CN207211128U - 一种电毯式土体冻结防控装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种电毯式土体冻结防控装置，该装置包括覆盖在土体表面并对土体进行加热的电毯（1），测量土体温度的温度传感器（2）以及根据所述土体温度控制所述电毯（1）开启或关闭进而控制所述土体维持在预设温度值的温控开关（3）；其中，所述电毯（1）具有保温、防水、隔热性能。本实用新型防控装置集加热、控温、防水、保水、隔热等功能于一身，使用方便、应用范围广，其应用既能使所覆盖土体表层的温度快速升高，又能对加热的温度进行自动化控制，冻结防控的效能显著提高。
Description
技术领域
本实用新型涉及防止土体冻结的装置，尤其涉及一种电毯式土体冻结防控装置。
背景技术
在我国北部、西部山区和高原寒区，季节冻土和多年冻土广泛分布，面积约占中国陆地总面积的70%。近年来，随着西部大开发的积极推进，围绕能源、交通、水利等有关的寒区重大工程正逐步在西部山区和高原寒区实施。在这些工程施工建设过程中，不可避免地会遇到冻土问题。
由于冻土在冻融过程中将导致其诸多土体特性发生改变，例如疏松土体冻融后将导致其密实度增大、透水性降低等特性，而压实后的土体在经历冻融后将导致密实度下降、透水性升高等特性，且在冻融过程中土体颗粒产生分选作用，对其抗剪强度、承载力等均产生显著影响，从而给寒区工程构筑物的稳定性和安全性运营带来严重威胁。因此，在冬季负温环境下工程实施过程中，无论是地基工程、坝体工程等均要求所使用土料以及工程施工作业面严禁出现冻结。
但是，目前施工现场土料和施工作业面的冻结防控措施大多采用人工覆盖棉被、草帘、土工布等方法，防冻效果差，没法保证冻结防控主体确实没有冻结。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种加热效率高、防冻效果好的电毯式土体冻结防控装置，以确保工程施工作业无冻料输入、压密后的地基和仓面不发生冻结。其中，本申请电毯式土体冻结防控装置中的“土体”指土料、施工作业面等冻结防控主体。
为解决上述问题，本实用新型所述的一种电毯式土体冻结防控装置，其特征在于：该装置包括覆盖在土体表面并对土体进行加热的电毯，测量土体温度的温度传感器以及根据所述土体温度控制所述电毯开启或关闭进而控制所述土体维持在预设温度值的温控开关；其中，所述电毯具有保温、防水、隔热性能。
优选的，所述温度传感器与所述温控开关之间为有线连接或者无线连接。
优选的，所述电毯为多层纤维和薄膜交互叠加的复合结构，该复合结构中均匀铺设有电热带。
优选的，所述电热带平行分布于纤维层和薄膜层之间，方向与所述电毯的宽度方向一致。
优选的，所述温控开关设在为所述电热带提供电能的电缆上，其内部具有控制所述电缆连通或者断开的开关部件。
优选的，所述纤维为聚酯纤维，所述薄膜为聚乙烯薄膜。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1、升温速度快、加热效率高：本实用新型中的电毯直接将电能转化为热能并紧贴土体表面进行加热，传热类型属于热传导，热能得到了充分的利用，加热效率显著提高；同时，电毯的保温、防水和隔热性能使得电毯能够将热量充分保留在电毯底部，避免了热量的无效散失，既抵御了外界低温环境的冷冻作用又保护热能的高效利用，因此所覆盖土体表层的温度会在短时间内快速升高，冻结防控的效能显著提高。
、自动温控、防冻效果好：本实用新型中设有温度传感器和温控开关，温控开关能够根据来自温度传感器的土体温度控制电毯的开启或关闭，进而控制被加热土体维持在预设温度值，不仅能确实保证土体不被冻结，还能使得土体处于实际需要的温度范围，进一步提高了冻结防控的效能。
3、使用方便、应用范围广：本实用新型电毯式土体冻结防控装置集加热、控温、防水、保水、隔热等功能于一身，使用时将电毯覆盖于土体表面，通电即可自动运行；同时，根据冻结防控主体的形状、面积大小（施工现场往往都是大量土料和大面积施工作业面），该装置相应的形状、面积可自由调整，确保冻结管控的范围根据需要灵活调整，具有广泛的应用范围，即使在冰冻、雨雪环境中仍具有很强的适应性。
附图说明
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本实用新型的结构示意图。
图中：1—电毯，2—温度传感器，3—温控开关，4—电热带，5—电缆。
具体实施方式
如图1所示，一种电毯式土体冻结防控装置，该装置具体可以包括电毯1、温度传感器2和温控开关3。使用时电毯1 覆盖在土体表面并在温控开关3的控制下对土体进行加热，温度传感器2埋设在电毯1下土体表面，用于实时测量所处位置的土体温度并将其传输至温控开关3，温度传感器2与温控开关3之间可以为有线连接，也可以是无线连接；温控开关3用于根据设定的工作条件（温度）启闭为电毯1供电的电源。
其中，温度传感器2是一种能感受温度并转换成可用输出信号的热电阻型或热电偶型传感器，其工作温度介于-45～45℃之间，分辨率为±0.1℃。
上述电毯1除了能加热之外，其还具有保温、防水、隔热、不吸湿等性能，使得电毯1内部与外界的温度、水分隔离，以确保电毯1产生的热量尽可能地用来加热土体，提高加热效率。另外，为了保证电毯1的使用寿命，其还可以具有抗磨、耐扯拉、柔韧性好等特点。
具体地，电毯1可以为多层纤维和薄膜交互叠加的复合结构，复合结构中均匀铺设有电热带4，其中，纤维为聚酯纤维等纤维材料，薄膜为聚乙烯等高分子材料，复合结构可为一层纤维一层薄膜、两层纤维一层薄膜或多层纤维多层薄膜结构。
电热带4是在两根平行金属母线之间均匀地包裹一层具有正温系数半导体材料制成的芯带，平行分布于纤维层和薄膜层之间，比如在三层纤维两层薄膜的复合结构中，电热带2每隔一定间距平行分布于靠近土体一侧的纤维层和薄膜层之间，方向与电毯1的宽度方向一致，电热带2的正负极通过电缆5分别联接后接入温度开关3。
温度开关3可以为根据设定的工作条件（温度）能够产生导通或者断开动作的一系列自动控制元件（即其内部具有控制电缆5连通或者断开的开关部件），温控工作温度范围为-25～240℃；当然，温控开关3也可以是无线温控的，即温控开关3通过向为电毯1供电的电源发送无线信号（开启控制命令或者关闭控制命令）实现对电源启闭的控制。
具体地，温控开关3根据接收到的土体温度控制电毯1的开启或关闭，以使土体温度维持在某个预设温度值，具体地：预先在温控开关3中设定一个当前冻结防控主体所需要维持的温度值，比如5℃；当收到来自温度传感器2的土体温度时，将当前的土体温度与预设温度值相比较，当土体温度低于5℃时，开启电毯1进行加热以使土体温度上升到5℃（如果电毯1已经处于开启加热状态，那就继续保持开启），当土体温度等于或者大于5℃时，关闭电毯1停止加热，以使土体温度保持5℃或者下降到5℃。
当然，根据需要温控开关3也可以控制土体温度维持在某个温度范围内，比如5~8℃；当土体温度超过上限值8℃时，关闭电毯1停止加热，当土体温度低于下限值5℃时，开启电毯1进行加热即可。
基于上述实施例公开的电毯式土体冻结防控装置，本申请另一实施例中结合实际工程应用对该防控装置的效能进行说明，具体以“四川雅砻江两河口水电站”工程建设冬季施工过程中坝体心墙施工作业面的冻结防控进行现场示范性试验。
试验中，电毯1的复合结构采用三布两膜土工布，电热带4采用市面上常用的自限温并联式电热带，将电热带4每2m一根平行地置于电毯1下部的纤维层和薄膜层中间并交织在一起，每根电热带4的长度与电毯1的幅宽相同，从而形成具有“膜电复合结构”的电毯1。
在使用该防控装置对坝体心墙的施工作业面进行冻结防控时，将其移动到施工作业面一端后接上电源，然后将电毯1缓慢覆盖到施工作业面上，将温度传感器2置于施工作业面的表层土体中，设定好施工作业面需要维持的温度值，该防控装置即可自行加热并保温控温。在施工作业面冻结防控需要结束时，将电毯1收起并移到存放区存放。
其中，在对该冻结防控装置进行示范性试验过程中，心墙表层土体的维持温度设定为3℃，每隔一段时间对控温下的心墙部位表层土体温度、未进行冻结防控心墙部位表层土体温度和空气温度进行同步测量记录，结果如表1所示。
表1电毯式土体冻结防控装置效能对比
| 日 期 | 最低气温（℃） | 相应时刻未进行冻结防控心墙表层土体温度（℃） | 相应时刻处于“膜电复合结构”下心墙表层土体温度（℃） |
| 2017.1.6 | -4.4 | -4.6 | 3.1 |
| 2017.1.7 | -4.1 | -5.0 | 3.0 |
| 2017.1.8 | -4.3 | -5.1 | 3.2 |
| 2017.1.9 | -5.2 | -4.9 | 3.0 |
| 2017.1.10 | -4.5 | -4.3 | 3.1 |
由上表可以看出，冬季施工期连续5天在气温达到最低时刻时，未进行冻结防控的坝体心墙部位表层土体的温度均为负值，处于冻结状态，而在本申请电毯式土体冻结防控装置作用下的坝体心墙部位的表层土体温度始终保持在3℃左右，处于正温未冻结状态，较未有冻结防控措施下的坝体心墙部位表层土体温度高出7.7～8.3℃。由此证明，本申请电毯式土体冻结防控装置在冻结防控方面具有优良的效能。
Claims (6)
1.一种电毯式土体冻结防控装置，其特征在于：该装置包括覆盖在土体表面并对土体进行加热的电毯（1），测量土体温度的温度传感器（2）以及根据所述土体温度控制所述电毯（1）开启或关闭进而控制所述土体维持在预设温度值的温控开关（3）；其中，所述电毯（1）具有保温、防水、隔热性能。
2.如权利要求1所述的电毯式土体冻结防控装置，其特征在于：所述温度传感器（2）与所述温控开关（3）之间为有线连接或者无线连接。
3.如权利要求1或2所述的电毯式土体冻结防控装置，其特征在于：所述电毯（1）为多层纤维和薄膜交互叠加的复合结构，该复合结构中均匀铺设有电热带（4）。
4.如权利要求3所述的电毯式土体冻结防控装置，其特征在于：所述电热带（4）平行分布于纤维层和薄膜层之间，方向与所述电毯（1）的宽度方向一致。
5.如权利要求3所述的电毯式土体冻结防控装置，其特征在于：所述温控开关（3）设在为所述电热带（4）提供电能的电缆（5）上，其内部具有控制所述电缆（5）连通或者断开的开关部件。
6.如权利要求3所述的电毯式土体冻结防控装置，其特征在于：所述纤维为聚酯纤维，所述薄膜为聚乙烯薄膜。
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|---|---|---|---|
| CN201721131367.2U CN207211128U (zh) | 2017-09-05 | 2017-09-05 | 一种电毯式土体冻结防控装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN201721131367.2U CN207211128U (zh) | 2017-09-05 | 2017-09-05 | 一种电毯式土体冻结防控装置 |
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|---|---|
| CN207211128U true CN207211128U (zh) | 2018-04-10 |
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| CN201721131367.2U Active CN207211128U (zh) | 2017-09-05 | 2017-09-05 | 一种电毯式土体冻结防控装置 |
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|---|---|
| CN (1) | CN207211128U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107338785A (zh) * | 2017-09-05 | 2017-11-10 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 | 一种基于电毯自动温控的土体冻结防控系统 |
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2017
- 2017-09-05 CN CN201721131367.2U patent/CN207211128U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN107338785A (zh) * | 2017-09-05 | 2017-11-10 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 | 一种基于电毯自动温控的土体冻结防控系统 |
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