本發(fā)明屬于混凝土澆筑領(lǐng)域，具體提供一種基于熱管的混凝土澆筑結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)澆筑的降溫方法。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)的發(fā)展，混凝土已成為了一種不可或缺的建筑材料?；炷?具體指混凝土中的水泥)在使用過程中會(huì)與水發(fā)生水化反應(yīng)并釋放熱量，對(duì)于尤其是大體積的工程，比如大壩、橋墩、基礎(chǔ)等，水化熱來不及釋放就會(huì)越積越多很容易導(dǎo)致混凝土膨脹開裂導(dǎo)致毀滅性的后果。

目前，較為成熟的大體積混凝土澆筑降溫方法主要有四種。第一種，用鍍鋅鐵管輔以流水，并在鐵管外壁上設(shè)置多個(gè)散熱片分布板，在散熱片分布板上設(shè)置多個(gè)散熱片，以增加鐵管的吸熱和散熱面積，進(jìn)而能夠快速降低大體積混凝土內(nèi)部的水化熱。第二種，通過預(yù)埋冷卻循環(huán)水管，將溫感元件、流量控制器、儲(chǔ)水箱、加熱散熱控制器等與溫控系統(tǒng)相連接，從而實(shí)現(xiàn)大體積混凝土施工的自動(dòng)控溫，進(jìn)而達(dá)到降低大體積混凝土內(nèi)部的水化熱的目的。第三種，用溫差控制器來檢測(cè)混凝土澆筑時(shí)釋放的熱量，通過相連的導(dǎo)管和水泵來降低大體積混凝土內(nèi)部的水化熱。第四種，通過分層振搗澆筑的方法來降低大體積混凝土內(nèi)部的水化熱。

但是，前三種方法均是通過水來降低大體積混凝土內(nèi)部的水化熱的，不僅過程較為復(fù)雜，而且對(duì)水的需求量極大，在水資源匱乏的地方無法實(shí)施，若是將水進(jìn)行循環(huán)利用，則會(huì)大大增加施工成本。第四種方法雖然對(duì)水的需求量小，但是對(duì)振搗要求較高，需要等待混凝土初凝的時(shí)間，以便控制分層位置，施工過程復(fù)雜，工作量大，并且散熱速度較慢。若是對(duì)混凝土的初凝時(shí)間控制不好，還會(huì)出現(xiàn)混凝土分層現(xiàn)象，這是工程建設(shè)中堅(jiān)決杜絕出現(xiàn)的現(xiàn)象。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，即為了解決現(xiàn)有技術(shù)中混凝土澆筑通過大量的水消除水化熱時(shí)浪費(fèi)水資源且受限于環(huán)境因素的問題，以及通過分層振搗澆筑的方法來消除水化熱時(shí)工作量大、散熱速度慢和容易出現(xiàn)混凝土分層現(xiàn)象的問題，本發(fā)明提供了一種基于熱管的混凝土澆筑結(jié)構(gòu)，所述澆筑結(jié)構(gòu)包括：被澆筑的混凝土；熱管，其一端被埋置于所述混凝土中，另一端從所述混凝土中伸出。

在上述澆筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述混凝土澆筑結(jié)構(gòu)包括支撐件，所述熱管與所述支撐件固定連接。

在上述澆筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述混凝土澆筑結(jié)構(gòu)包括鋼筋，所述鋼筋用作所述支撐件。

在上述澆筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述鋼筋與所述熱管通過捆綁的方式固定連接，或者所述鋼筋與所述熱管通過焊接的方式固定連接。

在上述澆筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述熱管的直徑比所述鋼筋的直徑大3～10mm。

在上述澆筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述熱管的數(shù)量為多個(gè)，所述多個(gè)熱管均勻分布于所述混凝土內(nèi)部。

在上述澆筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述熱管為碳鋼熱管。

本發(fā)明的基于熱管的混凝土澆筑結(jié)構(gòu)能夠?qū)⒒炷翝仓^程中產(chǎn)生的水化熱高效地從埋置于混凝土中的熱管的一端傳導(dǎo)至伸出混凝土的熱管的另一端，從而避免了混凝土因內(nèi)部水化熱積聚過多而造成的混凝土膨脹開裂現(xiàn)象，并且由于熱管在工作中不需要消耗水，因此，本發(fā)明的基于熱管的混凝土澆筑結(jié)構(gòu)還能夠節(jié)約水資源。

在另一方面本發(fā)明還提供了一種基于熱管的混凝土結(jié)構(gòu)澆筑的降溫方法，該降溫方法包括以下步驟：選擇熱管；將所述熱管固定到待澆筑混凝土的目標(biāo)位置；進(jìn)行混凝土澆筑。

在上述降溫方法的優(yōu)選技術(shù)方案中，“選擇熱管”的步驟進(jìn)一步包括：根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)的體積、混凝土的種類和混凝土的澆注速度中的至少一項(xiàng)來選擇相應(yīng)規(guī)格的熱管和/或熱管的數(shù)量。

在上述降溫方法的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述混凝土結(jié)構(gòu)包括鋼筋，在將所述熱管固定到待澆筑混凝土的目標(biāo)位置的步驟之前執(zhí)行將所述熱管與所述鋼筋固定的步驟。

在上述降溫方法的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述熱管的直徑比所述鋼筋的直徑大3～10mm。

在上述降溫方法的優(yōu)選技術(shù)方案中，“將所述熱管與所述鋼筋固定”的步驟進(jìn)一步包括：通過焊接或捆綁的方式將所述熱管固定到鋼筋上。

在上述降溫方法的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述目標(biāo)位置是地基，“將所述熱管固定到待澆筑混凝土的目標(biāo)位置”的步驟進(jìn)一步包括：將所述熱管埋置到所述地基中。

在上述降溫方法的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述地基是土基。

在上述降溫方法的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述熱管是碳鋼熱管。

本發(fā)明的基于熱管的混凝土結(jié)構(gòu)澆筑的降溫方法，通過將熱管固定到目標(biāo)位置，進(jìn)而對(duì)目標(biāo)位置進(jìn)行混凝土澆筑，使得混凝土在澆筑過程中產(chǎn)生的水化熱能夠通過熱管及時(shí)高效地傳導(dǎo)出去。由于熱管在工作中不需要消耗水，因此，通過本發(fā)明的降溫方法還能夠節(jié)約水資源，即使在沒有水資源的環(huán)境中，也能夠通過本發(fā)明及時(shí)將混凝土澆筑過程中產(chǎn)生的水化熱傳導(dǎo)出去，避免了混凝土澆筑過程中因內(nèi)部水化熱積聚過多而造成的混凝土開裂現(xiàn)象。

方案1、一種基于熱管的混凝土澆筑結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述澆筑結(jié)構(gòu)包括：

被澆筑的混凝土；

熱管，其一端被埋置于所述混凝土中，另一端從所述混凝土中伸出。

方案2、根據(jù)方案1所述的基于熱管的混凝土澆筑結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述混凝土澆筑結(jié)構(gòu)包括支撐件，所述熱管與所述支撐件固定連接。

方案3、根據(jù)方案2所述的基于熱管的混凝土澆筑結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述混凝土澆筑結(jié)構(gòu)包括鋼筋，所述鋼筋用作所述支撐件。

方案4、根據(jù)方案3所述的基于熱管的混凝土澆筑結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述鋼筋與所述熱管通過捆綁的方式固定連接，或者所述鋼筋與所述熱管通過焊接的方式固定連接。

方案5、根據(jù)方案3所述的基于熱管的混凝土澆筑結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述熱管的直徑比所述鋼筋的直徑大3～10mm。

方案6、根據(jù)方案1所述的基于熱管的混凝土澆筑結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述熱管的數(shù)量為多個(gè)，所述多個(gè)熱管均勻分布于所述混凝土內(nèi)部。

方案7、根據(jù)方案1至6中任一項(xiàng)所述的基于熱管的混凝土澆筑結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述熱管為碳鋼熱管。

方案8、一種基于熱管的混凝土結(jié)構(gòu)澆筑的降溫方法，其特征在于，所述降溫方法包括以下步驟：

選擇熱管；

將所述熱管固定到待澆筑混凝土的目標(biāo)位置；

進(jìn)行混凝土澆筑。

方案9、根據(jù)方案8所述的降溫方法，其特征在于，“選擇熱管”的步驟進(jìn)一步包括：

根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)的體積、混凝土的種類和混凝土的澆注速度中的至少一項(xiàng)來選擇相應(yīng)規(guī)格的熱管和/或熱管的數(shù)量。

方案10、根據(jù)方案8所述的降溫方法，其特征在于，所述混凝土結(jié)構(gòu)包括鋼筋，在將所述熱管固定到待澆筑混凝土的目標(biāo)位置的步驟之前執(zhí)行將所述熱管與所述鋼筋固定的步驟。

方案11、根據(jù)方案10所述的降溫方法，其特征在于，所述熱管的直徑比所述鋼筋的直徑大3～10mm。

方案12、根據(jù)方案10所述的降溫方法，其特征在于，“將所述熱管與所述鋼筋固定”的步驟進(jìn)一步包括：

通過焊接或捆綁的方式將所述熱管固定到鋼筋上。

方案13、根據(jù)方案8所述的降溫方法，其特征在于，所述目標(biāo)位置是地基，

“將所述熱管固定到待澆筑混凝土的目標(biāo)位置”的步驟進(jìn)一步包括：

將所述熱管埋置到所述地基中。

方案14、根據(jù)方案13所述的降溫方法，其特征在于，所述地基是土基。

方案15、根據(jù)方案8至14中任一項(xiàng)所述的降溫方法，其特征在于，所述熱管是碳鋼熱管。

附圖說明

圖1是本發(fā)明以混凝土澆筑基礎(chǔ)為例的基于熱管的大體積混凝土澆筑結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖2是本發(fā)明以混凝土澆筑基礎(chǔ)為例的基于熱管的大體積混凝土澆筑結(jié)構(gòu)沿圖1中c-c方向的剖視圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例的基于熱管的大體積混凝土結(jié)構(gòu)澆筑的降溫方法的步驟流程圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例的基于熱管的大體積混凝土結(jié)構(gòu)澆筑的降溫方法的水化熱傳導(dǎo)原理圖。

附圖標(biāo)記列表：

1、鋼筋；2、碳鋼熱管；3、混凝土基礎(chǔ)；4、混凝土墊層；5、土壤。

具體實(shí)施方式

下面參照附圖來描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，這些實(shí)施方式僅僅用于解釋本發(fā)明的技術(shù)原理，并非用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。例如，雖然說明書是以碳鋼熱管為例來對(duì)本發(fā)明的基于熱管的大體積混凝土結(jié)構(gòu)澆筑的降溫方法進(jìn)行介紹的，但是很明顯本發(fā)明的降溫方法還可以采用其他的熱管，如銅熱管，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要對(duì)其作出調(diào)整，以便適應(yīng)具體的應(yīng)用場(chǎng)合。

熱管是一種具有極高導(dǎo)熱性能的傳熱元件，它通過在全封閉真空管內(nèi)的液體的蒸發(fā)與凝結(jié)來傳遞熱量，它利用毛細(xì)作用等流體原理，起到類似冰箱壓縮機(jī)制冷的效果。具有很高的導(dǎo)熱性、優(yōu)良的等溫性、熱流密度可變性、熱流方向的可逆性、可遠(yuǎn)距離傳熱、恒溫特性(可控?zé)峁?、熱二極管與熱開關(guān)性能等一系列優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的基于熱管的混凝土澆筑結(jié)構(gòu)尤其適用于大體積的混凝土澆筑結(jié)構(gòu)，其主要包括被澆筑的混凝土、鋼筋和熱管，其中，熱管通過焊接或捆綁的方式與鋼筋固定連接為一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步，熱管優(yōu)選地為碳鋼熱管，以便減少澆筑結(jié)構(gòu)的成本。更進(jìn)一步，根據(jù)實(shí)際工程需要該鋼筋既可以是均勻布置的鋼筋組，也可以是固定為一個(gè)整體的鋼筋籠，或者本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以根據(jù)需要選用其他裝置或材料與碳鋼熱管固定連接，作為碳鋼熱管的支撐件能夠防止碳鋼熱管在被混凝土澆筑時(shí)因混凝土的作用力而發(fā)生移動(dòng)。

進(jìn)一步，在對(duì)大體積混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行澆筑前，連接為一個(gè)整體結(jié)構(gòu)的碳鋼熱管和鋼筋被埋置在地基中。具體地，將碳鋼熱管的一端埋置于地基中，在條件允許的情況下，碳鋼熱管的埋置應(yīng)盡量深些，以便提高碳鋼熱管與地基的接觸面積，進(jìn)而提高碳鋼熱管的散熱效率。

下面結(jié)合圖1和圖2所示的鋼筋混凝土基礎(chǔ)柱來對(duì)本發(fā)明的基于熱管的大體積混凝土澆筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖1和圖2所示，鋼筋1與碳鋼熱管2的上部分固定連接，碳鋼熱管2的下部分被深埋于地基(圖1中所示的土壤5)中。為了增加鋼筋混凝土基礎(chǔ)柱的穩(wěn)定性，在鋼筋混凝土基礎(chǔ)柱的下端設(shè)置有混凝土基礎(chǔ)3，進(jìn)一步，為了增加混凝土基礎(chǔ)3與土壤5之間的平整度，在混凝土基礎(chǔ)3與土壤5之間還設(shè)置有混凝土墊層4。

進(jìn)一步參閱圖1和圖2，碳鋼熱管2均勻地分布在鋼筋混凝土基礎(chǔ)柱的內(nèi)部，以便用最少數(shù)量的碳鋼熱管2就能夠?qū)摻罨炷粱A(chǔ)柱澆筑過程中產(chǎn)生的水化熱及時(shí)傳導(dǎo)至土壤5中。

進(jìn)一步，如圖3所示，本發(fā)明的基于熱管的大體積混凝土結(jié)構(gòu)澆筑的降溫方法主要包括：步驟s100，選擇熱管；步驟s200，將熱管固定到鋼筋上；步驟s300，將熱管和鋼筋一同固定到地基上；步驟s400，進(jìn)行混凝土澆筑。

具體地，在步驟s100中，根據(jù)不同的工程選擇不同規(guī)格的熱管及其數(shù)量。更具體地，根據(jù)工程中混凝土的體積大小、澆筑時(shí)水化熱產(chǎn)生的速度和水化熱總量確定熱管的規(guī)格和數(shù)量。進(jìn)一步，混凝土澆筑時(shí)水化熱產(chǎn)生的速度和水化熱總量可根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)的體積、混凝土的種類和混凝土的澆注速度中的至少一項(xiàng)獲取。熱管優(yōu)選地是碳鋼熱管，以便能夠降低熱管的使用成本，或者本領(lǐng)域技術(shù)人員也可以根據(jù)實(shí)際需要選用其他規(guī)格的熱管，如銅熱管。此外，為了方便碳鋼熱管的固定(詳細(xì)請(qǐng)參閱下文)碳鋼熱管的直徑優(yōu)選地大于鋼筋直徑的3～10mm，或者本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要選擇其他直徑的碳鋼熱管，如小于鋼筋直徑的碳鋼熱管。

具體地，在步驟s200中，將碳鋼熱管通過焊接或捆綁(綁接)的方式固定到鋼筋上，或者本領(lǐng)域技術(shù)人員也可以根據(jù)實(shí)際情況通過其他的連接方式將碳鋼熱管與鋼筋進(jìn)行固定，如在碳鋼熱管上設(shè)置卡扣件，通過卡構(gòu)件將碳鋼熱管卡扣在鋼筋上。進(jìn)一步，為了提高碳鋼熱管的吸熱效率，將所有碳鋼熱管均勻分布在混凝土結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選地每根鋼筋上最多固定一根碳鋼熱管，當(dāng)碳鋼熱管的數(shù)量超過鋼筋的數(shù)量時(shí)，可以通過其他方式將碳鋼熱管固定于鋼筋之間，如在兩根鋼筋之間橫架一根鋼筋，將碳鋼熱管固定到該橫架的鋼筋上。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，在實(shí)際施工過程中，鋼筋通常以鋼筋籠或鋼筋架的形式出現(xiàn)。

具體地，在步驟s300中，將碳鋼熱管遠(yuǎn)離鋼筋的一端與鋼筋一同埋置在地基中，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是，在實(shí)際施工過程當(dāng)中，該地基通常為土基。本領(lǐng)域技術(shù)人員還能夠理解的是，碳鋼熱管和鋼筋既可以是豎直埋置于地基中，也可以傾斜或水平的埋置于地基中。

具體地，在步驟s400中，在碳鋼熱管和鋼筋被埋置、固定到地基中后，對(duì)裸露在地基外的碳鋼熱管和鋼筋以及其外圍澆筑混凝土?；炷翝仓^程中內(nèi)部水化產(chǎn)生的熱量會(huì)通過碳鋼熱管傳導(dǎo)至地基中。

下面結(jié)合圖4對(duì)本發(fā)明的基于熱管的大體積混凝土結(jié)構(gòu)澆筑的降溫方法的工作原理進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖4所示，在用混凝土澆筑綁定有熱管的鋼筋籠時(shí)，由于混凝土的水化會(huì)產(chǎn)生大量的熱，尤其是對(duì)于大體積的混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)部的熱量如果來不及散發(fā)，會(huì)使混凝土結(jié)構(gòu)膨脹開裂進(jìn)而影響混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。進(jìn)一步，水化產(chǎn)生的熱量的小部分通過混凝土結(jié)構(gòu)的表面散發(fā)到空氣中，水化產(chǎn)生的熱量的大部分通過碳鋼熱管傳導(dǎo)至地基中。所以，碳鋼熱管的設(shè)置能夠高效地將混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生的水化熱及時(shí)傳導(dǎo)出去，避免了混凝土結(jié)構(gòu)因內(nèi)部熱量過高而膨脹開裂致使混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量降低的現(xiàn)象。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，通過熱管將混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部和地基進(jìn)行連通，使得混凝土在澆筑過程中內(nèi)部產(chǎn)生的水化熱能夠及時(shí)高效地傳導(dǎo)至地基中，減少了混凝土澆筑過程中消除水化熱的工作量，提高了混凝土的澆注效率，且不需要額外消耗水資源。

至此，已經(jīng)結(jié)合附圖所示的優(yōu)選實(shí)施方式描述了本發(fā)明的技術(shù)方案，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是，本發(fā)明的保護(hù)范圍顯然不局限于這些具體實(shí)施方式。在不偏離本發(fā)明的原理的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)相關(guān)技術(shù)特征作出等同的更改或替換，這些更改或替換之后的技術(shù)方案都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。