CN112609819A - 一种混凝土构件及其温度控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混凝土构件及其温度控制方法，其中混凝土构件包括混凝土构件本体以及设于混凝土构件本体内部的热良导体传热网，所述热良导体传热网自混凝土构件本体的中心向表层延伸；混凝土构件的温度控制方法包括步骤：用仿真计算手段得到热良导体传热网的构造、尺寸以及一次浇筑的混凝土构件范围；将热良导体传热网嵌入钢筋网内，并按照设定的位置进行固定；浇筑混凝土成型。本发明通过在混凝土构件本体内部设置热良导体传热网，促进内部水化热向表层的传导，既降低内部达到的最高温度，又降低内外温差，实施方便且实施后无需额外控制。
Description
技术领域
本发明属于混凝土结构工程技术领域，具体涉及一种混凝土构件及其温度控制方法。
背景技术
温度裂缝是混凝土（尤其是大体积混凝土）施工及运行过程中存在的普遍问题。混凝土水化放热较大，但混凝土本身是热的不良导体，导致热量蓄积内部造成内外温差较大，进而造成温度应力与温度裂缝问题。温度裂缝严重影响结构的整体性和耐久性。如何简便有效控制混凝土温度，防止温度裂缝是人们一直探索的重要问题。
在材料、结构、环境确定的条件下，施工过程中实施温度控制措施成为混凝土温控防裂的主要选择。目前常用的混凝土温度控制方法包括通过预冷原料降低入仓温度、表面保温、水管冷却等。这些混凝土温度控制方法主要继承自水工大体积混凝土温度控制方法。由于水工大体积混凝土的重要性和巨大投入，其施工过程中的温控措施大多可以严格有效执行，进而获得较好的防裂效果，但这严重依赖专业人员的现场监督指导以及配套温控设施的精确控制，例如：水管冷却、表面保温等方法具有很强的适时合理性，实施步骤、时间、用量等需严格适时控制方能奏效，这在增加费用同时，也大大提高了实施难度。这样的成本和条件，使这些方法实际难以适应一般的混凝土结构工程。
一般的混凝土结构工程中，涉及大量以墙或板为主要形式的混凝土结构或构件，如水闸、渡槽、隧道、地下室墙等。这些结构或构件相对较薄，但往往沿一个方向延伸很长。虽然具有宽广的外露散热面，但由于混凝土导热性能不佳且往往应用强度等级较高的混凝土，存在较高的内部最高温度和内外温差。而现有温度控制方法实施的成本与复杂性严重阻碍了其在实际工程中的实施。温度裂缝问题仍然普遍存在于以此类结构或构件为代表的各类混凝土结构工程中。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种混凝土构件及其温度控制方法，通过在混凝土构件本体内部设置热良导体传热网，促进内部水化热向表层的传导，既降低内部达到的最高温度，又降低内外温差，实施方便且实施后无需额外控制。
本发明提供了如下的技术方案：
一种混凝土构件，包括混凝土构件本体以及设于混凝土构件本体内部的热良导体传热网，所述热良导体传热网自混凝土构件本体的中心向表层延伸。
优选的，所述混凝土构件本体包括表层钢筋网以及与钢筋网浇筑于一体的混凝土。
优选的，所述热良导体传热网与钢筋网之间固定连接，连接方式为焊接、铁丝绑扎、螺栓或金属卡扣中的一种。
优选的，所述混凝土构件本体具有墙或板的形式，厚度不大于3m。
一种混凝土构件的温度控制方法，包括以下步骤：
用仿真计算手段得到热良导体传热网的构造、尺寸以及一次浇筑的混凝土构件范围；
将热良导体传热网嵌入钢筋网内，并按照设定的位置进行固定；
浇筑混凝土成型，混凝土水化热通过热良导体传热网快速传出，降低内部达到的最高温度，同时能够提升混凝土构件的表层温度，减小混凝土构件内部与表层的温差，降低温度应力。
优选的，所述混凝土构件浇筑过程中使用金属模板。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）本发明充分利用了混凝土构件的宽广自然散热面，并通过设计适当的热良导体传热网，将内部水化热引导至宽广自然散热面，以此加速内部热量的散失并降低内部达到的最高温度，充分利用混凝土构件本身有利散热的特点，可有效降低本发明实施的难度与成本；
（2）本发明既能降低混凝土构件内部达到的最高温度，又可借内部热量提升表层温度，降低内部与表层的温差，防止温度裂缝；
（3）本发明在实施后，无需再进行额外控制，大大减小了实施难度和成本，利于在实际工程中的广泛应用。
附图说明
图1是具有墙或板形式的混凝土构件的外部结构示意图；
图2是浇筑时混凝土构件的内部结构示意图；
图3是实施例1中混凝土构件及其内部热良导体传热网的结构示意图；
图4是实施例1中有热良导体传热网混凝土构件与传统无热良导体传热网混凝土构件的中心温度变化图；
图5是实施例2中混凝土构件及其内部热良导体传热网的结构示意图；
图6是实施例2中有热良导体传热网混凝土构件与传统无热良导体传热网混凝土构件的中心温度及表层温度变化图；
图中标记为：1、大散热面；2、小散热面；3、热良导体传热网；4、钢筋网；5、金属模板；6、混凝土。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图中所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1
本实施例提供一种混凝土构件的温度控制方法，如图1所示，本发明尤其适用的具有墙或板形式的混凝土构件，此类构件具有以大散热面1为代表的宽广的自然散热面，以及以小散热面2为代表的其它散热面。具体的，包括以下步骤：
步骤一、用仿真计算手段，针对混凝土构件进行热良导体传热网的设计和后浇带设置距离的确定，以实现节约用材和降低内部最高温度的双重目标，得到热良导体传热网的具体构造和尺寸，以及一次浇筑的混凝土构件范围，热良导体传热网要保证构件内部与表层钢筋网有必要的金属连接，使热量得以由内至外快速传导，但不限定具体构造和尺寸。
步骤二、混凝土构件浇筑前，应进行常规的钢筋工程和模板工程。如图2所示，安装金属模板5，以在混凝土浇筑后增强混凝土水化热经大散热面1和模板5向外部散发；钢筋工程将完成构件表层附近的常规钢筋网4的布置；在钢筋工程实施过程中，进行热良导体传热网3的制作和安放，以使热良导体传热网3嵌入常规的钢筋网4内，并通过铁丝绑扎形式牢靠固定在设定的位置。
步骤三、浇筑混凝土6成型，按施工要求在达到规定龄期后拆除金属模板。混凝土水化热通过热良导体传热网快速传出，降低内部达到的最高温度，同时，内部热量经热良导体传热网传至表层，实现借内部热量提升混凝土构件的表层温度，减小混凝土构件内部与表层的温差，降低温度应力，防止温度裂缝。
如图2和3所示，本实施例的混凝土构件为一长20m、高6m、厚2m的混凝土墙。混凝土构件的结构包括混凝土构件本体以及设于混凝土构件本体内部的四层钢热良导体传热网3，热良导体传热网3自混凝土构件本体的中心向表层延伸。混凝土构件本体包括表层的钢筋网4以及与钢筋网4浇筑于一体的混凝土6。热良导体传热网3与钢筋网4之间固定连接，连接方式为铁丝绑扎。混凝土构件浇筑过程中使用的金属模板为铝合金模板，所有表面为自然散热。
本实施例混凝土构件中心温度与传统无热良导体传热网混凝土构件的中心温度变化如图4所示。由图可知，本实施例的混凝土构件内部最高温度显著降低，本发明方法实施后无需额外控制，将持续发挥降低内部温度和内表温差的作用，因此可简便有效的减小温度应力，防止温度裂缝。
实施例2
本实施例提供一种混凝土构件的温度控制方法，如图5所示，与实施例1相比，不同之处在于，本实施例的混凝土构件为一长宽高均为1m的混凝土立方块，表层布有常规的钢筋网4，内部设置了连接并固定于钢筋网4的铝合金热良导体传热网3，金属模板使用钢模板，所有表面自然散热。
本实施例混凝土构件中心温度及表层温度与传统无热良导体传热网混凝土构件的中心温度及表层温度变化如图6所示。由图可知，虽然本实施例的混凝土构件较小，但仍可明显看出，混凝土构件内部最高温度降低，且表层温度升高。本发明方法实施后无需额外控制，将持续发挥降低内部温度和内表温差的作用，因此可简便有效的减小温度应力，防止温度裂缝，内部热良导体传热网与表层钢筋网配合，可进一步提升本发明方法的效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种混凝土构件，其特征在于，包括混凝土构件本体以及设于混凝土构件本体内部的热良导体传热网，所述热良导体传热网自混凝土构件本体的中心向表层延伸。
2.根据权利要求1所述的混凝土构件，其特征在于，所述混凝土构件本体包括表层钢筋网以及与钢筋网浇筑于一体的混凝土。
3.根据权利要求2所述的混凝土构件，其特征在于，所述热良导体传热网与钢筋网之间固定连接，连接方式为焊接、铁丝绑扎、螺栓或金属卡扣中的一种。
4.根据权利要求1所述的混凝土构件，其特征在于，所述混凝土构件本体具有墙或板的形式，厚度不大于3m。
5.一种混凝土构件的温度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
用仿真计算手段得到热良导体传热网的构造、尺寸以及一次浇筑的混凝土构件范围；
将热良导体传热网嵌入钢筋网内，并按照设定的位置进行固定；
浇筑混凝土成型，混凝土水化热通过热良导体传热网快速传出，降低内部达到的最高温度，同时能够提升混凝土构件的表层温度，减小混凝土构件内部与表层的温差，降低温度应力。
6.根据权利要求5所述的混凝土构件的温度控制方法，其特征在于，所述混凝土构件浇筑过程中使用金属模板。
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