CN113513181B - 大体积混凝土智能控温装置及方法 - Google Patents

大体积混凝土智能控温装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了大体积混凝土智能控温装置及方法，装置包括：控温组件，其包括大体积混凝土、降温管道、第一储水池和第二储水池，所述降温管道具有同轴设置的外管和内管，位于最顶层的降温管道的两端分别设置有内管出口和外管出口，位于最底层的降温管道的两端分别设置有内管入口和外管入口，所述第一储水池分别连通所述内管入口和外管出口，所述第二储水池分别连通所述内管出口和外管入口，所述第一储水池和第二储水池均连接有制冷机；温度监测组件；以及，控制系统。本发明所述装置和方法解决了大体积混凝土浇筑后水化热散热困难问题，减少了人力投入，实现了对大体积混凝土冷却降温的控制，具有防止开裂的优点。

Description

大体积混凝土智能控温装置及方法
技术领域
本发明涉及工程建筑技术领域。更具体地说，本发明涉及一种大体积混凝土智能控温装置及方法。
背景技术
随着大型公共建筑与基础设施工程建设规模的不断扩大，大体积混凝土工程的应用日益广泛。大体积混凝土具有结构重度大、混凝连续无缝施工浇捣困难、温度控制难度高、易胀模变形等诸多施工难点，容易导致结构产生不良裂缝，而其中主要以温度裂缝为主。混凝土中水化热反应产生大量的温度热量，极大的提升了结构的内部温升，致使结构内外温差过大产生温度拉应力，当温度拉应力超过温度极限拉应力值时，结构产生温度裂缝，降低工程质量。因此，需要对大体积混凝土的温度进行监测和控制。现有技术中常用的混凝土控温技术为通冷却水管法，这种方法是利用冷水来吸收混凝土的水化热，控制混凝土最高温度，当混凝土浇筑块的体积较大时，冷却水管控制混凝土温度上升的能力下降，并且在冷却水管周围会引起较大的混凝土温差，产生大量的冷缩微裂缝。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种大体积混凝土智能控温装置及方法，温度控制准确，防止大体积混凝土开裂。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，根据本发明的一个方面，本发明提供了大体积混凝土智能控温装置，包括：
控温组件，其包括大体积混凝土、降温管道、第一储水池和第二储水池，所述降温管道具有同轴设置的外管和内管，所述降温管道呈S形由上而下分布在大体积混凝土内，位于最顶层的降温管道的两端分别设置有内管出口和外管出口，位于最底层的降温管道的两端分别设置有内管入口和外管入口，所述内管入口和外管入口均安装有水泵，所述第一储水池分别连通所述内管入口和外管出口，所述第二储水池分别连通所述内管出口和外管入口，所述第一储水池和第二储水池均连接有制冷机；
温度监测组件，其包括设置在所述大体积混凝土表层和内部的多个温度传感器、以及分别设置在所述第一储水池和第二储水池内的第一测温传感器和第二测温传感器；
控制系统，其包括相互连接的温度采集模块和主机，所述温度采集模块与所述温度传感器、第一测温传感器和第二测温传感器信号连接，所述主机与制冷机、水泵电连接。
进一步地，多个温度传感器分别靠近所述降温管道，且依据大体积混凝土内水化热的分布情况选择温度传感器的数量和布置方式。
进一步地，所述主机包括相互连接的信息存储模块、信息处理模块、和主控制器，所述温度采集模块与所述信息处理模块相连。
进一步地，所述控制系统还包括客户端，所述客户端与所述主控制器通过无线通信连接。
进一步地，所述第一储水池和第二储水池外周包覆有毡布或麻布。
进一步地，所述降温管道采用镀锌管。
进一步地，所述水泵为潜水电机泵。
本发明还提供了智能控温方法，包括以下步骤：
步骤一、多个温度传感器实时监测大体积混凝土内不同位置的温度，并将信号发送至温度采集模块；
步骤二、所述温度采集模块将温度采集信息传输至信息处理模块，并进行分析和计算，得到不同监测点之间的温差值，根据所述温差值设定所述第一储水池和第二储水池内的储液温度；
步骤三、所述主控制器控制所述制冷机工作，第一测温传感器和第二测温传感器监测第一储水池和第二储水池内的储液温度，并将温度信息发送至温度采集模块，当第一储水池和第二储水池内的储液温度达到设定值时，主控制器控制所述制冷剂停止工作，当第一储水池和第二储水池内的储液温度高于设定值时，主控制器控制制冷剂开始工作；
步骤四、所述主控制器控制所述水泵工作，冷却液依次由所述第一储水池经内管入口进入内管，由内管出口流入第二储水池，再经外管入口进入外管，最后经外管出口流回第一储水池，重复上述步骤以此实现智能控温。
本发明至少包括以下有益效果：本发明所述降温管路设置有内管和外管，所述第一储水池、内管、第二储水池、外管形成循环水路，对大体积混凝土进行降温，所述外管内液体的温度大于内管内液体温度，防止降温管路外周降温过快而引起微裂；另外，本发明所述智能控温方法，通过设置第一储水池和第二储水池的储液温度，使大体积混凝土内部的降温速率可控。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明的一种技术方案的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图1所示，本申请实施例提供了大体积混凝土智能控温方法，包括：
控温组件，其包括大体积混凝土100、降温管道200、第一储水池210和第二储水池220，所述降温管道200具有同轴设置的外管201和内管202，所述降温管道200呈S形由上而下分布在大体积混凝土100内，位于最顶层的降温管道200的两端分别设置有内管出口和外管出口，位于最底层的降温管道200的两端分别设置有内管入口和外管入口，所述内管入口和外管入口均安装有水泵，所述第一储水池210分别连通所述内管入口和外管出口，所述第二储水池220分别连通所述内管出口和外管入口，所述第一储水池210和第二储水池220均连接有制冷机；
温度监测组件，其包括设置在所述大体积混凝土100表层和内部的多个温度传感器203、以及分别设置在所述第一储水池210和第二储水池220内的第一测温传感器和第二测温传感器；
控制系统，其包括相互连接的温度采集模块和主机，所述温度采集模块与所述温度传感器203、第一测温传感器和第二测温传感器信号连接，所述主机与制冷机、水泵电连接。
本技术方案中，大体积混凝土100施工前提前安装降温管道200，降温管道200为双层结构，包括内管202和外管201，所述降温管道200呈S形分布，位于最上方的降温管道200左侧设置内管出口，右侧设置外管出口，位于最下方的降温管道200左侧设置外管入口，右侧设置内管入口，内管入口和外管出口连通第一储水池210，内管出口和外管入口连通第二储水池220，使降温液体由第一储水池210通过内管入口进入内管202，再由内管出口进入第二储水池220，随后由外管入口进入外管201，在由外管出口流回至第一储水池210，依次完成降温循环。在大体积混凝土100的表层安装一个温度传感器203用于监测外层混凝土的温度，在大体积混凝土100的内部再安装多个温度传感器203，用于监测混凝土内部的温度，第一储水池210内安装第一测温传感器，第二储水池220内安装第二测温传感器。本技术方案还包括温度采集模块和主机，所述温度采集模块用于收集各个温度传感器203和第一测温传感器、第二测温传感器监测到的温度信息，所述主机用于处理和分析这些温度信息。在施工前预埋降温管道200，随后进行大体积混凝土的浇筑，浇筑过程中安装各个温度传感器203，浇筑完成后监测各监测点温度，通过温差设定第一储水池210和第二储水池220温度，以此完成对大体积混凝土的降温。所述第一储水池210和第二储水池220的储液温度不同，第一储水池210的温度低于第二储水池220的温度，内管202的温度低于外管201的温度，在水循环的过程中，内管202和外管201热交换，外管201和混凝土热交换，以此防止外管201外周降温过快而引起微裂，内管202内的液体经热交换后温度升高，流至第二储水池220内，无需过多降温即可达到设定温度，设定两个储水池，方便调节内管202和外管201的温差，使大体积混凝土内部降温速率可控，且节约能源。
在另一些技术方案中，如图1所示，多个温度传感器203分别靠近所述降温管道200，且依据大体积混凝土100内水化热的分布情况选择温度传感器203的数量和布置方式。
在另一些技术方案中，如图1所示，所述主机包括相互连接的信息存储模块、信息处理模块、和主控制器，所述温度采集模块与所述信息处理模块相连。所述信息存储模块用于存储温度信息，便于检查；所述信息处理模块对温度采集模块采集的温度信息进行分析和处理，计算出第一储水池210和第二储水池220需要设定的储液温度；主控制器用于控制水泵和制冷机工作。
在另一些技术方案中，如图1所示，所述控制系统还包括客户端，所述客户端与所述主控制器通过无线通信连接。用户可以由客户端控制装置的运行。
在另一些技术方案中，如图1所示，所述第一储水池210和第二储水池220外周包覆有毡布或麻布。设置毡布或麻布，降低第一储水池210和第二储水池220热量交换。
在另一些技术方案中，如图1所示，所述降温管道200采用镀锌管。采用镀锌管加快热量交换。
在另一些技术方案中，如图1所示，所述水泵为潜水电机泵。水泵设置在水中，为水循环提供动力。
本申请实施例还提供了大体积混凝土智能控温方法，包括以下步骤：
步骤一、多个温度传感器203实时监测大体积混凝土100内不同位置的温度，并将信号发送至温度采集模块；
步骤二、所述温度采集模块将温度采集信息传输至信息处理模块，并进行分析和计算，得到不同监测点之间的温差值，根据所述温差值设定所述第一储水池210和第二储水池220内的储液温度；
步骤三、所述主控制器控制所述制冷机工作，第一测温传感器和第二测温传感器监测第一储水池210和第二储水池220内的储液温度，并将温度信息发送至温度采集模块，当第一储水池210和第二储水池220内的储液温度达到设定值时，主控制器控制所述制冷剂停止工作，当第一储水池210和第二储水池220内的储液温度高于设定值时，主控制器控制制冷剂开始工作；
步骤四、所述主控制器控制所述水泵工作，冷却液依次由所述第一储水池210经内管入口进入内管，由内管202出口流入第二储水池220，再经外管入口进入外管201，最后经外管出口流回第一储水池210，重复上述步骤以此实现智能控温。本技术方案中利用多个温度传感器203和第一测温传感器、第二测温传感器对混凝土和第一储水池210、第二储水池220的温度进行监测，并将温度信息传送至温度采集模块，温度采集模块再将温度信息传送至信息处理模块，信息处理模块对温度信息进行分析和处理，计算出第一储水池210和第二储水池220的储液温度，并将其传送至主控制器，主控制器控制制冷机和水泵工作，开启智能控温过程。其中第二储水池220温度高于第一储水池210温度，液体由第一储水池210进入内管202后，冷却液经混泥土内部进行热交换后温度升高，流至第二储水池220，此时只需少量降温即可达到设定温度，降低了能耗，且内管202与外管201内液体热交换，外管液体和混凝土进行热交换，降温过程缓慢可控，防止降温管道200外周发生裂缝。本技术方案所述智能控温方法，实现了对大体积混凝土冷却降温的智能控制，减少了人力投入。
本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：所述温度传感器203分别分布于大体积混凝土100的表层和内部，位于大体积混凝土100表层的温度传感器203监测到的温度标记为T0，位于大体积混凝土100内部的温度传感器203有n个，监测到的温度依次标记为T1、T2、T3、T4……Tn，所述第一测温传感器和第二测温传感器监测到的第一储水池210和第二储水池220内的储液温度分别标记为t1和t2，其中，t1和t2按照如下公式设定：
Figure BDA0003027730520000061
Figure BDA0003027730520000062
通过公式计算，设定第一储水池210和第二储水池220内的储液温度，并对储液温度设定一定的区间范围，当第一测温传感器和第二测温传感器监测到第一储水池210或第二储水池220的储液温度高于设定的温度范围时，主控制器分别控制第一储水池210或第二储水池220的制冷剂工作，对第一储水池210或第二储水池220进行降温；当第一测温传感器和第二测温传感器监测到第一储水池210或第二储水池220的储液温度处于设定的温度范围时，主控器分别控制第一储水池210或第二储水池220的制冷剂停止工作。设定一定的温度范围，在实现控温的同时，达到节约能量消耗的目的。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明大体积混凝土智能控温装置及方法的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (7)

1.大体积混凝土智能控温装置，其特征在于，包括：
控温组件，其包括大体积混凝土、降温管道、第一储水池和第二储水池，所述降温管道具有同轴设置的外管和内管，所述降温管道呈S形由上而下分布在大体积混凝土内，位于最顶层的降温管道的两端分别设置有内管出口和外管出口，位于最底层的降温管道的两端分别设置有内管入口和外管入口，所述内管入口和外管入口均安装有水泵，所述第一储水池分别连通所述内管入口和外管出口，所述第二储水池分别连通所述内管出口和外管入口，所述第一储水池和第二储水池均连接有制冷机；
温度监测组件，其包括设置在所述大体积混凝土表层和内部的多个温度传感器、以及分别设置在所述第一储水池和第二储水池内的第一测温传感器和第二测温传感器；
控制系统，其包括相互连接的温度采集模块和主机，所述温度采集模块与所述温度传感器、第一测温传感器和第二测温传感器信号连接，所述主机与制冷机、水泵电连接；
其智能控温方法，包括以下步骤：
步骤一、多个温度传感器实时监测大体积混凝土内不同位置的温度，并将信号发送至温度采集模块；
步骤二、所述温度采集模块将温度采集信息传输至信息处理模块，并进行分析和计算，得到不同监测点之间的温差值，根据所述温差值设定所述第一储水池和第二储水池内的储液温度；
步骤三、主控制器控制所述制冷机工作，第一测温传感器和第二测温传感器监测第一储水池和第二储水池内的储液温度，并将温度信息发送至温度采集模块，当第一储水池和第二储水池内的储液温度达到设定值时，主控制器控制制冷剂停止工作，当第一储水池和第二储水池内的储液温度高于设定值时，主控制器控制制冷剂开始工作；
步骤四、所述主控制器控制所述水泵工作，冷却液依次由所述第一储水池经内管入口进入内管，由内管出口流入第二储水池，再经外管入口进入外管，最后经外管出口流回第一储水池，重复上述步骤以此实现智能控温；
所述温度传感器分别分布于大体积混凝土的表层和内部，位于大体积混凝土表层的温度传感器监测到的温度标记为T0，位于大体积混凝土内部的温度传感器有n个，监测到的温度依次标记为T1、T2、T3、T4……Tn，所述第一测温传感器和第二测温传感器监测到的第一储水池和第二储水池内的储液温度分别标记为t1和t2，其中，t1和t2按照如下公式设定：
Figure 576138DEST_PATH_IMAGE001
；
Figure 734718DEST_PATH_IMAGE002
；
通过公式计算，设定第一储水池和第二储水池内的储液温度，并对储液温度设定一定的区间范围，当第一测温传感器和第二测温传感器监测到第一储水池或第二储水池的储液温度高于设定的温度范围时，主控制器分别控制第一储水池或第二储水池的制冷剂工作，对第一储水池或第二储水池进行降温；当第一测温传感器和第二测温传感器监测到第一储水池或第二储水池的储液温度处于设定的温度范围时，主控器分别控制第一储水池或第二储水池的制冷剂停止工作。
2.如权利要求1所述的大体积混凝土智能控温装置，其特征在于，多个温度传感器分别靠近所述降温管道，且依据大体积混凝土内水化热的分布情况选择温度传感器的数量和布置方式。
3.如权利要求1所述的大体积混凝土智能控温装置，其特征在于，所述主机包括相互连接的信息存储模块、信息处理模块、和主控制器，所述温度采集模块与所述信息处理模块相连。
4.如权利要求1所述的大体积混凝土智能控温装置，其特征在于，所述控制系统还包括客户端，所述客户端与所述主控制器通过无线通信连接。
5.如权利要求1所述的大体积混凝土智能控温装置，其特征在于，所述第一储水池和第二储水池外周包覆有毡布或麻布。
6.如权利要求1所述的大体积混凝土智能控温装置，其特征在于，所述降温管道采用镀锌管。
7.如权利要求1所述的大体积混凝土智能控温装置，其特征在于，所述水泵为潜水电机泵。
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