CN110820747B - 一种混凝土仓内温差控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混凝土仓内温差控制方法，包括：S1、基于仿真计算及材料试验确定混凝土仓内温度梯度控制标准；S2、基于混凝土仓的方量和配管率要求确定所埋冷却水管的总量；S3、按混凝土级配、仓形状，对混凝土仓进行分区；S4、按照分区布设温度测点，并安装冷却水管，建立混凝土温度测点与冷却水管的对应关系；S5、计算温度测点间的最大距离，与仓内温度梯度控制标准相乘，得到仓内温差控制标准；S6、基于仓内温差控制标准和混凝土仓目标温控曲线设定各分区温度测点目标控温曲线；S7、分区调控通水冷却措施。通过“先控制后平均”的方法，可个性化调控混凝土仓内温差，有利于降低由于混凝土仓内温差过大引起的开裂风险。

Description

一种混凝土仓内温差控制方法

技术领域

本发明涉及建筑技术领域，具体为一种混凝土仓内温差控制方法。

背景技术

施工期温度应力过大是混凝土结构开裂的重要原因之一。人工通水冷却法已成为大体积混凝土坝施工中不可缺少的一项关键温控防裂措施。近年来，通水冷却已经逐步由传统的人工模式逐步向自动化、智能化的方向迈进，温控更加及时、精准、高效，得到了广泛应用。大体积混凝土结构由于体积较大，通常会分层分块浇筑，混凝土仓是混凝土浇筑的单元工程，混凝土仓本身通常仍是大体积混凝土结构，其内部温差过大会造成较大的温度应力，造成开裂，影响整体结构安全。因此有必要对混凝土仓内温差进行控制。

现有技术中，中国专利公开号为CN102720364A提出了一种大体积混凝土施工的自动控温工艺，包括以下步骤： A)按温控方案布设温度测点，安装冷却循环水管，并将温感元件、流量控制器、储水箱加热散热控制器等联接到温控系统；B)模拟输入入模温度、最高温度上限及冷却管标准流量等恒定数据，测试各组件是否正常工作，冷却管有无漏水，调试温控系统；C)混凝土浇筑开始，输入入模温度、最高温度上限及冷却管标准流量等恒定数据，观察系统显示数据并维护系统运作的正常性；若有混凝土表面温度超限报警代码出现，则通过混凝土表面覆盖等措施解决；D)温控施工完成，归纳总结系统记录数据形成温控施工质量报告。

文献《小湾水电站建设中的几个技术难题》中，马洪琪提到了小湾水电站在温控施工过程中，早期沿坝体厚度方向从上游到下游形成了三个不同的封拱温度，实施时采用了先上游后下游的三个分区不同步二期冷却，在界面上形成了较大的温度梯度，后期总结经验教训，取消了二期冷却同高程的三个分区，采用同一封拱温度，降低了开裂风险，坝体后续未发现裂缝。

混凝土仓内温度的控制主要通过预埋冷却水管，通过通水冷却进行控制，为控制好仓内温差，冷却水管的分区布置十分关键，为实现对混凝土仓内温度分布的精细化控制，需要结合有限单元的思想，对混凝土仓进行精细化的分区设计，建立冷却水管（控制手段）与温度测点（控制目标）之间的对应关系，为实现混凝土仓内温度分布的精准调控奠定基础条件，再利用目前已经得到广泛应用的智能通水温控系统等现有技术（参见已有专利CN102852145 B），仓内温差可以得到有效控制，大大降低开裂风险。

当对一个由许多个单元组成的整体进行控制时，如只对整体某项指标的平均值进行控制，则可能各单元指标值的离散性较强，极差、方差较大，整体的不均匀性很大，为解决这一问题，可采用先单元精准控制，再取平均的方法，可显著提高整体控制的均匀性和单元指标符合率。以仓内温差为例，目前现有技术主要关注混凝土仓整体的温度控制，缺乏系统的精准调控混凝土仓内温度分布，缩小仓内温差的方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种混凝土仓内温差控制方法，解决了大体积混凝土通水冷却过程中混凝土仓内温差过大的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种混凝土仓内温差控制方法，具体包括以下步骤：

S1、基于仿真计算及材料试验确定混凝土仓内温度梯度控制标准，仓内温度梯度具体指单位距离的温度变化，单位℃/m；

S2、基于混凝土仓的方量和配管率要求确定所埋冷却水管的总量，所述配管率是指单位体积混凝土埋入冷却水管的体积；

S3、按混凝土级配、仓形状，对混凝土仓进行分区；

S4、按照分区布设温度测点，并安装冷却水管，建立混凝土温度测点与冷却水管的对应关系；

S5、计算温度测点间的最大距离，与仓内温度梯度控制标准相乘，得到仓内温差控制标准；

S6、基于仓内温差控制标准和混凝土仓目标温控曲线设定各分区温度测点目标控温曲线；

S7、分区调控通水冷却措施，使各分区混凝土温度测点的温度精准追踪各分区温度测点目标控温曲线，计算混凝土仓所有温度测点的平均温度。

优选的，所述步骤S1中仓内温度梯度控制标准因工程而异，由设计单位给出。

优选的，所述步骤S2中配管率与仓内温度梯度控制标准相关联，仓内温度梯度控制标准越严，配管率相应要求越大。

优选的，所述步骤S3、S4中分区为仓内温度控制的最小单元，通过调整各分区冷却水管内的水温、流量，可控制分区内温度测点的读数。

优选的，所述步骤S5中仓内温差指的是混凝土仓内温度测点读数的极差，反映了混凝土仓温度分布的均匀程度。

优选的，所述步骤S6中混凝土仓目标温控曲线指的是混凝土仓整体平均温度的预期变化过程，由设计单位给出，仓内温差越小越好，使各分区温度测点目标控温曲线与仓目标温控曲线保持一致。

优选的，所述步骤S7中分区调控通水冷却措施，使各分区混凝土温度测点的温度精准追踪各分区温度测点目标控温曲线基于智能通水温控系统。

优选的，所述步骤S7中混凝土仓的平均温度

，式中

为各温度测点的温度值，n为混凝土仓内温度测点的数量，同时也是仓内冷却水管分区的数量。

本发明提供了一种混凝土仓内温差控制方法，其有益效果包括：

（1）细化了仓内温度梯度、仓内温差、配管率等概念及其应用过程，规范了混凝土仓内温控施工；

（2）对混凝土仓进行细化分区，建立温度测点与冷却水管的对应关系，可实现更加个性化的仓内温度调控；

（3）通过采用“先分区调控再整仓求平均”的方法，使得在混凝土仓平均温度满足温控要求的基础上，各分区的测点温度也满足温控要求，减小了仓内温度梯度，仓内温度分布更均匀，降低了开裂风险。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为本发明实施例中冷却水管与温度测点分区设计图；

图3为本发明实施例中混凝土仓及各温度测点的温度曲线图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参阅图1，本发明实施例提供一种技术方案：一种混凝土仓内温差控制方法，具体包括以下步骤：

S1、基于仿真计算及材料试验确定混凝土仓内温度梯度控制标准，仓内温度梯度具体指单位距离的温度变化，单位℃/m；以水利工程高拱坝为例，基于目前在建的乌东德、白鹤滩工程温控实践，混凝土坝仓内温度梯度一般不大于0.2℃/m。

S2、基于混凝土仓的方量和配管率要求确定所埋冷却水管的总量；如乌东德、白鹤滩等工程温控实践，仓内管路配管率不宜低于3‱，陡坡坝段不宜低于5‱。

S3、按混凝土级配、仓形状，对混凝土仓进行分区；

S4、按照分区布设温度测点，并安装冷却水管，建立混凝土温度测点与冷却水管的对应关系；见图2，该混凝土仓分为三个区，各分区分别埋设有一支混凝土温度计和一根冷却水管；

S5、计算温度测点间的最大距离，与仓内温度梯度控制标准相乘，得到仓内温差控制标准；如乌东德、白鹤滩工程温控实践，当仓内埋设三个温度测点时，混凝土坝仓内温差一般要求控制在3℃以内；

S6、基于仓内温差控制标准和混凝土仓目标温控曲线设定各分区温度测点目标控温曲线；因为温差越小引起的温度应力越小，在实际温控过程中各温度测点目标温控曲线与仓整体目标温控曲线是保持一致的，见图3，如图为某一仓的目标温控曲线及各温度测点的实际温度曲线。

S7、分区调控通水冷却措施，使各分区混凝土温度测点的温度精准追踪各分区温度测点目标控温曲线，计算混凝土仓所有温度测点的平均温度。具体实现技术手段可参见已有专利“在建大坝混凝土智能温度控制方法及系统”（CN 102852145 B）。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种混凝土仓内温差控制方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

S1、基于仿真计算及材料试验确定混凝土仓内温度梯度控制标准，仓内温度梯度具体指单位距离的温度变化，单位℃/m；

S2、基于混凝土仓的方量和配管率要求确定所埋冷却水管的总量，所述配管率是指单位体积混凝土埋入冷却水管的体积；

S3、按混凝土级配、仓形状，对混凝土仓进行分区；

S4、按照分区布设温度测点，并安装冷却水管，建立混凝土温度测点与冷却水管的对应关系；

S5、计算温度测点间的最大距离，与仓内温度梯度控制标准相乘，得到仓内温差控制标准；

S6、基于仓内温差控制标准和混凝土仓目标温控曲线设定各分区温度测点目标控温曲线；

S7、分区调控通水冷却措施，使各分区混凝土温度测点的温度精准追踪各分区温度测点目标控温曲线，计算混凝土仓所有温度测点的平均温度。

2.根据权利要求1所述的一种混凝土仓内温差控制方法，其特征在于：所述步骤S1中仓内温度梯度控制标准因工程而异，由设计单位给出。

3.根据权利要求1所述的一种混凝土仓内温差控制方法，其特征在于：所述步骤S2中配管率与仓内温度梯度控制标准相关联，仓内温度梯度控制标准越严，配管率相应要求越大。

4.根据权利要求1所述的一种混凝土仓内温差控制方法，其特征在于：所述步骤S3、S4中分区为仓内温度控制的最小单元，通过调整各分区冷却水管内的水温、流量，可控制分区内温度测点的读数。

5.根据权利要求1所述的一种混凝土仓内温差控制方法，其特征在于：所述步骤S5中仓内温差指的是混凝土仓内温度测点读数的极差，反映了混凝土仓温度分布的均匀程度。

6.根据权利要求1所述的一种混凝土仓内温差控制方法，其特征在于：所述步骤S6中混凝土仓目标温控曲线指的是混凝土仓整体平均温度的预期变化过程，由设计单位给出，仓内温差越小越好，使各分区温度测点目标控温曲线与仓目标温控曲线保持一致。

7.根据权利要求1所述的一种混凝土仓内温差控制方法，其特征在于：所述步骤S7中分区调控通水冷却措施，使各分区混凝土温度测点的温度精准追踪各分区温度测点目标控温曲线基于智能通水温控系统。

8.根据权利要求1所述的一种混凝土仓内温差控制方法，其特征在于：所述步骤S7中混凝土仓的平均温度

，式中

为各温度测点的温度值，n为混凝土仓内温度测点的数量，同时也是仓内冷却水管分区的数量。

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