CN114776337A - 一种基于远红外线加热的隧道二衬混凝土智能养护台车 - Google Patents
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Abstract
本发明属于隧道养护技术领域，特别涉及一种基于远红外线加热的隧道二衬混凝土智能养护台车。一种基于远红外线加热的隧道二衬混凝土智能养护台车，包括行走装置、门架系统、封闭系统、远红外加热系统、高压气雾喷射系统以及保温保湿控制系统，所述远红外加热系统和高压气雾喷射系统通过网络线路与所述智能控制中心连接，所述智能控制中心可以自动根据封闭系统内的温度和湿度，自动调节远红外加热系统和高压气雾喷射系统工作，确保封闭系统的恒温恒湿养护条件。本发明通过远红外线对混凝土内部直接加热，实现均匀加热，确保混凝土早期强度和品质，实现节能降耗，避免了采用蒸汽养护台车通过蒸汽对混凝土表面进行加热效率低的问题。
Description
技术领域
本发明属于隧道养护技术领域，特别涉及一种基于远红外线加热的隧道二衬混凝土智能养护台车。
背景技术
隧道衬砌质量由于受到材料质量、浇铸工艺工装、养护水平等限制，衬砌开裂、拱部剥落、掉块等隧道衬砌混凝土质量问题经常出现。衬砌混凝土性能主要由混凝土原材料组分、混凝土拌和浇筑工艺和混凝土养护等因素决定。在混凝土原材料、配合比和施工工艺一定的情况下，混凝土的养护，特别是早期的养护方式、养护温度、养护湿度、养护时间等的控制，对混凝土水化硬化程度、强度发展、耐久性等均有着重要影响。养护温度对混凝土的早期性能的发展速度有很大的影响。研究已经表明，混凝土早期的养护温度越高，强度发展就越快，当温度低于某一限值时，水泥水化反应将不再进行，混凝土强度停止发展，实际上，在温度低于0℃的情况下，混凝土中的水分己经开始结冰，这将导致混凝土的冰冻损伤。同时早期的混凝土所处的环境没有保持充分的湿度，可能造成混凝土中水分大量蒸发，其后果：一方面，因干燥失水而影响水泥继续水化；另一方面，混凝土干燥收缩加大，使混凝土在低强度状态下承受收缩引起的拉应力，导致混凝土出现早期裂缝。因此混凝土在前期养护应重视温度和湿度的要求，才能保证其强度及各项性能。
目前，隧道二衬混凝土主要采用自然养护、喷水养护和雾炮养护等养护方式，这几种养护方式受环境温度及人为干扰影响较大，养护效果不稳定，在个别隧道中因二衬混凝土强度不足问题造成了大量返工，增加了成本。近几年随着隧道整体施工水平提高，逐步出现了基于蒸汽养护的恒温恒湿养护技术，解决了二衬混凝土的养护问题，避免了隧道衬砌传统养护方式的局限性，可以实现隧道衬砌混凝土处于与同期试块标准养护相同条件下的全天候24小时不间断智能养护，较好的解决了隧道衬砌混凝土养护的难题。但蒸汽养护技术，都是通过蒸汽直接加热衬砌表面，需要在封闭空间内输送热蒸汽，这种通过蒸汽升温的热传递加热效率低，无法真正实现在混凝土强度增长的早期进行内部直接加热和均匀加热，而且受到保温空间保温效果影响，热量损失较大。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于远红外线加热的隧道二衬混凝土智能养护台车，通过远红外线对混凝土内部直接加热，实现均匀加热，确保混凝土早期强度和品质，实现节能降耗，解决了目前隧道传统的二衬混凝土养护周期长、效率低、劳动强度大、受外界因素影响大等问题，同时避免了采用蒸汽养护台车通过蒸汽对混凝土表面进行加热效率低的问题。
本发明的技术方案在于：一种基于远红外线加热的隧道二衬混凝土智能养护台车，包括行走装置、门架系统、封闭系统、远红外加热系统、高压气雾喷射系统以及保温保湿控制系统，其中：
所述门架系统底部设有行走装置，所述门架系统外侧设有封闭系统，所述封闭系统包括与隧道二衬混凝土轮廓匹配的支撑拱圈、防水保温层和两端封闭气囊；
所述的远红外加热系统包括固定在所述支撑拱圈上的若干远红外线加热板、若干温度传感器和设置在所述门架系统上的控制柜；
所述的高压气雾喷射系统包括设置在所述门架系统上的高压气雾发生装置、设置在所述支撑拱圈上的环向高压气雾管、沿所述门架系统纵向布置的纵向高压气雾管、连接在所述环向高压气雾管上的气雾喷头以及若干湿度传感器，所述纵向高压气雾管沿隧道延伸方向平行多排设置，所述纵向高压气雾管通过所述纵向高压气雾管与所述高压气雾发生装置相连接；
所述的保温保湿控制系统包括智能控制中心和LED显示屏，所述智能控制中心与LED显示屏连接，所述LED显示屏固定在所述门架系统上，所述远红外加热系统和高压气雾喷射系统通过网络线路与所述智能控制中心连接，所述智能控制中心可以自动根据封闭系统内的温度和湿度，自动调节远红外加热系统和高压气雾喷射系统工作，确保封闭系统的恒温恒湿养护条件。
所述行走装置包括行走轮，所述行走轮由电机减速器驱动。
所述门架系统包括底梁、立柱、横梁，共3榀，间距为4.5m。
所述支撑拱圈采用工字钢弯曲制作的弧形拱架拼装成，共7榀，每榀间距2m，所述支撑拱圈与隧道二衬混凝土轮廓表面垂直距离为30cm。
所述支撑拱圈沿门架系统纵向设置，所述防水保温层布设在所述门架系统外侧，所述两端封闭气囊设置在门架系统两端，所述两端封闭气囊内侧与所述防水保温层连接，所述两端封闭气囊外侧经充气后直接与隧道二衬混凝土接触，起到封闭保温保湿空间的作用。
所述防水保温层采用多层结构，由内向外依次为防辐射反射层、保温层、防水层。
所述保温层厚度≥1.5mm，其材质为聚酯泡沫，所述防水层材质为纤维塑料，所述防辐射反射层材质为银丝防辐射布。
所述门架系统顶部设置若干液压油缸，所述液压油缸与所述支撑拱圈活动连接。
所述远红外线加热板根据加热部位沿隧道环向通长布置。
所述温度传感器设置在所述支撑拱圈上，共计3组，每组3个，分别设置在支撑拱圈的拱顶和拱腰，通过网络与所述智能控制中心相连接，所述湿度传感器与所述温度传感器交替设置在所述支撑拱圈上，共计3组，每组3个，分别设置在拱顶和拱腰，通过网络与所述智能控制中心相连接。
本发明的技术效果在于：1.本发明通过封闭系统实现隧道二衬混凝土全环封闭智能养护，养护时温度、湿度双指标自动控制，全天24小时进行恒温、恒湿养护，大大缩短了养护时间，确保了养护质量；2.本发明通过采用远红外加热实现对衬砌混凝土内部直接加热，通过选取微波波长区段，优化加热板布置范围和间距，可以准确实现针对性加热，减少热量损失，提高加热功效，绿色节能；3.本发明实现隧道二衬混凝土养护不受外界因素影响，特别是冬季环境温度较低情况下，确保混凝土强度在早期养护期间快速增长；4.本发明养护台车行走、定位、养护各个环节的自动化、智能化控制，操作简便，减少劳力，降低劳动强度。
以下将结合附图进行进一步的说明。
附图说明
图1为本发明实施例一种基于远红外线加热的隧道二衬混凝土智能养护台车结构主视剖视图。
图2为本发明实施例一种基于远红外线加热的隧道二衬混凝土智能养护台车结构侧视剖视图。
图3为本发明实施例封闭系统的防水保温层结构示意图。
图4为本发明实施例远红外加热系统的组成示意图。
图5为本发明实施例高压气雾喷射系统的组成示意图。
图6为本发明实施例保温保湿控制系统的组成示意图。
附图标记： 1-行走系统，2-门架系统，3-封闭系统，101-行走轮，201-液压油缸，301-支撑拱圈，302-防水保温层，303-两端封闭气囊，30201-防辐射反射层，30202-保温层，30203-防水层， 401-远红外线加热板，402-温度传感器，403-控制柜，501-高压气雾发生装置，502-环向高压气雾管，503-纵向高压气雾管，504-气雾喷头，505-湿度传感器，601-智能控制中心，602-LED显示屏。
具体实施方式
实施例1
如图1~图6所示，一种基于远红外线加热的隧道二衬混凝土智能养护台车，包括行走装置1、门架系统2、封闭系统3、远红外加热系统、高压气雾喷射系统以及保温保湿控制系统，其中：所述门架系统2底部设有行走装置1，所述门架系统2外侧设有封闭系统3，所述封闭系统3包括与隧道二衬混凝土轮廓匹配的支撑拱圈301、防水保温层302和两端封闭气囊303；所述的远红外加热系统包括固定在所述支撑拱圈301上的若干远红外线加热板401、若干温度传感器402和设置在所述门架系统2上的控制柜403；所述的高压气雾喷射系统包括设置在所述门架系统2上的高压气雾发生装置501、设置在所述支撑拱圈301上的环向高压气雾管502、沿所述门架系统2纵向布置的纵向高压气雾管503、连接在所述环向高压气雾管502上的气雾喷头504以及若干湿度传感器505，所述高压气雾发生装置为现有技术，专门用于隧道内二衬混凝土的养护，开启喷雾开关后，通过高压，将水雾均匀喷洒到二衬混凝土表面，确保二衬混凝土表面处于湿润状态，所述纵向高压气雾管503沿隧道延伸方向平行多排设置，所述纵向高压气雾管503通过所述纵向高压气雾管503与所述高压气雾发生装置501相连接；所述的保温保湿控制系统6包括智能控制中心601和LED显示屏602，所述智能控制中心601与LED显示屏602连接，所述LED显示屏602固定在所述门架系统2上，所述远红外加热系统和高压气雾喷射系统通过网络线路与所述智能控制中心601连接，所述智能控制中心601可以自动根据封闭系统3内的温度和湿度，自动调节远红外加热系统和高压气雾喷射系统工作，确保封闭系统3的恒温恒湿养护条件。
实际使用过程中，本发明所述的保温保湿控制系统6由智能控制中心601和LED显示屏602，所述远红外加热系统和高压气雾喷射系统通过网络线路与所述智能控制中心601连接，所述智能控制中心601可以自动根据封闭系统3内的温度和湿度，自动调节远红外加热系统和高压气雾喷射系统工作，确保封闭系统3的恒温恒湿养护条件。本发明通过封闭系统3实现隧道二衬混凝土全环封闭智能养护，养护时温度、湿度双指标自动控制，全天24小时进行恒温、恒湿养护，大大缩短了养护时间，确保了养护质量本发明实现隧道二衬混凝土养护不受外界因素影响，特别是冬季环境温度较低情况下，确保混凝土强度在早期养护期间快速增长。
实施例2
优选的，在实施例1的基础上，本实施例中，所述行走装置1包括行走轮101，所述行走轮101由电机减速器驱动。
实际使用过程中，本发明所述的行走系统1包括行走轮101，行走轮101由电机减速器驱动，可以直接在路面上自动行走，操作简单，动作灵活。
实施例3
优选的，在实施例1的基础上，本实施例中，所述门架系统2包括底梁、立柱、横梁，共3榀，间距为4.5m。
实际使用过程中，本发明所述的门架系统2由底梁、立柱、横梁组成，共3榀，间距为4.5m，形成台车的主体架构。
实施例4
优选的，在实施例1的基础上，本实施例中，所述支撑拱圈301采用工字钢弯曲制作的弧形拱架拼装成，共7榀，每榀间距2m，所述支撑拱圈301与隧道二衬混凝土轮廓表面垂直距离为30cm。
实际使用过程中，本发明通过门架外的支撑拱圈301采用工字钢弯曲制作的弧形拱架拼装成，共7榀，每榀间距2m，支撑拱圈301与二衬砼表面垂直距离为30cm，支撑拱圈301通过固定在门架上的液压油缸201与门架活动连接，支撑拱圈301之间沿水平方向采用槽钢连接，门架系统2和支撑拱圈301共同组成台车的主要受力支架体系。
实施例5
优选的，在实施例1的基础上，本实施例中，所述支撑拱圈301沿门架系统2纵向设置，所述防水保温层302布设在所述门架系统2外侧，所述两端封闭气囊303设置在门架系统2两端，所述两端封闭气囊303内侧与所述防水保温层302连接，所述两端封闭气囊303外侧经充气后直接与隧道二衬混凝土接触，起到封闭保温保湿空间的作用。
实际使用过程中，本发明所述支撑拱圈301沿门架系统2纵向设置，所述防水保温层302布设在所述门架系统2外侧，所述两端封闭气囊303设置在门架系统2两端，所述两端封闭气囊303内侧与所述防水保温层302连接，所述两端封闭气囊303外侧经充气后直接与隧道二衬混凝土接触，所述两端封闭气囊303内侧与所述防水保温层302以及隧道二衬混凝土共同形成一个封闭空间，起到封闭加热保温空间的作用。
实施例6
优选的，在实施例1的基础上，本实施例中，所述防水保温层302采用多层结构，由内向外依次为防辐射反射层30201、保温层30202、防水层30203。
实际使用过程中，本发明防水保温层302采用3层结构，最内层为防辐射反射层30201，可以实现隔绝热源和辐射，中间层为保温层30202，实现封闭空间的保温隔热，最外层为防水层30203，起到防水、封闭空间和保护装置作用。
实施例7
优选的，在实施例1的基础上，本实施例中，所述保温层30202厚度≥1.5mm，其材质为聚酯泡沫，所述防水层30203材质为纤维塑料，所述防辐射反射层30201为银丝防辐射布。
实际使用过程中，本发明所述防辐射反射层30201为银丝防辐射布，可以实现隔绝热源和辐射，中间层为保温层30202，厚度≥1.5mm，可采用聚酯泡沫层等材料，实现封闭空间的保温隔热，最外层为防水层30203，可采用纤维塑料布等材料，起到防水、封闭空间和保护装置作用。
实施例8
优选的，在实施例1的基础上，本实施例中，所述门架系统2顶部设置若干液压油缸201，所述液压油缸201与所述支撑拱圈301活动连接。
实际使用过程中，本发明所述门架系统2顶部设置若干液压油缸201，所述液压油缸201与所述支撑拱圈301活动连接。所述液压油缸201带动所述支撑拱圈301向上运动，通过所述两端封闭气囊303外侧经充气后可与隧道二衬混凝土接触，从而形成一个封闭空间，起到封闭加热保温空间的作用。
实施例9
优选的，在实施例1的基础上，本实施例中，所述远红外线加热板401根据加热部位沿隧道环向通长布置。
实际使用过程中，本发明远红外线加热板401宽度应根据红外线加热范围和功率确定，沿支撑拱圈301环向通长布置，与控制柜403直接相连，可以通过控制柜403控制远红外线加热板401工作状态。控制柜就是类似一个开关，控制远红外线加热板401的打开、关闭、以及打开时间，打开哪一部分远红外线加热板，这个控制柜由智能控制中心控制，智能控制中心就是一个软件系统，它根据封闭系统3内的温度、湿度参数来设定控制柜，属于现有技术。
实施例10
优选的，在实施例1的基础上，本实施例中，所述温度传感器402设置在所述支撑拱圈301上，共计3组，每组3个，分别设置在支撑拱圈301的拱顶和拱腰，通过网络与所述智能控制中心601相连接，所述湿度传感器505与所述温度传感器402交替设置在所述支撑拱圈301上，共计3组，每组3个，分别设置在拱顶和拱腰，通过网络与所述智能控制中心601相连接。
实际使用过程中，本发明封闭系统3内布置的温度传感器402和湿度传感器505直接连接到智能控制中心601，可以将封闭系统3内的温度、湿度及其他参数直接上传到智能控制中心601和LED显示屏602，从而实现智能控制中心601可以自动根据封闭系统3内的温度和湿度，自动调节远红外加热装置4和高压气雾喷射装置5工作，确保封闭系统3的恒温恒湿养护条件。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于远红外线加热的隧道二衬混凝土智能养护台车，其特征在于：包括行走装置（1）、门架系统（2）、封闭系统（3）、远红外加热系统、高压气雾喷射系统以及保温保湿控制系统，其中：
所述的门架系统（2）底部设有行走装置（1），所述门架系统（2）外侧设有封闭系统（3），所述封闭系统（3）包括与隧道二衬混凝土轮廓匹配的支撑拱圈（301）、防水保温层（302）和两端封闭气囊（303）；
所述的远红外加热系统包括固定在所述支撑拱圈（301）上的若干远红外线加热板（401）、若干温度传感器（402）和设置在所述门架系统（2）上的控制柜（403）；
所述的高压气雾喷射系统包括设置在所述门架系统（2）上的高压气雾发生装置（501）、设置在所述支撑拱圈（301）上的环向高压气雾管（502）、沿所述门架系统（2）纵向布置的纵向高压气雾管（503）、连接在所述环向高压气雾管（502）上的气雾喷头（504）以及若干湿度传感器（505），所述纵向高压气雾管（503）沿隧道延伸方向平行多排设置，所述纵向高压气雾管（503）通过所述纵向高压气雾管（503）与所述高压气雾发生装置（501）相连接；
所述的保温保湿控制系统（6）包括智能控制中心（601）和LED显示屏（602），所述智能控制中心（601）与LED显示屏（602）连接，所述LED显示屏（602）固定在所述门架系统（2）上，所述远红外加热系统和高压气雾喷射系统通过网络线路与所述智能控制中心（601）连接，所述智能控制中心（601）可以自动根据封闭系统（3）内的温度和湿度，自动调节远红外加热系统和高压气雾喷射系统工作，确保封闭系统（3）的恒温恒湿养护条件。
2.根据权利要求1所述一种基于远红外线加热的隧道二衬混凝土智能养护台车，其特征在于：所述行走装置（1）包括行走轮（101），所述行走轮（101）由电机减速器驱动。
3.根据权利要求1所述一种基于远红外线加热的隧道二衬混凝土智能养护台车，其特征在于：所述门架系统（2）包括底梁、立柱、横梁，共3榀，每榀间距为4.5m。
4.根据权利要求1所述一种基于远红外线加热的隧道二衬混凝土智能养护台车，其特征在于：所述支撑拱圈（301）采用工字钢弯曲制作的弧形拱架拼装成，共7榀，每榀间距为2m，所述支撑拱圈（301）与隧道二衬混凝土轮廓表面垂直距离为30cm。
5.根据权利要求1所述一种基于远红外线加热的隧道二衬混凝土智能养护台车，其特征在于：所述支撑拱圈（301）沿门架系统（2）纵向设置，所述防水保温层（302）布设在所述门架系统（2）外侧，所述两端封闭气囊（303）设置在门架系统（2）两端，所述两端封闭气囊（303）内侧与所述防水保温层（302）连接，所述两端封闭气囊（303）外侧经充气后直接与隧道二衬混凝土接触。
6.根据权利要求1所述一种基于远红外线加热的隧道二衬混凝土智能养护台车，其特征在于：所述防水保温层（302）采用多层结构，由内向外依次为防辐射反射层（30201）、保温层（30202）、防水层（30203）。
7.根据权利要求6所述一种基于远红外线加热的隧道二衬混凝土智能养护台车，其特征在于：所述保温层（30202）厚度≥1.5mm，其材质为聚酯泡沫，所述防水层（30203）材质为纤维塑料，所述防辐射反射层（30201）材质为银丝防辐射布。
8.根据权利要求1所述一种基于远红外线加热的隧道二衬混凝土智能养护台车，其特征在于：所述门架系统（2）顶部设置若干液压油缸（201），所述液压油缸（201）与所述支撑拱圈（301）活动连接。
9.根据权利要求1所述一种基于远红外线加热的隧道二衬混凝土智能养护台车，其特征在于：所述远红外线加热板（401）根据加热部位沿隧道环向通长布置。
10.根据权利要求1所述一种基于远红外线加热的隧道二衬混凝土智能养护台车，其特征在于：所述温度传感器（402）设置在所述支撑拱圈（301）上，共计3组，每组3个，分别设置在支撑拱圈（301）的拱顶和拱腰，通过网络与所述智能控制中心（601）相连接，所述湿度传感器（505）与所述温度传感器（402）交替设置在所述支撑拱圈（301）上，共计3组，每组3个，分别设置在拱顶和拱腰，通过网络与所述智能控制中心（601）相连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210438884.3A CN114776337A (zh) | 2022-04-25 | 2022-04-25 | 一种基于远红外线加热的隧道二衬混凝土智能养护台车 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202210438884.3A CN114776337A (zh) | 2022-04-25 | 2022-04-25 | 一种基于远红外线加热的隧道二衬混凝土智能养护台车 |
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| CN114776337A true CN114776337A (zh) | 2022-07-22 |
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Country Status (1)
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| CN (1) | CN114776337A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115288743A (zh) * | 2022-08-18 | 2022-11-04 | 中铁一局集团有限公司 | 一种隧道封闭式智能汽养台车 |
-
2022
- 2022-04-25 CN CN202210438884.3A patent/CN114776337A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115288743A (zh) * | 2022-08-18 | 2022-11-04 | 中铁一局集团有限公司 | 一种隧道封闭式智能汽养台车 |
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