CN109235441B - 一种大体积混凝土施工的循环液自动控温工艺 - Google Patents

Abstract

本发明建筑施工领域，具体涉及一种大体积混凝土施工的循环液自动控温工艺，对冷却水装置结构进行改进，进行循环液自动控温；改进的冷却水装置结构如下：包括冷却水槽、热水槽和至少一个管路单元，所述热水槽上安装有控制器、总开关以及用于对所述热水槽液体降温的制冷装置，通过对冷却水装置结构进行改进，进行循环液自动控温；通过设置冷却水槽、热水槽和管路单元，形成冷却液体循环回路，节约了宝贵的水资源等冷却液体。

Description

一种大体积混凝土施工的循环液自动控温工艺

技术领域

本发明属于建筑施工领域，具体涉及一种大体积混凝土施工的循环液自动控温工艺。

背景技术

在大量的大规模建筑工程中，混凝土单次浇注量不断加大，从几百方到几千方甚至几万方的工程量已是司空见惯。但是随着混凝土体积用量的增加，控温问题逐渐显现。

整体浇筑的大体积混凝土结构在养护期间，主要可能产生两种变形：(1)因降温而产生的温度收缩变形，(2)因水泥水化作用而产生的水化收缩变形。在上述两种变形的约束下，将影响混凝土的抗拉强度等质量。温度变化是影响大体积混凝土结构变形甚至开裂的重要因素，混凝土施工过程中，导致温度变化的因素主要有水泥水化热和外接气温变化，水泥在水化的过程中要释放出大量的热量，并通过边界把部分热量向四周传递，硬化初期，水泥水化速度快，发热量大于散热量，使混凝土升温，硬化后期，水泥水化速度减慢，混凝土温度逐渐下降，这个升温和降温的过程会产生温度应力，当混凝土的抗拉强度不足以抵抗这种应力时，便容易出现裂缝。外界气温的升上和下降会导致混凝土外层温度的骤变，当混凝土外层温度与内层温度之间温差过大，也会产生较大的温度应力，容易出现裂缝。

现有技术中，关于大体积混凝土温度的控温工艺主要有以下几点：(1)分层连续浇筑，以增加温度散发表面积，但是需严格控制相邻层之间的浇筑时间，否则易在相邻层之间产生间隙，影响混凝土工程质量；(2)或者对骨料、水泥等采取有效的降温/保温措施，中国专利CN 102720364B公开的专利，利用布设冷却管结合PLC的自动化控制技术，通过温度数据的采集来计算冷却管流量和进水温度，达到自动控温的目的。该方法虽然减少了人工调节冷却管流量和进水温度的工作，但是没有对冷却水装置结构进行改进，冷却后的水排出浪费，浪费了宝贵的水资源。

发明内容

本发明提供的一种大体积混凝土施工的循环液自动控温工艺，对冷却水装置结构进行改进，冷却后的液体循环利用，比如水，节约了宝贵的液体(水)资源。

本发明目的是提供一种大体积混凝土施工的循环液自动控温工艺，包括以下步骤：对冷却水装置结构进行改进，实现循环液自动控温；

改进的冷却水装置结构如下：包括冷却水槽、热水槽和至少一个管路单元，所述管路单元包括内置管和外置管，所述内置管的管体能预埋在混凝土内，且所述内置管的进液口延伸至所述冷却水槽内底部，所述内置管的出液口能向上延伸至位于混凝土上表面，所述外置管用于放置在混凝土上表面，且所述外置管的进液口与所述内置管的出液口连通，所述外置管的出液口延伸至所述热水槽内底部，所述内置管的进液口处、位于所述冷却水槽上安装有提升泵，所述外置管的出液口处安装有水流阀门；

所述热水槽的下端与所述冷却水槽的上端之间连通有流通管，所述流通管上安装有回流泵，所述冷却水槽内壁上安装有用于测量所述冷却水槽内液面高度的液位计，所述热水槽上安装有控制器、总开关以及用于对所述热水槽内液体降温的制冷装置，所述外置管的出液口处安装有管路温度传感器，所述冷却水槽内壁上安装有冷却水槽温度传感器，所述热水槽内壁上安装有热水槽液体温度传感器；所述液位计、所述冷却水槽温度传感器、所述制冷装置、所述管路温度传感器、所述热水槽液体温度传感器、所述提升泵、所述水流阀门、所述回流泵分别与所述控制器电连接，所述控制器上还电连接有总开关；

进行大体积混凝土施工时，按以下工艺步骤进行：按照所述改进的冷却水装置结构连接好各部件，冷却水槽内填充至少3/4体积的冷却液，然后浇筑混凝土并使混凝土将所述内置管包埋且将所述外置管露于混凝土上表面；待浇筑工作完成后，手动开启总开关，所述控制器通电，并控制开启所述提升泵和所述水流阀门，使冷却液从所述冷却水槽依次流向所述内置管和所述外置管并最终流向所述热水槽，所述热水槽内的液体自然冷却；

所述液位计用于测量冷却水槽内液面高度，并将高度数据传输给所述控制器，当冷却水槽内液面下降至一定高度时，所述控制器控制开启回流泵，使热水槽内的水流入冷却水槽内，完成了冷却液循环；

所述冷却水槽温度传感器用于测量所述冷却水槽内液体温度C1，并将液体温度C1数据传输给所述控制器，所述管路温度传感器用于测量所述外置管出液的温度C2，并将液体温度C2数据传输给所述控制器，当所述控制器收到的C2与C1之间的差值≤25℃，则所述控制器控制水流阀门和所述提升泵关闭，停止冷却；所述热水槽液体温度传感器用于测量所述热水槽内液体温度C3，并将液体温度C3数据传输给所述控制器，当所述控制器收到的C3与C1之间的差值≥15℃，则所述控制器控制所述制冷装置对所述热水槽进行制冷，当C3与C1之间的差值＜15℃则所述控制器控制所述制冷装置停止制冷。

优选的，上述的大体积混凝土施工的循环液自动控温工艺，所述内置管在混凝土内呈蛇形排布，所述外置管在混凝土上表面呈蛇形排布，所述冷却水槽、所述热水槽、所述内置管的出液口位于同一侧。

优选的，上述的大体积混凝土施工的循环液自动控温工艺，所述大体积混凝土施工的混凝土体积为1000-10000立方米。

优选的，上述的大体积混凝土施工的循环液自动控温工艺，所述冷却水槽上还安装有加热装置，所述加热装置与所述控制器电连接，当温度C1≤5℃，则所述控制器控制加热装置对冷却水槽加热，当温度C1＞5℃，所述控制器控制加热装置停止加热。

优选的，上述的大体积混凝土施工的循环液自动控温工艺，所述冷却水槽、所述液位计、所述冷却水槽温度传感器、所述加热装置组成冷却单元，所述热水槽、所述制冷装置、所述热水槽液体温度传感器、所述控制器、所述流通管、所述回流泵组成热液单元，所述外置管、所述水流阀门、所述管路温度传感器组成外置单元；当冷却工作结束后，分别拆掉成冷却单元、热液单元、外置单元和提升泵。

与现有技术相比，本发明提供的一种大体积混凝土施工的循环液自动控温工艺，具有以下有益效果：

通过对冷却水装置结构进行改进，进行循环液自动控温；通过设置冷却水槽、热水槽和管路单元，形成冷却液体循环回路，节约了宝贵的水资源等液体；内置管内液体对混凝土内部降温，内置管内液体对混凝土表面升温，减少混凝土内外温差，减少裂纹的形成；

附图说明

图1是本发明改进的冷却水装置结构示意图；

图2是改进的冷却水装置结构的模块连接图。

附图标记说明：1、冷却水槽，11、液位计，12、冷却水槽温度传感器，13、加热装置，2、热水槽，21、制冷装置，22、热水槽液体温度传感器，3、内置管，4、外置管，41、管路温度传感器，5、提升泵，6、水流阀门，7、流通管，71、回流泵，8、控制器。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，但不应理解为本发明的限制。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。下述实施例中涉及到数据范围的，在该数据范围内包括两个端点的任何数值均可实现，由于效果和步骤相同，故不赘述。

优选的，本发明提供的一种大体积混凝土施工的循环液自动控温工艺，包括以下实施例。

实施例1

一种大体积混凝土施工的循环液自动控温工艺，对冷却水装置结构进行改进，实现循环液自动控温；

改进的冷却水装置结构如下：包括冷却水槽1、热水槽2和至少一个管路单元，管路单元包括内置管3和外置管4，内置管3的管体能预埋在混凝土内，且内置管3的进液口延伸至冷却水槽1内底部，内置管3的出液口能向上延伸至位于混凝土上表面，外置管4用于放置在混凝土上表面，且外置管4的进液口与内置管3的出液口连通，外置管4的出液口延伸至热水槽2内底部，内置管3的进液口处、位于冷却水槽1上安装有提升泵5，外置管4的出液口处安装有水流阀门6；

热水槽2的下端与冷却水槽1的上端之间连通有流通管7，流通管7上安装有回流泵71，冷却水槽1内壁上安装有用于测量冷却水槽1内液面高度的液位计11，热水槽2上安装有控制器8、总开关以及用于对热水槽2内液体降温的制冷装置21，外置管4的出液口处安装有管路温度传感器41，冷却水槽1内壁上安装有冷却水槽温度传感器12，热水槽2内壁上安装有热水槽液体温度传感器22；液位计11、冷却水槽温度传感器12、制冷装置21、管路温度传感器41、热水槽液体温度传感器22、所述提升泵5、所述水流阀门6、所述回流泵71分别与控制器8电连接，控制器8上还电连接有总开关；控制器8上也连接有用于给设备供电的电池；

进行大体积混凝土施工时，按以下工艺步骤进行：按照改进的冷却水装置结构连接好各部件，冷却水槽1内填充至少3/4体积的冷却液，然后浇筑混凝土并使混凝土将内置管3包埋且将外置管4露于混凝土上表面；待浇筑工作完成后，手动开启总开关，控制器8通电，并控制开启提升泵5和水流阀门6，使冷却液从冷却水槽1依次流向内置管3和外置管4并最终流向热水槽2，此时热水槽2内的液体自然冷却；

液位计11用于测量冷却水槽1内液面高度，并将高度数据传输给控制器8，当冷却水槽1内液面下降至一定高度时，控制器8控制开启回流泵71，使热水槽2内的水流入冷却水槽1内，完成了冷却液循环；

冷却水槽温度传感器12用于测量冷却水槽1内液体温度C1，并将液体温度C1数据传输给控制器8，管路温度传感器41用于测量外置管4出液的温度C2，并将液体温度C2数据传输给控制器8，当控制器8收到的C2与C1之间的差值≤25℃，则控制器8控制水流阀门6和提升泵5关闭，停止冷却；热水槽液体温度传感器22用于测量热水槽2内液体温度C3，并将液体温度C3数据传输给控制器8，当控制器8收到的C3与C1之间的差值≥15℃，则控制器8控制制冷装置21对热水槽2进行制冷，当C3与C1之间的差值＜15℃则控制器8控制制冷装置21停止制冷。

通过对冷却水装置结构进行改进，进行循环液自动控温；通过设置冷却水槽1、热水槽2和管路单元，形成冷却液体循环回路，内置管3内液体对混凝土内部降温，内置管3内液体对混凝土表面升温，减少混凝土内外温差；利用控制器8实现自动控制，控制器8选自现有技术的PLC控制器，使用方便，液位计11、冷却水槽温度传感器12、管路温度传感器41、热水槽液体温度传感器22均选自现有型号的传感器，制冷装置21为制冷压缩机；维持C2与C1之间的差值≤25℃，减少混凝土内外温度差，减少裂纹的形成；维持C3与C1之间的差值≥15℃，以利用热水槽2自然冷却为主，减少能耗。冷却液可以是水、0.9g/100ml的盐水或者其他液体。

利用上述方法能进行1000-10000立方米的混凝土施工，经过20次试验，均无裂缝出现。经过1000立方米混凝土施工的对比实验，本发明试验以“水”作为冷却液，将冷却用水直接排掉的工艺作为对照组，实验组采用实施例1装置的工艺，浇筑第一天实验组节水体积24.5％。需要说明的是，本发明改进的装置也可使用乙二醇溶液等作为冷却液。

优选的实施例，内置管3在混凝土内呈蛇形排布，外置管4在混凝土上表面呈蛇形排布，冷却水槽1、热水槽2内置管3的出液口位于同一侧。“蛇形分布”增大与混凝土的接触面积，提高内置管3降温效率和外置管4的升温效率。

优选的实施例，冷却水槽1上还安装有加热装置13，加热装置13与控制器8电连接，加热装置13可以是加热板或者加热管，当温度C1≤5℃，则控制器8控制加热装置13对冷却水槽1加热，当温度C1＞5℃，所述控制器8控制加热装置13停止加热。防止冷却液温度过低对混凝土造成的影响。

优选的实施例，冷却水槽1、液位计11、冷却水槽温度传感器12、加热装置13组成冷却单元，热水槽2、制冷装置21、热水槽液体温度传感器22、控制器8、流通管7、回流泵71组成热液单元，外置管4、水流阀门6、管路温度传感器41组成外置单元；当冷却工作结束后，分别拆掉成冷却单元、热液单元、外置单元和提升泵5。分单元拆卸装置，快速、易运输、易保存。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种大体积混凝土施工的循环液自动控温工艺，其特征在于，对冷却水装置结构进行改进，实现循环液自动控温；

改进的冷却水装置结构如下：包括冷却水槽(1)、热水槽(2)和至少一个管路单元，所述管路单元包括内置管(3)和外置管(4)，所述内置管(3)的管体能预埋在混凝土内，且所述内置管(3)的进液口延伸至所述冷却水槽(1)内底部，所述内置管(3)的出液口能向上延伸至位于混凝土上表面，所述外置管(4)用于放置在混凝土上表面，且所述外置管(4)的进液口与所述内置管(3)的出液口连通，所述外置管(4)的出液口延伸至所述热水槽(2)内底部，所述内置管(3)的进液口处、位于所述冷却水槽(1)上安装有提升泵(5)，所述外置管(4)的出液口处安装有水流阀门(6)；

所述热水槽(2)的下端与所述冷却水槽(1)的上端之间连通有流通管(7)，所述流通管(7)上安装有回流泵(71)，所述冷却水槽(1)内壁上安装有用于测量所述冷却水槽(1)内液面高度的液位计(11)，所述热水槽(2)上安装有控制器(8)、总开关以及用于对所述热水槽(2)内液体降温的制冷装置(21)，所述外置管(4)的出液口处安装有管路温度传感器(41)，所述冷却水槽(1)内壁上安装有冷却水槽温度传感器(12)，所述热水槽(2)内壁上安装有热水槽液体温度传感器(22)；所述液位计(11)、所述冷却水槽温度传感器(12)、所述制冷装置(21)、所述管路温度传感器(41)、所述热水槽液体温度传感器(22)、所述提升泵(5)、所述水流阀门(6)、所述回流泵(71)分别与所述控制器(8)电连接，所述控制器(8)上还电连接有总开关；

进行大体积混凝土施工时，按以下工艺步骤进行：按照所述改进的冷却水装置结构连接好各部件，冷却水槽(1)内填充至少3/4体积的冷却液，然后浇筑混凝土并使混凝土将所述内置管(3)包埋且将所述外置管(4)露于混凝土上表面；待浇筑工作完成后，手动开启总开关，所述控制器(8)通电，并控制开启所述提升泵(5)和所述水流阀门(6)，使冷却液从所述冷却水槽(1)依次流向所述内置管(3)和所述外置管(4)并最终流向所述热水槽(2)，所述热水槽(2)内的液体自然冷却；

所述液位计(11)用于测量冷却水槽(1)内液面高度，并将高度数据传输给所述控制器(8)，当冷却水槽(1)内液面下降至一定高度时，所述控制器(8)控制开启回流泵(71)，使热水槽(2)内的水流入冷却水槽(1)内，完成了冷却液循环；

所述冷却水槽温度传感器(12)用于测量所述冷却水槽(1)内液体温度C1，并将液体温度C1数据传输给所述控制器(8)，所述管路温度传感器(41)用于测量所述外置管(4)出液的温度C2，并将液体温度C2数据传输给所述控制器(8)，当所述控制器(8)收到的C2与C1之间的差值≤25℃，则所述控制器(8)控制水流阀门(6)和所述提升泵(5)关闭，停止冷却；所述热水槽液体温度传感器(22)用于测量所述热水槽(2)内液体温度C3，并将液体温度C3数据传输给所述控制器(8)，当所述控制器(8)收到的C3与C1之间的差值≥15℃，则所述控制器(8)控制所述制冷装置(21)对所述热水槽(2)进行制冷，当C3与C1之间的差值＜15℃则所述控制器(8)控制所述制冷装置(21)停止制冷。

2.根据权利要求1所述的大体积混凝土施工的循环液自动控温工艺，其特征在于，所述内置管(3)在混凝土内呈蛇形排布，所述外置管(4)在混凝土上表面呈蛇形排布，所述冷却水槽(1)、所述热水槽(2)、所述内置管(3)的出液口位于同一侧。

3.根据权利要求2所述的大体积混凝土施工的循环液自动控温工艺，其特征在于，所述大体积混凝土施工的混凝土体积为1000-10000立方米。

4.根据权利要求1所述的大体积混凝土施工的循环液自动控温工艺，其特征在于，所述冷却水槽(1)上还安装有加热装置(13)，所述加热装置(13)与所述控制器(8)电连接，当温度C1≤5℃，则所述控制器(8)控制加热装置(13)对冷却水槽(1)加热，当温度C1＞5℃，所述控制器(8)控制加热装置(13)停止加热。

5.根据权利要求4所述的大体积混凝土施工的循环液自动控温工艺，其特征在于，所述冷却水槽(1)、所述液位计(11)、所述冷却水槽温度传感器(12)、所述加热装置(13)组成冷却单元，所述热水槽(2)、所述制冷装置(21)、所述热水槽液体温度传感器(22)、所述控制器(8)、所述流通管(7)、所述回流泵(71)组成热液单元，所述外置管(4)、所述水流阀门(6)、所述管路温度传感器(41)组成外置单元；当冷却工作结束后，分别拆掉成冷却单元、热液单元、外置单元和提升泵(5)。

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