采用相變材料的大體積混凝土裂縫控制方法
【技術領域】
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[0001]本發(fā)明屬于建筑工程技術領域，具體涉及一種采用相變材料的大體積混凝土裂縫控制方法。
【背景技術】
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[0002]隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展和城市化建設進程的不斷加快，大型建筑物不斷增多，其中高層建筑基礎和大型橋墩、承臺混凝土結構尺寸較大，大體積混凝土施工越來越普遍。大體積混凝土結構，它具有結構厚、體積大、鋼筋密、混凝土澆筑量大、施工技術要求高等特點。大體積混凝土結構施工成敗的關鍵之一在于如何采取切實可行的技術措施，防止裂縫的產(chǎn)生。施工過程中出現(xiàn)大體積混凝土表面開裂直接影響著建筑物的抗震等級及建筑物的使用壽命。
[0003]大體積混凝土施工時，水泥在水化過程中要發(fā)出一定的熱量。內部溫度不斷上升，混凝土內部的最高溫度一般可達60?65°C，而大體積混凝土結構物斷面一般較厚，水泥發(fā)出的熱量聚集在結構物內部不易散失，并隨混凝土的齡期(時間)按指數(shù)關系增長。隨著混凝土齡期的增長，混凝土表面和內部溫差增大，混凝土的強度和彈性模量的增高，對混凝土內部降溫收縮的約束也就愈來愈大，以致產(chǎn)生很大的拉應力。當混凝土的抗拉強度不足以抵抗這種拉應力時，便開始出現(xiàn)溫度裂縫。拉應力越大，混凝土產(chǎn)生溫度裂縫也就越大。
[0004]因此水泥水化引起的溫度裂縫是影響大體積混凝土結構穩(wěn)定性、耐久性的重要因素之一，控制大體積混凝土水化熱升溫，減小混凝土內外溫差，避免溫度裂縫的發(fā)生與擴展，對提高大體積混凝土的整體性、抗?jié)B性和耐久性至關重要。
[0005]目前，在大體積混凝土內部溫升控制技術的研宄中，主要從材料的選擇、混凝土配合比的優(yōu)化以及從預冷骨料、分塊澆筑等施工措施入手，配合采用水管冷卻降溫的方法來實現(xiàn)溫度裂縫的控制。自1931年在美國胡佛壩建設過程中首次采用水管冷卻降低大體積混凝土的內部溫升以來，這一方法成為控制混凝土水化熱溫升最重要的措施之一，在世界范圍內得到了廣泛應用。但在水管冷卻過程中，貼近管壁部位混凝土的溫度梯度很大，可引起相當大的拉應力，特別是在大體積混凝土后期冷卻過程中，可能導致在脫離基礎約束區(qū)的結構中上部出現(xiàn)嚴重的貫穿裂縫。所以，為了獲得更好的大體積混凝土內部溫升控制效果、有效降低局部約束應力、提高結構抗裂安全度，有必要探討更高效、更平穩(wěn)、更安全的混凝土水化熱溫升控制新技術。

【發(fā)明內容】

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[0006]為解決現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提出一種可良好地調整控制混凝土內部的溫度，進而有效防止大體積混凝土內裂縫產(chǎn)生的采用相變材料的大體積混凝土裂縫控制方法。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案:一種采用相變材料的大體積混凝土裂縫控制方法，包括如下步驟:
[0008]步驟一:在施工位置設置熱量交換水循環(huán)系統(tǒng)；
[0009]步驟二:在熱量交換水循環(huán)系統(tǒng)的吸熱構件上澆筑相變混凝土 ；
[0010]步驟三:澆筑混凝土，并通過熱量交換水循環(huán)系統(tǒng)控制混凝土內溫度；
[0011]所述熱量交換水循環(huán)系統(tǒng)包括吸熱構件及蓄水池，吸熱構件包括熱量交換水管和熱量交換金屬片，蓄水池包括冷水蓄水池及熱水蓄水池，所述熱量交換金屬片設置在熱量交換水管上，熱量交換水管的一端通過進水管連接冷水蓄水池，另一端通過出水管連接熱水蓄水池，熱水蓄水池與冷水蓄水池相連通，進水管上設置有水泵；
[0012]所述相變混凝土由混凝土及相變材料構成，混凝土與相變材料的質量比為5?10，所述相變材料為質量比為3:2:1的月桂酸-肉豆蔻酸-棕櫚酸三元低共熔混合物。
[0013]所述熱量交換金屬片和熱量交換水管與混凝土內部的鋼筋相綁扎連接。
[0014]本發(fā)明的有益效果:結構簡單，成本低，能夠有效的控制混凝土內部的溫度，進而防止混凝土產(chǎn)生裂縫。
【附圖說明】
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[0015]圖1是本發(fā)明的一個實施例的結構示意圖；
[0016]圖2是圖1的局部放大剖視圖；
[0017]其中:1-熱量交換水管，2-進水管，3-出水管，4-相變混凝土，5-冷水蓄水池，6-熱水蓄水池，7-水泵，8-冷熱水池輸水管，9-混凝土，10-熱量交換金屬片，11-鋼筋。
【具體實施方式】
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[0018]下面結合附圖及實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明:
[0019]一種采用相變材料的大體積混凝土裂縫控制方法，包括如下步驟:
[0020]步驟一:在施工位置設置熱量交換水循環(huán)系統(tǒng)；所述熱量交換水循環(huán)系統(tǒng)包括吸熱構件及蓄水池，如圖1?圖2所示，吸熱構件包括若干根熱量交換水管I和熱量交換金屬片10，熱量交換水管I均勻設置在施工位置上，每一根熱量交換水管I上均勻設置有若干片熱量交換金屬片10，蓄水池包括冷水蓄水池5及熱水蓄水池6，每條熱量交換水管I的一端通過進水管2連接冷水蓄水池5，另一端通過出水管3連接熱水蓄水池6，熱水蓄水池6與冷水蓄水池5通過冷熱水池輸水管8相連通，循環(huán)水在熱水蓄水池6內進行冷卻后，會被輸送到冷水蓄水池5。進水管2上設置有水泵7 ;熱量交換金屬片10和熱量交換水管I與混凝土內部的鋼筋11相綁扎連接。混凝土 9固化時產(chǎn)生的內部水化熱通過鋼筋11傳導，更加有助于相變混凝土 4吸收熱量，充分利用了鋼筋11的傳熱效果。
[0021]步驟二:在熱量交換水循環(huán)系統(tǒng)的熱量交換水管I及熱量交換金屬片10上澆筑相變混凝土 4 ;所述相變混凝土 4由混凝土及相變材料構成，所述相變材料為質量比為3:2:1的月桂酸-肉豆蔻酸-棕櫚酸三元低共熔混合物，相變混凝土中，混凝土與相變材料的質量比為5?10。
[0022]步驟三:澆筑混凝土 9，在混凝土 9放熱的過程中，混凝土 9內部預埋溫度傳感器，檢測混凝土內部的溫度，當溫度高于40°C時啟動水泵7，從而對混凝土 9內部進行整體降溫。當混凝土 9內部溫度低于25°C時，停止水泵7。
[0023]在混凝土 9澆筑完之后，做好混凝土 9的保溫保濕養(yǎng)護，充分發(fā)揮混凝土徐變特性，減低溫度應力，在混凝土 9裸露表面覆蓋塑料薄膜，加蓋草袋等。
[0024]進水管2、出水管3采用DN40-75mm薄壁鋼管(管內側鍍鋅)，熱量交換水管I采用DN20-40mm薄壁鋼管(管內側鍍鋅)，進水管2、出水管3均各自獨立，熱量交換水管1、進水管2、出水管3距混凝土 9的邊緣100cm。
[0025]熱量交換水管I和熱量交換金屬片10加快了冷水與相變混凝土 4的熱量交換速率，有效吸收相變混凝土 4的熱量。
[0026]相變混凝土 4中的相變材料為月桂酸-肉豆蔻酸-棕櫚酸三元低共熔混合物，其相變溫度范圍在25°C?30°C，在這個區(qū)間內，混凝土 9固化后強度會顯著提升，而常溫下的水溫也低于這個相變區(qū)間范圍，通過熱量交換水循環(huán)系統(tǒng)有效導出相變混凝土 4吸收的熱量，保證相變過程持續(xù)進行。
【主權項】
1.一種采用相變材料的大體積混凝土裂縫控制方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟一:在施工位置設置熱量交換水循環(huán)系統(tǒng)； 步驟二:在熱量交換水循環(huán)系統(tǒng)的吸熱構件上澆筑相變混凝土； 步驟三:澆筑混凝土，并通過熱量交換水循環(huán)系統(tǒng)控制混凝土內溫度； 所述熱量交換水循環(huán)系統(tǒng)包括吸熱構件及蓄水池，吸熱構件包括熱量交換水管和熱量交換金屬片，蓄水池包括冷水蓄水池及熱水蓄水池，所述熱量交換金屬片設置在熱量交換水管上，熱量交換水管的一端通過進水管連接冷水蓄水池，另一端通過出水管連接熱水蓄水池，熱水蓄水池與冷水蓄水池相連通，進水管上設置有水泵； 所述相變混凝土由混凝土及相變材料構成，混凝土與相變材料的質量比為5?10，所述相變材料為質量比為3:2:1的月桂酸-肉豆蔻酸-棕櫚酸三元低共熔混合物。
2.根據(jù)權利要求1所述的采用相變材料的大體積混凝土裂縫控制方法，其特征在于:所述熱量交換金屬片和熱量交換水管與混凝土內部的鋼筋相綁扎連接。
【專利摘要】一種采用相變材料的大體積混凝土裂縫控制方法，屬于建筑工程技術領域，其特征在于：包括如下步驟：步驟一：在施工位置設置熱量交換水循環(huán)系統(tǒng)；步驟二：在熱量交換水循環(huán)系統(tǒng)的吸熱構件上澆筑相變混凝土；步驟三：澆筑混凝土，并通過熱量交換水循環(huán)系統(tǒng)控制混凝土內溫度；所述熱量交換水循環(huán)系統(tǒng)包括吸熱構件及蓄水池，吸熱構件包括熱量交換水管和熱量交換金屬片，蓄水池包括冷水蓄水池及熱水蓄水池，所述熱量交換金屬片設置在熱量交換水管上，熱量交換水管的一端通過進水管連接冷水蓄水池，另一端通過出水管連接熱水蓄水池。本發(fā)明結構簡單，成本低，能夠有效的控制混凝土內部的溫度，進而防止混凝土產(chǎn)生裂縫。
【IPC分類】E01D21-00, E04G21-02, E01D101-24, E02D15-02
【公開號】CN104695709
【申請?zhí)枴緾N201510010150
【發(fā)明人】張延年, 董浩
【申請人】沈陽建筑大學
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年1月9日