CN114991508A - 大体积混凝土降温养护一体化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大体积混凝土降温养护一体化装置，包括冷却水循环系统、数据采集系统和用户终端控制系统；冷却水循环系统包括蓄水池、冷却水管、泵机、流量阀一、立管、流量阀二和高速旋转雾化喷头；数据采集系统包括数据采集仪、流量感应器、温度传感器和应力传感器；用户终端控制系统对混凝土进行分阶段分区域的监测和控制，通过对比混凝土表面温度、内部温度、应力值的实时监测值的幅度变化与自行设置的预警阀值，自动控制泵机、流量阀一、流量阀二和高速旋转雾化喷头的启闭及工况强弱，实现混凝土的降温和养护。本发明大大减少了混凝土表面的干缩裂缝以及混凝土内部的温度裂缝，降温和养护自动、及时、精准、高效、节能。

Description

大体积混凝土降温养护一体化装置

技术领域

本发明属于混凝土施工领域，具体涉及一种大体积混凝土降温养护一体化装置。

背景技术

大体积混凝土的应用范围越来越广，其降温、养护也越来越受到人们重视。目前，大体积混凝土的降温仅仅在混凝土内部，而且无法根据混凝土所处的阶段进行调控，效果并不理想，而且大体积混凝土的表面养护常常无法准时、有效的进行洒水养护，容易导致大体积混凝土表面在终凝后有大量的细小裂纹，削弱了混凝土的耐久性和抗渗性。

发明内容

本发明的目的是提供一种大体积混凝土降温养护一体化装置，大大减少了混凝土表面的干缩裂缝以及混凝土内部的温度裂缝，降温和养护自动、及时、精准、高效、节能。

本发明所采用的技术方案是：

一种大体积混凝土降温养护一体化装置，包括冷却水循环系统、数据采集系统和用户终端控制系统；冷却水循环系统包括蓄水池、冷却水管和泵机，蓄水池位于混凝土附近且用于存放冷却水，冷却水管的中间预埋在混凝土内、两端伸出混凝土与蓄水池连通，冷却水管的进口端设有流量阀一，冷却水管在混凝土内根据混凝土厚度设置一层或两层以上，每层冷却水管都布满整层，最高层的冷却水管通过三通分布安装有立管，立管伸出混凝土且伸出部分往上依次设有流量阀二和高速旋转雾化喷头，高速旋转雾化喷头靠近混凝土表面，泵机用于实现冷却水管和蓄水池的水循环；数据采集系统包括分别与数据采集仪电连接的流量感应器、温度传感器和应力传感器，流量感应器设在冷却水管进口端，温度传感器和应力传感器均分布在混凝土内的顶面层、底面层和中部层且中部层层数根据混凝土厚度设置；用户终端控制系统分别与泵机、流量阀一、流量阀二、高速旋转雾化喷头和数据采集仪电连接，对混凝土进行分阶段分区域的监测和控制，通过对比混凝土表面温度、内部温度、应力值的实时监测值的幅度变化与自行设置的预警阀值，自动控制泵机、流量阀一、流量阀二和高速旋转雾化喷头的启闭及工况强弱，实现混凝土的降温和养护。

进一步地，当用户终端控制系统通过实时监测值判断混凝土温度、应力整体处于持续上升阶段时，若混凝土表面温度、内部温度、应力值三者任一的实时监测值的幅度变化超过自行设置的预警阀值，则用户终端控制系统开启泵机、流量阀一以及幅度变化超过预警阀值区域对应的流量阀二和高速旋转雾化喷头，流量阀一和流量阀二的开度每隔一段时间根据幅度变化调整且幅度变化越大开度越大，若流量阀一和流量阀二开启到最大仍不能满足降温需求，则加大泵机功率；当用户终端控制系统通过实时监测值判断混凝土温度、应力整体处于持续下降阶段时，减小泵机功率以及流量阀一和流量阀二的开度，直到混凝土达到最低养护时间且表面温度、内部温度、应力值小于设定的允许值时，关闭泵机、流量阀一、流量阀二和高速旋转雾化喷头。

进一步地，当同时存在多个幅度变化超过预警阀值的区域时，优先保证幅度变化较大的区域的降温，调大对应区域的流量阀二的开度并将周围的高速旋转雾化喷头集中朝向对应区域。

进一步地，用户终端控制系统通过电脑或移动电子设备设置预警阀值。

进一步地，当冷却水管在混凝土内设置两层以上时，每层冷却水管都以“弓”字形走向布满整层，上一层的末端直接向下进入下一层再以“弓”字形反向排布。

进一步地，每个温度传感器和应力传感器均设有三个监测点且三个监测点呈等边三角形。

进一步地，等边三角形边长30cm。

进一步地，高速旋转雾化喷头在混凝土表面以上45cm，流量阀二在高速旋转雾化喷头下方5cm。

进一步地，冷却水管采用焊接钢管。

本发明的有益效果是：

1.工作时冷却水管内循环的冷却水带走了混凝土的内部热量，能快速缩小混凝土表面和内部的温度差，高速旋转雾化喷头以喷雾的形式对混凝土表面进行降温和养护，可以对混凝土表面进行自动喷雾保湿养护，大大减少混凝土表面的干缩裂缝以及混凝土内部的温度裂缝，提高混凝土的耐久性。

2.人工洒水降温一般是采用常温的自来水降温，自来水相对于混凝土内部温度低很多，直接将常温自来水喷洒在混凝土表面，很容易与混凝土内部的温度形成较大差距，非常容易在混凝土表面形成许多细小的裂纹，降低混凝土的耐久性，而本发明中，高速旋转雾化喷头将吸收水化热后的冷却水雾化成水珠，不仅更容易被混凝土表面的空隙吸收，而且喷出的水雾是略低于混凝土内部的温度，直接均匀高效地喷洒在混凝土表面，这样混凝土表面和内部的温差就会大大缩小，而且从混凝土开始到结束水化热反应都会维持在比较低的温差之内，进一步减少了混凝土内部和表面温差过大产生的温度裂缝和混凝土表面快速失水造成的干缩裂缝。

3.大体积混凝土水化热反应往往由混凝土内部向外扩散，其温度也会由内向外扩散，内部温度场呈阶梯状，内部中心温度最高，两侧与外界接触温度较低，本发明针对大体积混凝土内部温度不均匀的特点，根据监测情况和预设规则分阶段分区域的控制各执行件，使得降温和养护自动、及时、精准、高效、节能。

附图说明

图1是本发明实施例中大体积混凝土降温养护一体化装置的俯视剖面图(图中虚线表示电连接，为了避免杂乱，温度传感器、应力传感器和高速旋转雾化喷头只表示一处电连接)。

图2是本发明实施例中大体积混凝土降温养护一体化装置的侧视剖面图。

图3是本发明实施例中温度传感器和应力传感器的监测点分布图。

图4是本发明实施例中的控制流程图。

图中：1-蓄水池；2-泵机；3-流量阀一；4-流量感应器；5-冷却水管；6-温度传感器；7-应力传感器；8-高速旋转雾化喷头；9-数据采集仪；10-用户终端控制系统；11-流量阀二；12-立管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1至图4所示，一种大体积混凝土降温养护一体化装置，包括冷却水循环系统、数据采集系统和用户终端控制系统10；冷却水循环系统包括蓄水池1、冷却水管5和泵机2，蓄水池1位于混凝土附近且用于存放冷却水，冷却水管5的中间预埋在混凝土内、两端伸出混凝土与蓄水池1连通，冷却水管5的进口端设有流量阀一3，冷却水管5在混凝土内根据混凝土厚度设置一层或两层以上，每层冷却水管5都布满整层，最高层的冷却水管5通过三通分布安装有立管12，立管12伸出混凝土且伸出部分往上依次设有流量阀二11和高速旋转雾化喷头8，高速旋转雾化喷头8靠近混凝土表面，泵机2用于实现冷却水管5和蓄水池1的水循环；数据采集系统包括分别与数据采集仪9电连接的流量感应器4、温度传感器6和应力传感器7，流量感应器4设在冷却水管5进口端，温度传感器6和应力传感器7均分布在混凝土内的顶面层、底面层和中部层且中部层层数根据混凝土厚度设置；用户终端控制系统10分别与泵机2、流量阀一3、流量阀二11、高速旋转雾化喷头8和数据采集仪9电连接，对混凝土进行分阶段分区域的监测和控制，通过对比混凝土表面温度、内部温度、应力值的实时监测值的幅度变化与自行设置的预警阀值，自动控制泵机2、流量阀一3、流量阀二11和高速旋转雾化喷头8的启闭及工况强弱，实现混凝土的降温和养护。

在本实施例中，当用户终端控制系统10通过实时监测值判断混凝土温度、应力整体处于持续上升阶段时，若混凝土表面温度、内部温度、应力值三者任一的实时监测值的幅度变化超过自行设置的预警阀值，则用户终端控制系统开启泵机2、流量阀一3以及幅度变化超过预警阀值区域对应的流量阀二11和高速旋转雾化喷头8，流量阀一3和流量阀二11的开度每隔一段时间根据幅度变化调整且幅度变化越大开度越大，若流量阀一3和流量阀二11开启到最大仍不能满足降温需求，则加大泵机2功率；当用户终端控制系统通过实时监测值判断混凝土温度、应力整体处于持续下降阶段时，减小泵机2功率以及流量阀一3和流量阀二11的开度，直到混凝土达到最低养护时间且表面温度、内部温度、应力值小于设定的允许值时，关闭泵机2、流量阀一3、流量阀二11和高速旋转雾化喷头8。

在本实施例中，当同时存在多个幅度变化超过预警阀值的区域时，优先保证幅度变化较大的区域的降温，调大对应区域的流量阀二11的开度并将周围的高速旋转雾化喷头8集中朝向对应区域。

在本实施例中，用户终端控制系统10通过电脑或移动电子设备设置预警阀值。

如图1所示，在本实施例中，当冷却水管5在混凝土内设置两层以上时，每层冷却水管都以“弓”字形走向布满整层，上一层的末端直接向下进入下一层再以“弓”字形反向排布。

如图3所示，在本实施例中，每个温度传感器6和应力传感器7均设有三个监测点且三个监测点呈等边三角形，等边三角形边长可以采用30cm。

在本实施例中，高速旋转雾化喷头8在混凝土表面以上45cm，流量阀二11在高速旋转雾化喷头8下方5cm，冷却水管5采用焊接钢管。

工作时冷却水管5内循环的冷却水带走了混凝土的内部热量，能快速缩小混凝土表面和内部的温度差，高速旋转雾化喷头8以喷雾的形式对混凝土表面进行降温和养护，可以对混凝土表面进行自动喷雾保湿养护，大大减少混凝土表面的干缩裂缝以及混凝土内部的温度裂缝，提高混凝土的耐久性。

人工洒水降温一般是采用常温的自来水降温，自来水相对于混凝土内部温度低很多，直接将常温自来水喷洒在混凝土表面，很容易与混凝土内部的温度形成较大差距，非常容易在混凝土表面形成许多细小的裂纹，降低混凝土的耐久性，而本发明中，高速旋转雾化喷头8将吸收水化热后的冷却水雾化成水珠，不仅更容易被混凝土表面的空隙吸收，而且喷出的水雾是略低于混凝土内部的温度，直接均匀高效地喷洒在混凝土表面，这样混凝土表面和内部的温差就会大大缩小，而且从混凝土开始到结束水化热反应都会维持在比较低的温差之内，进一步减少了混凝土内部和表面温差过大产生的温度裂缝和混凝土表面快速失水造成的干缩裂缝。

大体积混凝土水化热反应往往由混凝土内部向外扩散，其温度也会由内向外扩散，内部温度场呈阶梯状，内部中心温度最高，两侧与外界接触温度较低，本发明针对大体积混凝土内部温度不均匀的特点，根据监测情况和预设规则分阶段分区域的控制各执行件，使得降温和养护自动、及时、精准、高效、节能。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种大体积混凝土降温养护一体化装置，其特征在于：包括冷却水循环系统、数据采集系统和用户终端控制系统；冷却水循环系统包括蓄水池、冷却水管和泵机，蓄水池位于混凝土附近且用于存放冷却水，冷却水管的中间预埋在混凝土内、两端伸出混凝土与蓄水池连通，冷却水管的进口端设有流量阀一，冷却水管在混凝土内根据混凝土厚度设置一层或两层以上，每层冷却水管都布满整层，最高层的冷却水管通过三通分布安装有立管，立管伸出混凝土且伸出部分往上依次设有流量阀二和高速旋转雾化喷头，高速旋转雾化喷头靠近混凝土表面，泵机用于实现冷却水管和蓄水池的水循环；数据采集系统包括分别与数据采集仪电连接的流量感应器、温度传感器和应力传感器，流量感应器设在冷却水管进口端，温度传感器和应力传感器均分布在混凝土内的顶面层、底面层和中部层且中部层层数根据混凝土厚度设置；用户终端控制系统分别与泵机、流量阀一、流量阀二、高速旋转雾化喷头和数据采集仪电连接，对混凝土进行分阶段分区域的监测和控制，通过对比混凝土表面温度、内部温度、应力值的实时监测值的幅度变化与自行设置的预警阀值，自动控制泵机、流量阀一、流量阀二和高速旋转雾化喷头的启闭及工况强弱，实现混凝土的降温和养护。

2.如权利要求1所述的大体积混凝土降温养护一体化装置，其特征在于：当用户终端控制系统通过实时监测值判断混凝土温度、应力整体处于持续上升阶段时，若混凝土表面温度、内部温度、应力值三者任一的实时监测值的幅度变化超过自行设置的预警阀值，则用户终端控制系统开启泵机、流量阀一以及幅度变化超过预警阀值区域对应的流量阀二和高速旋转雾化喷头，流量阀一和流量阀二的开度每隔一段时间根据幅度变化调整且幅度变化越大开度越大，若流量阀一和流量阀二开启到最大仍不能满足降温需求，则加大泵机功率；当用户终端控制系统通过实时监测值判断混凝土温度、应力整体处于持续下降阶段时，减小泵机功率以及流量阀一和流量阀二的开度，直到混凝土达到最低养护时间且表面温度、内部温度、应力值小于设定的允许值时，关闭泵机、流量阀一、流量阀二和高速旋转雾化喷头。

3.如权利要求2所述的大体积混凝土降温养护一体化装置，其特征在于：当同时存在多个幅度变化超过预警阀值的区域时，优先保证幅度变化较大的区域的降温，调大对应区域的流量阀二的开度并将周围的高速旋转雾化喷头集中朝向对应区域。

4.如权利要求1所述的大体积混凝土降温养护一体化装置，其特征在于：用户终端控制系统通过电脑或移动电子设备设置预警阀值。

5.如权利要求1至4任一所述的大体积混凝土降温养护一体化装置，其特征在于：当冷却水管在混凝土内设置两层以上时，每层冷却水管都以“弓”字形走向布满整层，上一层的末端直接向下进入下一层再以“弓”字形反向排布。

6.如权利要求1至4任一所述的大体积混凝土降温养护一体化装置，其特征在于：每个温度传感器和应力传感器均设有三个监测点且三个监测点呈等边三角形。

7.如权利要求6所述的大体积混凝土降温养护一体化装置，其特征在于：等边三角形边长30cm。

8.如权利要求1至4任一所述的大体积混凝土降温养护一体化装置，其特征在于：高速旋转雾化喷头在混凝土表面以上45cm，流量阀二在高速旋转雾化喷头下方5cm。

9.如权利要求1至4任一所述的大体积混凝土降温养护一体化装置，其特征在于：冷却水管采用焊接钢管。

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