CN110053147A - 一种用于减少混凝土结构裂缝的钢模板-冷却水管综合温控装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于减少混凝土结构裂缝的钢模板‑冷却水管综合温控装置，其包括冷却水管、埋入式温度传感器、智能冷水机、数字温度计、数据采集仪、控制服务器、无纸记录仪、数字流量计、电动水阀、冷风机、智能开关、附着式温度传感器和钢模板，该装置通过附着式温度传感器和埋入式温度传感器检测浇筑的混凝土试块内外的温度和温差，并将数据传送给控制服务器，通过控制服务器控制智能冷水机和冷风机的启闭控制浇筑的混凝土试块的内外温度，保证混凝土内外表面温差保持在合理温度区间内，最大限度的减少了由于温差导致的温度裂缝。

Description

一种用于减少混凝土结构裂缝的钢模板-冷却水管综合温控 装置

技术领域

本发明涉及混凝土构筑物的施工领域，具体涉及一种用于减少混凝土结构裂缝的钢模板-冷却水管综合温控装置。

背景技术

混凝土在凝结硬化过程中，会释放出大量的水化热，由于混凝土构筑物的体积较大，导致大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发，导致混凝土内部温度急剧上升，而混凝土外表面散热较快，这样就形成内外较大的温差。另外，混凝土导热系数小，温度传递速度较慢，受季节温度交替变化或昼夜温差影响，容易导致混凝土结构内外面产生温差。混凝土结构表面或内部发生温度变化时，混凝土将发生变形，当变形受到自身或外部条件约束时，在结构内部就会产生拉应力，当拉应力超过混凝土抗拉强度时，混凝土就会产生温度裂缝。

温度裂缝是混凝土裂缝中比较常见的类型之一，也是施工中需要重点防治的裂缝类型。大体积混凝土在浇筑过程中，由于内部与外部温差过大，容易在混凝土表面产生较大拉应力，当这种拉应力超过混凝土抗拉强度时，就会出现温度裂缝。此种裂缝大多是贯穿性裂缝,且较深，直接影响结构的整体强度和刚度，给构筑物的使用寿命和外观美观性带来较大的影响。

基于混凝土内外表面温差过大产生的温度裂缝，施工中常见的预防措施是在混凝土浇筑过程中单一的通冷却水来降低混凝土内部的温度，或者是在浇筑完成后在模板外表面撒水降温，这种方法在一定程度上会降低混凝土内部温度或外部温度，但没有从根本上解决大体积混凝土在凝结硬化过程中温差过大的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有降温装置的不足，提供一种用于减少混凝土结构裂缝的钢模板-冷却水管综合温控装置，该装置将混凝土钢模板和内部冷却水管相结合，根据温差大小自动调节温度，从而有效地减少了温度裂缝的产生。具体技术方案如下：

一种用于减少混凝土结构裂缝的钢模板-冷却水管综合温控装置，其特征在于，该装置包括冷却水管、埋入式温度传感器、智能冷水机、数字温度计、数据采集仪、控制服务器、无纸记录仪、数字流量计、电动水阀、冷风机、智能开关、附着式温度传感器和钢模板，所述的埋入式温度传感器和冷却水管埋入浇筑的混凝土试块中，所述的钢模板固定在所述的浇筑的混凝土试块外表面，所述的附着式温度传感器固定在所述的钢模板外表面，所述的冷却水管的两端与所述的智能冷水机连通，且进出水端均依次接入电动水阀、数字流量计、数字温度计，所述的数字流量计、数字温度计均与所述的数据采集仪，所述的附着式温度传感器和埋入式温度传感器均与所述的无纸记录仪连接，所述的数据采集仪、所述的无纸记录仪、电动水阀、智能冷水机均与所述的控制服务器连接，所述的冷风机通过所述的智能开关也与所述的控制服务器连接；通过所述的附着式温度传感器和埋入式温度传感器检测浇筑的混凝土试块内外的温度和温差，并将数据传送给所述的控制服务器，通过控制服务器控制所述的智能冷水机和冷风机的启闭控制浇筑的混凝土试块的内外温度。

进一步地，所述的冷却水管采用DN25无缝钢管。

进一步地，所述的智能冷水机包括冷却水供给箱、压力泵和热源机。

进一步地，所述的智能冷水机为型号为CW5200的智能冷水机。

进一步地，所述的冷却水管埋入所述的浇筑的混凝土试块中的部分为单排S型布置，且接头处采用橡胶弯管进行连接。

本发明的有益效果如下：

本发明的用于减少混凝土结构裂缝的钢模板-冷却水管综合温控装置，采用内外两套温控装置，共同控制混凝土试块内外表面的温度，通过内外调控在降低整体温度的同时始终保持整体适当的温差，进而最大限度的减少了由于温差过大导致混凝土开裂的问题。

附图说明

图1为钢模板-冷却水管综合温控装置的结构示意图；

图2为钢模板-冷却水管综合温控装置内部冷却水管水平投影图；

图3为钢模板与混凝土内部冷却水管综合温控装置流程图；

图4为本实施例中混凝土腹板核心最高温度对比图；

图5为本实施例中混凝土整体温差对比图；

图示中：1-降温测试块体，2-冷却水管，3-埋入式温度传感器，4-智能冷水机，5-数字温度计，6-数据采集仪，7-控制服务器，8-数据连接线，9-无纸记录仪，10-数字流量计，11-电动水阀，12-冷风机，13-智能开关，14-附着式温度传感器，15-钢模板，16-养护房，17-接头，18-不锈钢钢管，19-固定卡子。

具体实施方式

下面根据附图和优选实施例详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例：以某下穿铁路框架桥涵实际施工为例。

下穿铁路桥涵是节点控制性工程，箱涵总长33.5m，高7.5m，宽8.5m，

顶板厚40cm，边墙厚50cm，底板厚45cm，上倒角60×20cm，下倒角20×20cm，采用C40混凝土，抗渗等级为P8，采用传统的施工工艺，出现了很多温度裂缝。

本实施例中，如图1所示，一种用于减少混凝土结构裂缝的钢模板-冷却水管综合温控装置，包括冷却水管2、埋入式温度传感器3、智能冷水机4、数字温度计5、数据采集仪6、控制服务器7、数据连接线8、无纸记录仪9、数字流量计10、电动水阀11、冷风机12、智能开关13、附着式温度传感器14、钢模板15，其中，降温测试块体1为浇筑的混凝土试块，埋入式温度传感器3和冷却水管2埋入浇筑的混凝土试块中，钢模板15固定在浇筑的混凝土试块外表面，附着式温度传感器14固定在钢模板15外表面，冷却水管2的两端与智能冷水机4连通，且进出水端均依次接入电动水阀11、数字流量计10、数字温度计5，数字流量计10、数字温度计5均与数据采集仪6，附着式温度传感器14和埋入式温度传感器3均与无纸记录仪9连接，数据采集仪6、无纸记录仪9、电动水阀11、智能冷水机4均与控制服务器7连接，冷风机12通过智能开关13也与控制服务器7连接。

如图3所示，上述装置中，降温测试块体1在凝结硬化过程中产生大量水化热，混凝土内部温度迅速上升，埋入式温度传感器3实时监测降温测试块体1内部温度并传输到无纸记录仪9，无纸记录仪9将接收到的数据实时传输到控制服务器7，控制服务器7向智能冷水机4发出指令启动智能冷水机4，同时向电动水阀11发出指令开启电动水阀11并调节冷却水管进出口的水流量，智能冷水机4根据控制服务器7发出的指令通过冷却水管2向降温测试块体1内通入合适温度的冷却水。附着式温度传感器14实时监测降温测试块体1外表面的温度，并将数据传输到无纸记录仪9，无纸记录仪9将接收到的数据实时传输到控制服务器7，控制服务器7根据接收到的无纸记录仪9温度数据决定是否向智能开关发出指令启动冷风机12，当控制服务器7接收到的混凝土试块内外表面的温度差超过10℃时，向智能开关13发出指令启动冷风机12。通过内外两套温控装置对混凝土试块内外表面的温度做到精准控制，有效降低了整体温度，并保持整体温差在合理区间范围内。

上述装置中，数字温度计5安装在冷却水管2进出口端并与数据采集仪6连接，实时监测冷却水管内进出口端的水温，并将数据传输到数据采集仪6，控制服务器7根据无纸记录仪9和数据采集仪6传输的数据向智能冷水机4发出指令实时调整冷却水管2内的水温。

上述装置中，数字流量计10安装在冷却水管2进出口端并与数据采集仪6连接，实时监测冷却水管2内的水流量，控制服务器7根据无纸记录仪9和数据采集仪6传输的数据向智能冷水机4发出指令实时调整冷却水管2内的水流量。

为了满足较高的导热系数、较高的强度以及在灌注及振捣混凝土时水管不被破坏，冷却水管采用DN25的无缝钢管18。如图2所示，冷却水管在混凝土试块中采取单排S型居中布置，间距为1米，冷却水管安装在纵向主筋下部，接头处采用一寸的橡胶弯管17连接冷却水管，橡胶弯管与冷却钢管用三道固定卡子19固定保证接头不漏水。冷却水管的总长一般控制在200m--250m之间。循环用的冷却水采用型号为CW5200的智能冷水机，冷水机与电动水阀连接，实时控制水管的流量。

进一步，还可以为本发明的钢模板-冷却水管综合温控装置搭建养护房，养护房的搭建为混凝土养护提供了相对恒定的外部环境，尽量减少外部环境温度的变化对混凝土凝结硬化造成的影响。养护房的骨架采用方管搭设，不同截面的方管套接用螺栓固定，根据预制构筑物尺寸灵活调整养护房尺寸做到不浪费材料，不影响施工工作面，养护房的遮盖物采用粗帆布，具有良好的防水功能和遮阳功能，既经济又实惠。

如图4所示，为本实施例中混凝土腹板核心最高温度对比图，从图中可以看出，在未采用本装置时腹板核心最高温度达到55℃，使用钢模板和混凝土综合温控装置以后，腹板核心温度降低到28℃左右，降温效率达49.1％，对混凝土温度的降低发挥了明显效果。

如图5所示，为本实施例中混凝土整体温差对比图，在使用本装置以后，混凝土的整体温差也降低了。最高温差在10℃以内，最大限度的保证了混凝土由于温差而导致温度裂缝的产生。

本领域普通技术人员可以理解，以上所述仅为发明的优选实例而已，并不用于限制发明，尽管参照前述实例对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在发明的精神和原则之内，所做的修改、等同替换等均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于减少混凝土结构裂缝的钢模板-冷却水管综合温控装置，其特征在于，该装置包括冷却水管(2)、埋入式温度传感器(3)、智能冷水机(4)、数字温度计(5)、数据采集仪(6)、控制服务器(7)、无纸记录仪(9)、数字流量计(10)、电动水阀(11)、冷风机(12)、智能开关(13)、附着式温度传感器(14)和钢模板(15)，所述的埋入式温度传感器(3)和冷却水管(2)埋入浇筑的混凝土试块中，所述的钢模板(15)固定在所述的浇筑的混凝土试块外表面，所述的附着式温度传感器(14)固定在所述的钢模板(15)外表面，所述的冷却水管(2)的两端与所述的智能冷水机(4)连通，且进出水端均依次接入电动水阀(11)、数字流量计(10)、数字温度计(5)，所述的数字流量计(10)、数字温度计(5)均与所述的数据采集仪(6)，所述的附着式温度传感器(14)和埋入式温度传感器(3)均与所述的无纸记录仪(9)连接，所述的数据采集仪(6)、所述的无纸记录仪(9)、电动水阀(11)、智能冷水机(4)均与所述的控制服务器(7)连接，所述的冷风机(12)通过所述的智能开关(13)也与所述的控制服务器(7)连接；通过所述的附着式温度传感器(14)和埋入式温度传感器(3)检测浇筑的混凝土试块内外的温度和温差，并将数据传送给所述的控制服务器(7)，通过控制服务器(7)控制所述的智能冷水机(4)和冷风机(12)的启闭控制浇筑的混凝土试块的内外温度。

2.根据权利要求1所述的用于减少混凝土结构裂的钢模板-冷却水管综合温控装置，其特征在于，所述的冷却水管(2)采用DN25无缝钢管。

3.根据权利要求1所述的用于减少混凝土结构裂缝的钢模板-冷却水管综合温控装置，其特征在于，所述的智能冷水机(4)包括冷却水供给箱、压力泵和热源机。

4.根据权利要求1所述的用于减少混凝土结构裂缝的钢模板-冷却水管综合温控装置，其特征在于，所述的智能冷水机(4)为型号为CW5200的智能冷水机。

5.根据权利要求1所述的用于减少混凝土结构裂缝的钢模板-冷却水管综合温控装置，其特征在于，所述的冷却水管(2)埋入所述的浇筑的混凝土试块中的部分为单排S型布置，且接头处采用橡胶弯管(17)进行连接。