CN207526123U - 一种新型混凝土智能温控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于建设工程领域，公开了一种新型混凝土智能温控装置，设置有温度控制器；所述温度控制器通过导线分别连接大体积混凝土水冷降温装置、大体积混凝土气冷降温装置、大体积混凝土表面降温装置；大体积混凝土不同部位内部预埋有多根测温管；测温管内部填充有液体介质层；所述液体介质层内部插接有粘贴在测温管内壁的温度感应器；所述温度感应器通过有线连接温度控制器；温度感应器通过无线连接移动终端本实用新型减少水泥水化热，推迟放热高峰出现的时间；使混凝土中心温度与表面温度的差值、混凝土表面与大气温度差值均不超过25℃。保证了施工的质量。达到了温度控制和监测的目的。

Description

一种新型混凝土智能温控装置

技术领域

本实用新型属于建设工程领域，尤其涉及一种新型混凝土智能温控装置。

背景技术

我国《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009里规定: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，一般实体最小尺寸大于或等于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。所以必须从根本上分析它，来保证施工的质量。

美国混凝土学会(ACI)规定:"任何就地浇筑的大体积混凝土，其尺寸之大，必须要求解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大限度减少开裂"。

综上所述，现有技术存在的问题是：大体积混凝土结构厚实，混凝土量大，工程条件复杂(一般都是地下现浇钢筋混凝土结构)，施工技术要求高，水泥水化热较大(预计超过25度)，易使结构物产生温度变形；大体积混凝土因为平面尺寸过大，约束作用所产生的温度力大控制温度措施不当，温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限值，易产生裂缝；影响大体积混凝土质量，而且对大体积混凝土的温度不能进行远程控制。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种新型混凝土智能温控装置。

本实用新型是这样实现的，一种新型混凝土智能温控装置，所述新型混凝土智能温控装置设置有温度控制器；所述温度控制器通过导线分别连接大体积混凝土水冷降温装置、大体积混凝土气冷降温装置、大体积混凝土表面降温装置；

大体积混凝土不同部位内部预埋有多根测温管；所述测温管内部填充有液体介质层；所述液体介质层内部插接有粘贴在测温管内壁的温度感应器；所述温度感应器通过有线连接温度控制器；

所述温度感应器通过无线连接移动终端。

进一步，所述大体积混凝土水冷降温装置包括水循环管道、循环水泵、水循环池并依次连接；所述水循环管道预埋在大体积混凝土内部；所述水循环管道为弯曲状，在大体积混凝土内部空间布置为三层或两层；水循环管道的入口连通循环水泵；水循环管道的出口连通水循环池；所述循环水泵通过导线连接温度控制器。

进一步，大体积混凝土气冷降温装置包括气循环管道、空气压缩机制冷机并彼此连接；所述气循环管道预埋在大体积混凝土内部；所述气循环管道为弯曲状，在大体积混凝土内部空间布置为多层；气循环管道上开有多个孔；所述气循环管道的入口连通空气压缩机制冷机；水循环管道的出口探出大体积混凝土表面，所述水循环管道的出口上还连通有弯头；所述弯头与大体积混凝土表面平行；所述空气压缩机制冷机通过导线连接温度控制器。所述气循环管道与水循环管道相互垂直或平行。

进一步，大体积混凝土表面降温装置包括喷洒水管、输水泵并彼此连接；所述喷洒水管位于大体积混凝土外表面；所述输水泵过导线连接温度控制器。

进一步，所述大体积混凝土表面上还插接有外部环境测温管；所述外部环境测温管内部填充有液体介质层；所述液体介质层内部插接有粘贴在外部环境测温管内壁的温度传感器；所述温度传感器通过有线连接温度控制器；

所述温度控制器通过导线连接温度报警器。

本实用新型的优点及积极效果为：本实用新型通过温度感应器、温度传感器分别感应大体积混凝土内外表面温度，当温度控制器对此两温度进行比较后，当超过25摄氏度的差值，进行报警提示，同时启动大体积混凝土水冷降温装置、大体积混凝土气冷降温装置、大体积混凝土表面降温装置对大体积混凝土的内外表面进行降温，当内外差值低于25摄氏度后，解除报警，同时停止所有降温装置；大体积混凝土气冷降温装置的气循环管道上开设的密集孔，可保证冷气流与混凝土接触，带走热量。

本实用新型可通过移动终端对新型混凝土智能温控装置进行远程控制；实现控制的自由性。

本实用新型减少水泥水化热，推迟放热高峰出现的时间；使混凝土中心温度与表面温度的差值、混凝土表面与大气温度差值均不超过25℃。保证了施工的质量。达到了温度控制和监测的目的。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的新型混凝土智能温控装置示意图。

图中：1、温度控制器；2、测温管；3、液体介质层；4、温度感应器；5、移动终端；6、水循环管道；7、循环水泵；8、水循环池；9、气循环管道；10、空气压缩机制冷机；11、弯头；12、喷洒水管；13、输水泵；14、外部环境测温管；15、温度传感器；16、温度报警器。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

下面结合附图对本实用新型的结构作详细的描述。

如附图1所示，本实用新型实施例提供的新型混凝土智能温控装置，

设置有温度控制器(STM232)1；所述温度控制器通过导线分别连接大体积混凝土水冷降温装置、大体积混凝土气冷降温装置、大体积混凝土表面降温装置；

大体积混凝土不同部位内部预埋有多根测温管2；所述测温管内部填充有液体介质层3；可为水；所述液体介质层内部插接有粘贴在测温管内壁的温度感应器4；所述温度感应器通过有线连接温度控制器；

所述温度感应器通过无线连接移动终端5。

所述大体积混凝土水冷降温装置包括水循环管道6、循环水泵7、水循环池8并依次连接；所述水循环管道预埋在大体积混凝土内部；所述水循环管道为弯曲状，在大体积混凝土内部空间布置为三层或两层；水循环管道的入口连通循环水泵；水循环管道的出口连通水循环池；所述循环水泵通过导线连接温度控制器。

大体积混凝土气冷降温装置包括气循环管道9、空气压缩机制冷机10并彼此连接；所述气循环管道预埋在大体积混凝土内部；所述气循环管道为弯曲状，在大体积混凝土内部空间布置为多层；气循环管道上开有多个孔；所述气循环管道的入口连通空气压缩机制冷机；水循环管道的出口探出大体积混凝土表面，所述水循环管道的出口上还连通有弯头11；所述弯头与大体积混凝土表面平行；所述空气压缩机制冷机通过导线连接温度控制器。所述气循环管道与水循环管道相互垂直或平行。

大体积混凝土表面降温装置包括喷洒水管12、输水泵13并彼此连接；所述喷洒水管位于大体积混凝土外表面；所述输水泵过导线连接温度控制器。

所述大体积混凝土表面上还插接有外部环境测温管14；所述外部环境测温管内部填充有液体介质层；所述液体介质层内部插接有粘贴在外部环境测温管内壁的温度传感器15；所述温度传感器通过有线连接温度控制器；

所述温度控制器通过导线连接温度报警器16。

本实用新型通过温度感应器、温度传感器分别感应大体积混凝土内外表面温度，当温度控制器对此两温度进行比较后，当超过25摄氏度的差值，进行报警提示，同时启动大体积混凝土水冷降温装置、大体积混凝土气冷降温装置、大体积混凝土表面降温装置对大体积混凝土的内外表面进行降温，当内外差值低于25摄氏度后，解除报警，同时停止所有降温装置；大体积混凝土气冷降温装置的气循环管道上开设的密集孔，可保证冷气流与混凝土接触，带走热量。

本实用新型可通过移动终端对新型混凝土智能温控装置进行远程控制；实现控制的自由性。

本实用新型减少水泥水化热，推迟放热高峰出现的时间；使混凝土中心温度与表面温度的差值、混凝土表面与大气温度差值均不超过25℃。保证了施工的质量。达到了温度控制和监测的目的。

下面结合具体分析对本实用新型作进一步描述。

选材：

1、粗骨料宜采用连续级配，细骨料宜采用中砂。

2、外加剂宜采用缓凝剂、减水剂；掺合料宜采用粉煤灰、矿渣粉等。

3、大体积混凝土在保证混凝土强度及坍落度要求的前提下，应提高掺合料及骨料的含量，以降低单方混凝土的水泥用量。

4、水泥应尽量选用水化热低、凝结时间长的水泥，优先采用中热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、大坝水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥等。

但是，水化热低的矿渣水泥的析水性比其它水泥大，在浇筑层表面有大量水析出。这种泌水现象，不仅影响施工速度，同时影响施工质量。因析出的水聚集在上下两浇筑层表面间，使混凝土水灰比改变，而在掏水时又带走了一些砂浆，这样便形成了一层含水量多的夹层，破坏了混凝土的粘结力和整体性。混凝土泌水量的大小与用水量有关，用水量多，泌水量大；且与温度高低有关，水完全析出的时间随温度的提高而缩短；此外，还与水泥的成分和细度有关。所以，在选用矿渣水泥时应尽量选择泌水性的品种，并应在混凝土中掺入减水剂，以降低用水量。在施工中，应及时排出析水或拌制一些干硬性混凝土均匀浇筑在析水处，用振捣器振实后，再继续浇筑上一层混凝土。

大体积混凝土与普通混凝土的区别表面上看是厚度不同，但其实质的区别是由于混凝土中水泥水化要产生热量，大体积混凝土内部的热量不如表面的热量散失得快，造成内外温差过大，其所产生的温度应力可能会使混凝土开裂。因此判断是否属于大体积混凝土既要考虑厚度这一因素，又要考虑水泥品种、强度等级、每立方米水泥用量等因素，比较准确的方法是通过计算水泥水化热所引起的混凝土的温升值与环境温度的差值大小来判别，一般来说，当其差值小于25℃时，其所产生的温度应力将会小于混凝土本身的抗拉强度，不会造成混凝土的开裂，当差值大于25℃时，其所产生的温度应力有可能大于混凝土本身的抗拉强度，造成混凝土的开裂。

高层建筑的箱形基础或片筏基础都有厚度较大的钢筋砼底板，高层建筑的桩基础则常有厚大的承台，这些基础底板和桩基承台均属大体积钢筋砼结构。还有较常见的一些厚大结构转换层楼板和大梁也属大体积钢筋砼结构。

大体积砼与普通砼的区别：

不能以截面尺寸来简单判断是否大体积砼，实际施工中，有些砼厚度达到1m，但也不属于大体积砼的范畴，有些砼虽然厚度未达到1m，但水化热却较大，不按大体积砼的技术标准施工，也会造成结构裂缝。

大体积砼与普通砼的区别表面上看是厚度不同，但其实质的区别是由于砼中水泥水化要产生热量，大体积砼内部的热量不如表面的热量散失得快，造成内外温差过大，其所产生的温度应力可能会使砼开裂。因此判断是否属于大体积砼既要考虑厚度这一因素，又要考虑水泥品种、强度等级、每立方米水泥用量等因素，比较准确的方法是通过计算水泥：水化热所引起的砼的温升值与环境温度的差值大小来判别，一般来说，当其差值小于25℃时，其所产生的温度应力将会小于砼本身的抗拉强度，不会造成砼的开裂，当差值大于25℃时，其所产生的温度应力在可能大于砼本身的抗拉强度，造成砼的开裂，此时就可判定该砼属大体积砼，并应按条文中规定的措施进行施工，以确保砼不致开裂，造成工程渗漏水的隐患。

大体积砼由于其水化热产生温差形成温差应力，表面裂缝容易产生，这些裂缝对于结构正常使用一般不会有影响。但是，目前工程实践中普遍采用大体积砼不允许裂缝的标准，导致保养和温度控制措施复杂，额外费用较大。

基础大体积混凝土施工应合理选择混凝土配合比，宜选用水化热低的水泥、掺入适当的粉煤灰和外加剂、控制水泥用量，并应作好养护和温度测量。混凝土内部温度与表面温度的差值、混凝土外表面和环境温度差值均不应超过25℃。

下面结合大体积防水混凝土的施工，应采取以下措施对本实用新型作进一步描述。

1在设计许可的情况下，采用混凝土60d强度作为设计强度；

2采用低热或中热水泥，掺加粉煤灰、磨细矿渣粉等掺合料；

3掺入减水剂、缓凝剂、膨胀剂等外加剂；

4在炎热季节施工时，采取降低原材料温度、减少混凝土运输时吸收外界热量等降温措施；

5混凝土内部预埋管道，进行水冷散热；

6采取保温保湿养护。混凝土中心温度与表面温度的差值不应大于25℃，混凝土表面温度与大气温度的差值不应大于25℃。养护时间不应少于14d。

大体积混凝土的浇筑应合理分段分层进行，使混凝土沿高度均匀上升；浇筑应在室外气温较低时进行，混凝土浇筑温度不宜超过28℃。

混凝土浇筑温度系指混凝土振捣后，在混凝土50㎜～100㎜深处的温度。

对大体积混凝土的养护，应根据气候条件采取控温措施，并按需要测定浇筑后的混凝土表面和内部温度，将温差控制在设计要求的范围以内；当设计无具体要求时，温度不宜超过25℃。

控制浇筑温度是有好处的，要降低浇筑温度必须从降低砼出机温度入手，其目的是降低大体积砼的总温升值和减小结构的内外温差。降低砼出机温度最有效的方法是降低石子的温度，由于夏季气温较高，为防止太阳的直接照射，可要求商品砼供应商在砂、石堆场搭设简易遮阳装置，必要时向骨料喷射水雾或使用前作淋水冲洗。在控制砼的浇筑温度方面，通过计算砼的工程量，做到合理安排施工流程及机械配置，调整浇筑时间为以夜间浇筑为主，少在白天进行，以免因暴晒而影响质量。

大体积砼的温度变化曲线先是一个升温过程，升到最高点后就慢慢降温，升温的速度要比降温的速度大。

那么大体积砼何时达到最高点主要决定于配合比、几何尺寸、现场条件等因素，根据工程统计，一般的大体积砼浇筑后3～4d出现最高点。

理论上，任何材料的允许温差与材料的极限值有关。对于大体积砼而言，如果降温过快，虽然内表温差仍然控制在规范要求之内，但由于砼内部温差过大，温差应力达到砼的极限抗拉强度时，理论上就会出现裂缝，而且此裂缝出现在大体积砼的内部，如果相差过大，就会出现贯穿裂缝，影响结构使用，因此，降温速率的快慢直接关系到大体积砼内部拉应力的发展。

降温速率取值上，理论上要求温差应力必须小于同一时间的砼抗拉极限强度。目前有的工程采用降温速率取2～3℃/d，跟踪后也未见贯穿裂缝，但是对于大多数施工单位来说，为安全起见仍采用≤1～1.5℃/d。

砼养护可遵循降温速率“前期大后期小”的原则。因养护前期砼处于升温阶段，弹性模量、温度应力较小，而抗拉强度增长较快，在保证砼表面湿润的基础上应尽量少覆盖，让其充分散热，以降低砼的温度，亦即养护前期砼降温速率可稍大。养护后期砼处于降温阶段，弹性模量增加较快，温度应力较大，应加强保温，控制降温速率。

下面结合大体积砼产生裂缝的原因对本实用新型作进一步描述。

(1)水泥水化热

水泥在水化过程中要产生大量的热量，是大体积砼内部热量的主要来源。由于大体积砼截面厚度大，水化热聚集在结构内部不易散失，使砼内部的温度升高。砼内部的最高温度，大多发生在浇筑后的3～5d，当砼的内部与表面温差过大时，就会产生温度应力和温度变形。温度应力与温差成比，温差越大，温度应力也越大。当砼的抗拉强度不足以抵抗该温度应力时，便开始产生温度裂缝。这就是大体积砼容易产生裂缝的主要原因。

(2)约束条件

大体积钢筋砼与地基浇筑在一起，当早期温度上升时产生的膨胀变形受到下部地基的约束而形成压应力。由于砼的弹性模量小，徐变和应力松弛度大，使砼与地基连接不牢固，因而压应力较小。但当温度下降时，产生较大的拉应力，若超过砼的抗拉强度，砼就会出现垂直裂缝。

(3)外界气温变化

大体积砼在施工期间，外界气温的变化对大体积砼的开裂有重大影响。砼内部温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温度和砼的散热温度三者的叠加。外界温度越高，砼的浇筑温度也越高。外界温度下降，尤其是骤降，大大增加外层砼与砼内部的温度梯度，产生温差应力，造成大体积砼出现裂缝。因此控制砼表面温度与外界气温温差，也是防止裂缝的重要一环。

(4)砼的收缩变形

砼的拌合水中，只有约20％的水分是水泥水化所必需的，其余80％要被蒸发。砼中多余水分的蒸发是引起砼体积收缩的主要原因之一。这种收缩变形不受约束条件的影响，若存在约束，就会产生收缩应力而出现裂缝。

下面结合大体积砼养护时的温度控制两种方法对本实用新型作进一步描述。

一种是降温法，即在砼浇筑成型后，通过循环冷却水降温，从结构物的内部进行温度控制；

另一种是保温法，即砼浇筑成型后，通过保温材料、碘钨灯或定时喷浇热水、蓄存热水等办法，提高砼表面及四周散热面的温度，从结构物的外部进行温度控制。保温法基本原理是利用砼的初始温度加上水泥水化热的温升，在缓慢的散热过程中(通过人为控制)，使砼获得必要的强度。

砼测温点的布置、测温时间频率、测温工具的选用

为了掌握大体积砼的温升和降温的变化规律，以及各种材料在各种条件下的温度影响，需要对砼进行温度监测控制。

(1)测温点的布置——必须具有代表性和可比性。沿浇筑的高度，应布置在底部、中部和表面，垂直测点间距一般为500～800㎜；平面则应布置在边缘与中间，平面测点间距一般为2.5～5m。当使用热电偶温度计时，其插入深度可按实际需要和具体情况而定，一般应不小于热电偶外径的6～10倍，测温点的布置，距边角和表面应大于50㎜。

采用预留测温孔洞方法测温时，一个测温孔只能反映一个点的数据。不应采取通过沿孔洞高度变动温度计的方法来测竖孔中不同高度位置的温度。

(2)测温制度——在砼温度上升阶段每2～4h测一次，温度下降阶段每8h测一次，同时应测大气温度。

所有测温孔均应编号，进行砼内部不同深度和表面温度的测量。

(3)测温工具的选用——为了及时控制砼内外两个温差，以及校验计算值与实测值的差别，随时掌握砼温度动态，宜采用热电偶或半导体液晶显示温度计。采用热偶测温时，还应配合普通温度计，以便进行校验。

在测温过程中，当发现温度差超过25℃时，应及时加强保温或延缓拆除保温材料，以防止砼产生温差应力和裂缝。

大体积砼施工时，一是要尽量减少水泥水化热，推迟放热高峰出现的时间，如采用60d龄期的砼强度作为设计强度(此点必须征得设计单位的同意)，以降低水泥用量；掺粉煤灰可替代部分水泥，既可降低水泥用量，且由于粉煤灰的水化反应较慢，可推迟放热高峰的出现时间；掺外加剂也可达到减少水泥、水的用量，推迟放热高峰的出现时间；夏季施工时采用冰水拌和、砂石料场遮阳、砼输送管道全程覆盖洒冷水等措施可降低砼的出机和入模温度。以上这些措施可减少砼硬化过程中的温度应力值。二是进行保温保湿养护，养护时间不应少于14d，使砼硬化过程中产生的温差应力小于砼本身的抗拉强度，从而可避免砼产生贯穿性的有害裂缝。三是采用分层分段法浇筑砼，分层振捣密实以使砼的水化热能尽快散失。还可采用二次振捣的方法，增加砼的密实度，提高抗裂能力，使上下两层砼在初凝前结合良好。四是做好测温工作，随时控制砼内的温度变化，及时调整保温及养护措施，使混凝土中心温度与表面温度的差值、混凝土表面与大气温度差值均不应超过25℃。

基础底板测温孔测完温度后，基础底板测温孔测完温度后，每一孔都是一个薄弱部位，处理不好就很容易从孔处渗漏，因此每一个孔都必须采用堵漏灵或防水宝之类防水材料仔细填实。

拆除保温层条件及测温结束时间，拆除保温层条件和测温结束时间：以砼温度下降，砼中心温度与表面温度差小于20℃，且表面温度与大气温度差小于20℃，逐层拆除。

测温的延续时间与结构的厚度及重要程度有关，对厚度较大(2m以上)和重要工程，测温延续时间不宜小于15d，最好积累28d的温度记录，以便与试块强度一起，作为温度应力分析时参考；对厚度较小和一般工程，测温延续时间可为9～12d，测温时间过短，达不到温度控制和监测的目的。

以上所述仅是对本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种新型混凝土智能温控装置，其特征在于，所述新型混凝土智能温控装置设置有温度控制器；所述温度控制器通过导线分别连接大体积混凝土水冷降温装置、大体积混凝土气冷降温装置、大体积混凝土表面降温装置；

大体积混凝土不同部位内部预埋有多根测温管；所述测温管内部填充有液体介质层；所述液体介质层内部插接有粘贴在测温管内壁的温度感应器；所述温度感应器通过有线连接温度控制器；

所述温度感应器通过无线连接移动终端。

2.如权利要求1所述的新型混凝土智能温控装置，其特征在于，所述大体积混凝土水冷降温装置包括水循环管道、循环水泵、水循环池并依次连接；所述水循环管道预埋在大体积混凝土内部；所述水循环管道为弯曲状，在大体积混凝土内部空间布置为三层或两层；水循环管道的入口连通循环水泵；水循环管道的出口连通水循环池；所述循环水泵通过导线连接温度控制器。

3.如权利要求1所述的新型混凝土智能温控装置，其特征在于，大体积混凝土气冷降温装置包括气循环管道、空气压缩机制冷机并彼此连接；所述气循环管道预埋在大体积混凝土内部；所述气循环管道为弯曲状，在大体积混凝土内部空间布置为多层；气循环管道上开有多个孔；所述气循环管道的入口连通空气压缩机制冷机；水循环管道的出口探出大体积混凝土表面，所述水循环管道的出口上还连通有弯头；所述弯头与大体积混凝土表面平行；所述空气压缩机制冷机通过导线连接温度控制器。

4.如权利要求1所述的新型混凝土智能温控装置，其特征在于，大体积混凝土表面降温装置包括喷洒水管、输水泵并彼此连接；所述喷洒水管位于大体积混凝土外表面；所述输水泵过导线连接温度控制器。

5.如权利要求1～4任意一项所述的新型混凝土智能温控装置，其特征在于，所述大体积混凝土表面上还插接有外部环境测温管；所述外部环境测温管内部填充有液体介质层；所述液体介质层内部插接有粘贴在外部环境测温管内壁的温度传感器；所述温度传感器通过有线连接温度控制器；

气循环管道与水循环管道相互垂直或平行；

所述温度控制器通过导线连接温度报警器。