CN113342086A - 大体积混凝土温控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大体积混凝土温控系统，包括待冷却大体积混凝土结构，在该待冷却大体积混凝土结构中设置多层联通冷却水管，并在内部埋置温差智能控制系统；该温差智能控制系统包括在该待冷却大体积混凝土结构内部按照划分出的结构单元埋设的多个温度传感器，温度传感器的探头串联伸出结构外并连接按照划分出的结构单元配备的发射装置；同时，在待冷却大体积混凝土结构的结构外依次设置有温度显示仪、通信装置、收发器交换机、控制主机、水泵和水箱。本发明通过对温度传感器的温度数据进行匹配处理，根据温度的变化差值将温度信息传至通信装置后通过控制主机的服务器内部实现温度的智能控制，从而精确地实现了水箱供水量与温度变化差值的匹配。

Description

大体积混凝土温控系统

技术领域

本发明涉及一种大体积混凝土温控系统，属于建筑工程施工技术领域。

背景技术

混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土，称之为大体积混凝土。现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工，如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等。它主要的特点就是体积大，最小断面的任何一个方向的尺寸最小为1m。它的表面系数比较小，水泥水化热释放比较集中，内部升温比较快。混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用。

大体积混凝土施工阶段所产生的温度裂缝，一方面是混凝土内部因素：由于内外温差而产生的；另一方面是混凝土的外部因素：结构的外部约束和混凝土各质点间的约束，阻止混凝土收缩变形，混凝土抗压强度较大，但相对来说，混凝土抗拉强度却很小，所以温度应力一旦超过混凝土能承受的抗拉强度时，即会出现裂缝。这种裂缝的宽度在允许限值内，一般不会影响结构的强度，但却对结构的耐久性有所影响，因此必须予以重视和加以控制。

水泥在水化过程中要释放出一定的热量，而大体积混凝土结构断面较厚，表面系数相对较小，所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失。这样混凝土内部的水化热无法及时散发出去，以至于越积越高，使内外温差增大。单位时间混凝土释放的水泥水化热，与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关，并随混凝土的龄期而增长。由于混凝土结构表面可以自然散热，实际上内部的最高温度，多数发生在浇筑后的最初3～5天。

大体积混凝土在施工阶段，它的浇筑温度随着外界气温变化而变化。特别是气温骤降，会大大增加内外层混凝土温差，这对大体积混凝土是极为不利的。温度应力是由于温差引起温度变形造成的；温差愈大，温度应力也愈大。同时，在高温条件下，大体积混凝土不易散热，混凝土内部的最高温度一般可达60～65℃，并且有较长的延续时间。因此，应采取温度控制措施，防止混凝土内外温差引起的温度应力。

在现有技术中，山西六建集团有限公司申请的发明专利CN108643185A公开了一种大体积混凝土温度控制系统。包括设置于养护棚内腔的大体积混凝土浇筑体、执行部分、控制部分、供电部分；所述执行部分包括储水池、循环泵、M个电动阀、M个冷却水管、加湿装置；M为正整数；所述控制部分包括N个传感器安装筒、N组内部温度传感器、外部温度传感器、外部湿度传感器、上位机、无线传输模块；N为正整数；所述供电系统包括太阳能板、蓄电池、逆变器。

又如，中国水利水电科学研究院的发明专利CN110728093A种大体积混凝土温控优化方法，即采集混凝土浇筑全过程的温度和位移历程数据；浇筑试验用混凝土试件；模拟大体积混凝土温度和位移变化历程；进行不同约束度的温度应力试验，获取混凝土约束应力历程及混凝土材料参数；建立与混凝土温度应力试验设备尺寸一致的有限元模型，反演混凝土材料参数；建立大体积混凝土有限元模型，仿真计算混凝土当期开裂风险系数；若计算的开裂风险系数不满足抗裂要求，调整混凝土约束应力试验设备输出的温度，重复上述步骤，直至开裂风险系数满足抗裂要求为止；将满足混凝土抗裂要求的温度历程数据返回至大体积混凝土现场温控系统，调整大体积混凝土温度历程与优化结果一致，保证大体积混凝土浇筑全过程的抗裂安全性。

然而，现有的大体积混凝土温控系统在智能化方面依然难以达到理想效果，对温度与冷却水量的匹配难以做到精准估量，容易导致冷却水的浪费，且整个控制过程需要人工介入，工作量较大。

发明内容

本发明的主要目的是为解决现有技术存在的大体积混凝土温控系统在智能化方面依然难以达到理想效果，对温度与冷却水量的匹配难以做到精准估量等问题，提供一种大体积混凝土温控系统。

本发明是这样实现的：

一种大体积混凝土温控系统，包括待冷却大体积混凝土结构，在该待冷却大体积混凝土结构中设置多层联通冷却水管，并在内部埋置温差智能控制系统；该温差智能控制系统包括在该待冷却大体积混凝土结构内部按照划分出的结构单元埋设的多个温度传感器，温度传感器的探头串联伸出结构外并连接按照划分出的结构单元配备的发射装置；同时，在待冷却大体积混凝土结构的结构外依次设置有温度显示仪、通信装置、收发器交换机、控制主机、水泵和水箱；前述的温度显示仪、通信装置、收发器交换机、控制主机、水泵和水箱之间依次按照串联的方式电连接；前述的多层联通冷却水管在前述的水箱和前述的待冷却大体积混凝土结构之间构成循环水回路。

进一步的，前述的水箱通过水管连接一个分流器，该分流器将来自水箱的冷却水分流入多层联通冷却水管。

进一步的，前述的多层联通冷却水管包括冷却水管一，冷却水管二和冷却水管三，前述的冷却水管一自分流器与待冷却大体积混凝土结构之间形成外层联通冷却水管，前述的冷却水管二与待冷却大体积混凝土结构之间形成中层联通冷却水管，前述的冷却水管三与待冷却大体积混凝土结构之间形成内层联通冷却水管。

进一步的，在前述的冷却水管一与分流器之间设有一个电磁阀二，在冷却水管二的进水端和回水端与分流器之间分别各自设有一个电磁阀三；在冷却水管三的进水端和回水端与分流器之间分别各自设有一个电磁阀一。

进一步的，内层联通冷却水管和外层联通冷却水管中冷却水流动方向相同，而中层联通冷却水管中的冷却水流动方向与内层联通冷却水管和外层联通冷却水管中冷却水流动方向相反。最外层连接方式是跟第一层、第二层是一样的，可以按照第一层、第二层的方式连接并分别左右设置电磁阀。中层和内层的在进水端和出水端各设一个电磁阀的主要目的就是内部管子在左右两侧检测的温度数据并不完全一致，左右的温差降温值也会不一样，所以在左右各设阀门。另外，在本发明方案中，三层不是定数，根据现场大体积构件的大小，可设置不止三层，越大设置的层数会越多，这样检测的数据和控制温差会更精确。

进一步的，前述的温度传感器与结构外的温度显示仪相连并显示温度和根据温度的变化差值将温度信息传至通信装置。

进一步的，在通信装置中设有通讯模块装置用于将温度传感器采集到并在温度显示仪中显示出的温度大数据传输到收发器交换机中，收发器交换机将接收到的温度数据发送至控制主机的服务器内部实现温度的智能控制。

进一步的，前述的控制主机作为数据库管理系统与水泵连接并控制水泵的启动，水泵通过水箱控制水量水流的大小实现对大体积的温差进行调节控制。

与现有技术相比，本发明具有以下效果：

与现有大体积混凝土温度控制技术相比，本发明的大体积混凝土温度控制系统不仅能够实现对大体积混凝土进行自动化温度控制，而且通过对温度传感器的温度数据进行匹配处理，根据温度的变化差值将温度信息传至通信装置后通过控制主机的服务器内部实现温度的智能控制，并且将控制主机作为数据库管理系统与水泵连接并控制水泵的启动，水泵通过水箱控制水量水流的大小实现对大体积的温差进行调节控制，从而精确地实现了水箱供水量与温度变化差值的匹配，从而能够精确进行冷却水供给，不会造成冷却水浪费，节约的资源，并且其控制过程省时省力、控制精度更高。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图；

附图标记说明：1-温度传感器，2-带冷却大体积混凝土结构，3-发射装置，4-温度显示仪，5-通信装置，6-收发器交换机，7-控制主机，8-水泵，9-水箱，10-电磁阀一，11-分流器，12-电磁阀二，13-电磁阀三，14-冷却水管一，15-冷却水管二，16-冷却水管三。

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。

如图1所示，本发明的一种大体积混凝土温控系统，包括待冷却大体积混凝土结构2，在该待冷却大体积混凝土结构2中设置多层联通冷却水管，并在内部埋置温差智能控制系统；该温差智能控制系统包括在该待冷却大体积混凝土结构2内部按照划分出的结构单元埋设的多个温度传感器1，温度传感器1的探头串联伸出结构外并连接按照划分出的结构单元配备的发射装置3；同时，在待冷却大体积混凝土结构2的结构外依次设置有温度显示仪4、通信装置5、收发器交换机6、控制主机7、水泵8和水箱9；温度显示仪4、通信装置5、收发器交换机6、控制主机7、水泵8和水箱9之间依次按照串联的方式电连接；多层联通冷却水管在水箱9和待冷却大体积混凝土结构2之间构成循环水回路。

其中，水箱9通过水管连接一个分流器11，该分流器11将来自水箱9的冷却水分流入多层联通冷却水管。多层联通冷却水管包括冷却水管一14，冷却水管二15和冷却水管三16，冷却水管一14自分流器11与待冷却大体积混凝土结构2之间形成外层联通冷却水管，冷却水管二15与待冷却大体积混凝土结构2之间形成中层联通冷却水管，冷却水管三16与待冷却大体积混凝土结构2之间形成内层联通冷却水管。

在冷却水管一14与分流器11之间设有一个电磁阀二12，在冷却水管二15的进水端和回水端与分流器11之间分别各自设有一个电磁阀三13；在冷却水管三16的进水端和回水端与分流器11之间分别各自设有一个电磁阀一10。内层联通冷却水管和外层联通冷却水管中冷却水流动方向相同，而中层联通冷却水管中的冷却水流动方向与内层联通冷却水管和外层联通冷却水管中冷却水流动方向相反。

温度传感器1与结构外的温度显示仪4相连并显示温度和根据温度的变化差值将温度信息传至通信装置5。在通信装置5中设有通讯模块装置用于将温度传感器1采集到并在温度显示仪4中显示出的温度大数据传输到收发器交换机6中，收发器交换机6将接收到的温度数据发送至控制主机7的服务器内部实现温度的智能控制。控制主机7作为数据库管理系统与水泵8连接并控制水泵8的启动，水泵8通过水箱9控制水量水流的大小实现对大体积的温差进行调节控制。

如图1所示，本发明是这样实施的：

为了使待冷却大体积混凝土结构2内部温度下降较为均衡，需在待冷却大体积混凝土结构2内部设置多排多层联通冷却水管，在图1中，本申请采用了3层联通冷却水管的结构，分为内层，中层和外层，并在内部埋置温度传感器1构成温差智能控制系统，并在待冷却大体积混凝土结构2划分出的结构单元中均匀分布埋设温度传感器1，温度传感器1的探头串联伸出结构外连接发射装置3。

温度传感器1与结构外温度显示仪4相连并显示温度和根据温度的变化差值将温度信息传至通信装置5，通信装置5接收到传感信号，温度显示仪4与通信装置5实现数据传输。

通过通信装置5的通讯模块装置将温度显示仪4显示的采集到的温度大数据传输到收发器交换机6中，然后利用收发器交换机6将检测到的温度数据发送至控制主机7的服务器内部实现温度的智能控制。

控制主机7将实现实时对传输来的温度数据进行及时储存，以便人工及时比对数据真实差。

控制主机7作为数据库管理系统与水泵8连接并控制水泵8的启动，水泵8通过水箱9控制水量水流的大小实现对待冷却大体积混凝土结构2的温差进行调节控制。

分流器11与控制主机7传输的温差温度数据连接电磁阀并实时调节水流、水向等参数。

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)

1.一种大体积混凝土温控系统，其特征在于：包括待冷却大体积混凝土结构(2)，在该待冷却大体积混凝土结构(2)中设置多层联通冷却水管，并在内部埋置温差智能控制系统；该温差智能控制系统包括在该待冷却大体积混凝土结构(2)内部按照划分出的结构单元埋设的多个温度传感器(1)，温度传感器(1)的探头串联伸出结构外并连接按照划分出的结构单元配备的发射装置(3)；同时，在待冷却大体积混凝土结构(2)的结构外依次设置有温度显示仪(4)、通信装置(5)、收发器交换机(6)、控制主机(7)、水泵(8)和水箱(9)；所述温度显示仪(4)、通信装置(5)、收发器交换机(6)、控制主机(7)、水泵(8)和水箱(9)之间依次按照串联的方式电连接；所述多层联通冷却水管在所述水箱(9)和所述待冷却大体积混凝土结构(2)之间构成循环水回路。

2.根据权利要求1所述的大体积混凝土温控系统，其特征在于：所述水箱(9)通过水管连接一个分流器(11)，该分流器(11)将来自水箱(9)的冷却水分流入多层联通冷却水管。

3.根据权利要求2所述的大体积混凝土温控系统，其特征在于：所述多层联通冷却水管包括冷却水管一(14)，冷却水管二(15)和冷却水管三(16)，所述冷却水管一(14)自分流器(11)与待冷却大体积混凝土结构(2)之间形成外层联通冷却水管，所述冷却水管二(15)与待冷却大体积混凝土结构(2)之间形成中层联通冷却水管，所述冷却水管三(16)与待冷却大体积混凝土结构(2)之间形成内层联通冷却水管。

4.根据权利要求3所述的大体积混凝土温控系统，其特征在于：在所述冷却水管一(14)与分流器(11)之间设有一个电磁阀二(12)，在冷却水管二(15)的进水端和回水端与分流器(11)之间分别各自设有一个电磁阀三(13)；在冷却水管三(16)的进水端和回水端与分流器(11)之间分别各自设有一个电磁阀一(10)。

5.根据权利要求4所述的大体积混凝土温控系统，其特征在于：内层联通冷却水管和外层联通冷却水管中冷却水流动方向相同，而中层联通冷却水管中的冷却水流动方向与内层联通冷却水管和外层联通冷却水管中冷却水流动方向相反。

6.根据权利要求1或5所述的大体积混凝土温控系统，其特征在于：所述温度传感器(1)与结构外的温度显示仪(4)相连并显示温度和根据温度的变化差值将温度信息传至通信装置(5)。

7.根据权利要求1或5所述的大体积混凝土温控系统，其特征在于：在通信装置(5)中设有通讯模块装置用于将温度传感器(1)采集到并在温度显示仪(4)中显示出的温度大数据传输到收发器交换机(6)中，收发器交换机(6)将接收到的温度数据发送至控制主机(7)的服务器内部实现温度的智能控制。

8.根据权利要求1或5所述的大体积混凝土温控系统，其特征在于：所述控制主机(7)作为数据库管理系统与水泵(8)连接并控制水泵(8)的启动，水泵(8)通过水箱(9)控制水量水流的大小实现对大体积的温差进行调节控制。

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