統(tǒng)包括依次連接并形成回路的冷卻水管單元、水箱及變頻式水泵，至少一個(gè)所述冷卻水管單元水平布設(shè)于所述大體積混凝土結(jié)構(gòu)的模板內(nèi)，每個(gè)所述冷卻水管單元包括兩個(gè)冷卻水管組，所述冷卻水管組是由若干兩端分別連接進(jìn)水管和出水管的冷卻水管組成，所述冷卻水管的進(jìn)水口和出水口均設(shè)于所述大體積混凝土結(jié)構(gòu)的模板外部，兩個(gè)所述冷卻水管組交錯(cuò)且相疊置，所述冷卻水管分別平行且間隔設(shè)置，相鄰所述冷卻水管內(nèi)冷卻循環(huán)水流向相反。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫控冷卻系統(tǒng)，其特征在于:所述大體積混凝土結(jié)構(gòu)的模板內(nèi)由上至下設(shè)有至少兩個(gè)平行的所述冷卻水管單元，且上下相鄰的兩個(gè)所述冷卻水管單元中的冷卻水管相垂直。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫控冷卻系統(tǒng)，其特征在于:所述冷卻水管為直管。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫控冷卻系統(tǒng)，其特征在于:所述冷卻水管內(nèi)的水流流量通過(guò)設(shè)置于所述冷卻水管單元管路上的調(diào)節(jié)閥控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫控冷卻系統(tǒng)，其特征在于:所述大體積混凝土結(jié)構(gòu)表層布設(shè)的所述溫度傳感器的溫度測(cè)點(diǎn)與所述大體積混凝土結(jié)構(gòu)上表面的距離Dl為30mm?80mm，所述大體積混凝土結(jié)構(gòu)底層的所述溫度傳感器的溫度測(cè)點(diǎn)與所述大體積混凝土結(jié)構(gòu)底面的距離D2為200mm?300mm。
【文檔編號(hào)】E04G21/02GK204059978SQ201420460085
【公開(kāi)日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月13日
【發(fā)明者】伍小平, 李鑫奎, 焦?？? 申請(qǐng)人:上海建工集團(tuán)股份有限公司