CN207987920U - 循环冷却系统及带循环冷却系统的混凝土桩 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种循环冷却系统及带循环冷却系统的混凝土桩，所述循环冷却系统包括：具有容纳腔且设有温度传感器和注水口的第一测温管，与所述第一测温管电连接的后台，以及围绕于所述第一测温管外周设置的冷凝管组件；所述第一测温管的注水口与容纳腔连通，所述冷凝管组件的首尾端分别设有进水口和出水口。本实用新型有效地解决桩芯混凝土产生的水化热问题，使桩芯混凝土强度达到设计要求，保证桩身质量。

Description

循环冷却系统及带循环冷却系统的混凝土桩

技术领域

本实用新型涉及建筑领域，更具体地，涉及一种循环冷却系统及带循环冷却系统的混凝土桩。

背景技术

超高层建筑的建设能展示一个国家的发展成就，随着超高层建筑的涌现，要求高承载力的基础形式，超大直径、大体积桩不可避免。然而，大体积混凝土硬化过程中桩身内部释放大量的水化热所产生的温度变化，由此产生的温度应力和收缩应力，是导致结构出现裂缝的主要因素。传统的处理措施都是通过调整混凝土配合比，以及浇筑前加入冰水控制入模温度来达到降低水化热，但这种处理措施具有较大的局限性，对于超大直径、大体积桩，无法有效地解决桩芯混凝土产生的水化热问题，从而使桩芯混凝土强度达不到设计要求。现有施工工艺存在缺陷，因超大直径、大体积桩混凝土浇筑量非常大，水泥水化热作用过程中必然会产生很大的热量，而混凝土表面热量散失较快，内部热量不易散发，故桩身内部与表面产生较大的温差。当温差超过一定临界值时，致使混凝土产生温度应力裂缝，从而影响桩身的质量，导致无法满足上部结构的承载力要求。

实用新型内容

基于此，本实用新型在于克服现有技术对于超大直径、大体积桩，无法有效地解决桩芯混凝土产生的水化热问题，从而使桩芯混凝土强度达不到设计要求的缺陷，提供一种循环冷却系统及带循环冷却系统的混凝土桩。

其技术方案如下：

一种循环冷却系统，包括：具有容纳腔且设有温度传感器和注水口的第一测温管，与所述第一测温管电连接的后台，以及围绕于所述第一测温管外周设置的冷凝管组件；所述第一测温管的注水口与容纳腔连通，所述冷凝管组件的首尾端分别设有进水口和出水口。

本技术方案在混凝土桩身内部埋设第一测温管和冷凝管组件，通过往冷凝管组件中的进水口注入冷水，并从冷凝管组件的出水口将冷凝管组件中已被换热的水抽出，抽出的水经冷却后再次由进水口进入至冷凝管组件中，实现水循环流动，从而在循环过程中将混凝土桩身内部的水化热随冷凝管组件中的水一同带出，降低混凝土桩身内部即桩芯的温度，使桩身内部温度与桩表面温度接近。所述第一测温管用于收集桩身混凝土硬化过程中的温度变化数据，通过将温度数据传输至后台，工作人员根据后台显示的数据，为冷凝管组件的注水和抽水的流量、流速以及启闭提供有效数据，有效处理桩身内部水化热问题。另外，由于第一测温管内空气流通性较强，可能造成第一测温管所测温度浮动较大，从而增大误差；因此为了保证温度测量的准确性，通过注水口在所述第一测温管内注水，使第一测温管所测得的温度更接近桩身、土壤温度，减小误差。并且所述冷凝管组件以及第一测温管均为热交换效率高的管件，从而提高第一测温管的测量精度以及冷凝管组件的换热效率。本技术方案有效地解决桩芯混凝土产生的水化热问题，使桩芯混凝土强度达到设计要求，保证桩身质量。

进一步地，所述温度传感器设于所述第一测温管的底部。

进一步地，所述第一测温管的数量为至少两个，且至少两个第一测温管的长度不同。

进一步地，所述冷凝管组件包括互相连接的第一冷凝管和第二冷凝管，所述第一冷凝管的管径大于所述第二冷凝管的管径，且至少两端所述第二冷凝管分别位于所述第一冷凝管的两端。

进一步地，所述冷凝管组件的纵剖结构呈S形蜿蜒设置。

进一步地，所述冷凝管组件的横剖结构为矩形、圆形或梅花形。

进一步地，还包括第二测温管，所述第二测温管与所述第一测温管间隔设置，且所述冷凝管组件位于所述第一测温管和所述第二测温管之间。

进一步地，所述第二测温管的数量与所述第一测温管的数量相同，且所述第二测温管的各管的长度与所述第一测温管的各管的长度一一对应。

本技术方案还提供一种带循环冷却系统的混凝土桩，包括混凝土桩身和如上述任一实施例所述的循环冷却系统，所述第一测温管和所述冷凝管组件埋设于所述混凝土桩身内。本技术方案有效地解决桩芯混凝土产生的水化热问题，使桩芯混凝土强度达到设计要求，保证桩身质量。

进一步地，所述第一测温管设于所述混凝土桩身的中心轴线处。

附图说明

图1为本实用新型的带循环冷却系统的混凝土桩的纵向剖视图一；

图2为本实用新型的带循环冷却系统的混凝土桩的纵向剖视图二；

图3为本实用新型的带循环冷却系统的混凝土桩横向剖视图一；

图4为本实用新型的带循环冷却系统的混凝土桩横向剖视图二；

图5为本实用新型的第一冷凝管与第二冷凝管的连接示意图；

图6为本实用新型冷凝管组件换向位置处连接示意图。

附图标记说明：

10、第一测温管；11、温度传感器；12、注水口；20、冷凝管组件；21、进水口；22、出水口；23、第一冷凝管；24、第二冷凝管；25、90度弯头；30、混凝土桩身；31、桩身护壁；40、快速活接转接头；50、第二测温管；60、钻孔；70、外圈纵向钢筋；80、内圈纵向钢筋；90、外圈箍筋；100、内圈箍筋。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本实用新型，并不限定本实用新型的保护范围。

如图1和图2所示的一种循环冷却系统，包括：具有容纳腔且设有温度传感器11和注水口12的第一测温管10，与所述第一测温管10电连接的后台，以及围绕于所述第一测温管10外周设置的冷凝管组件20；所述第一测温管10的注水口12与容纳腔连通，所述冷凝管组件20的首尾端分别设有进水口21和出水口22。

本实施方式在混凝土桩身30内部埋设第一测温管10和冷凝管组件20，通过往冷凝管组件20中的进水口21注入冷水，并从冷凝管组件20的出水口22将冷凝管组件20中已被换热的水抽出，抽出的水经冷却后再次由进水口21进入至冷凝管组件20中，实现水循环流动，从而在循环过程中将混凝土桩身30内部的水化热随冷凝管组件20中的水一同带出，降低混凝土桩身30内部即桩芯的温度，使混凝土桩身30内部温度与桩表面温度接近。所述第一测温管10用于收集桩身混凝土硬化过程中的温度变化数据，通过将温度数据传输至后台，工作人员根据后台显示的数据，为冷凝管组件20的注水和抽水的流量、流速以及启闭提供有效数据，有效处理混凝土桩身30内部水化热问题。另外，由于第一测温管10内空气流通性较强，可能造成第一测温管10所测温度浮动较大，从而增大误差；因此为了保证温度测量的准确性，通过注水口12在所述第一测温管10内注水，使第一测温管10所测得的温度更接近桩身、土壤温度，减小误差，并且所述冷凝管组件20以及第一测温管10均为热交换效率高的管件，从而提高第一测温管10的测量精度以及冷凝管组件20的换热效率。桩身混凝土养护期后，冷凝管组件20以及第一测温管10中的水抽出，并采用灌浆封闭处理，浆体强度与桩芯砼强度一致，从管底往上回灌封闭即可。本实施方式有效地解决桩芯混凝土产生的水化热问题，使桩芯混凝土强度达到设计要求，保证混凝土桩身30的质量。

另外，为了方便控制冷凝管组件20的进水方向和流量、流速等，所述冷凝管组件20的进水口21以及出水口22处分别设有控制阀门。

所述温度传感器11设于所述第一测温管10的底部，从而可制作不同长度的第一测温管10，使其满足能够测量混凝土桩身30各种长度位置处混凝土的温度。

所述第一测温管10的数量为至少两个，且至少两个第一测温管10的长度不同。具体地，至少两个所述第一测温管10的长度根据混凝土桩身30的长度进行设计；本实施方式采用三根DN20的第一测温管10，且三根第一测温管10底部，即设有温度传感器11的位置位于混凝土桩身30顶部以下200mm、500mm以及3000mm，分别用于测量混凝土桩身30顶部以下200mm、500mm以及3000mm的混凝土温度，从而监控桩身混凝土硬化过程中的各个位置的温度变化数据，更有效地处理混凝土桩身30内部水化热问题。

如图2结合图5所示，所述冷凝管组件20包括互相连接的第一冷凝管23和第二冷凝管24，所述第一冷凝管23的管径大于所述第二冷凝管24的管径，且至少两端所述第二冷凝管24位于所述第一冷凝管23的两端。即，当埋设好冷凝管组件20后，所述第一冷凝管23位于所述混凝土桩身30的中间位置，所述第二冷凝管24则位于靠近混凝土桩身30顶部和底部的位置；且所述第二冷凝管24的数量与所述第一冷凝管23两端接口的数量匹配。由于混凝土桩身30中心区域水化热量最大，从而将第一冷凝管23的管径设计为大于第二冷凝管24的管径，增大管内水流量以及减缓流速，更具针对性。另外，由于第一冷凝管23和第二冷凝管24的管径不同，从而采用快速活接转接头40对二者进行连接，方便快捷，未安装时各管段可分别存放，节省空间，且采用快速活接转接头40连接处防漏效果好。具体地，本实施方式的第一冷凝管23采用DN60且壁厚为3mm的镀锌管，所述第二冷凝管24采用DN48且壁厚为3mm的镀锌管。

如图2结合图6所示，为了增加冷凝管组件20在混凝土桩身30纵截面即长度方向的覆盖范围，增加冷凝管组件30的总路径长度，从而将所述冷凝管组件20设计为其纵剖结构呈S形蜿蜒设置，且换向位置分别为靠近混凝土桩身30的顶部和底部的位置；即换向处的冷凝管为第二冷凝管24。并且在换向位置处的第二冷凝管24通过90度弯头25连接。

如图3和图4所示，为了增加冷凝管组件20在混凝土桩身30横截面的覆盖范围，将所述冷凝管组件20的横剖结构设计为矩形、圆形或梅花形，即冷凝管组件20俯视图中各节点的连线呈矩形、圆形或梅花形。其中矩形、圆形或梅花形冷凝管组件20的中心轴与混凝土桩身30的中心轴重合。如图3所示为俯视图中各节点的连线呈矩形的冷凝管组件20，图4所示为俯视图中各节点的连线呈梅花形的冷凝管组件20。

如图1所示，本实施方式为了检查混凝土桩身30的内外温差是否满足要求，还包括第二测温管50，所述第二测温管50与所述第一测温管10间隔设置，且所述冷凝管组件20位于所述第一测温管10和所述第二测温管50之间。即本实施方式的第一测温管10位于冷凝管组件20围绕区域的内部，设于混凝土桩身30内部，而第二测温管50则位于冷凝管组件20围绕区域的外部，且并不设于混凝土桩身30上，而是设于桩外。具体地，本实施方式的第二测温管50设于桩身护壁31外500mm处，所述桩身护壁31设于混凝土桩身30的外周。在桩身护壁31外500mm处钻孔60，且钻孔60深度与混凝土桩身30的长度匹配；将第二测温管50插入钻孔60中，用于测量桩外土壤的温度，与第一测温管10测得的桩芯温度做对比，检查混凝土桩身30的内外温差是否满足要求。

且为了完善内外温差数据，提高对比精度，所述第二测温管50的数量与所述第一测温管10的数量相同，且所述第二测温管50的各管的长度与所述第一测温管10的各管的长度一一对应，且温度传感器11也设于所述第二测温管50的底部。即本实施方式的第二测温管50的数量也为三根，且规格与第一测温管10的规格相同。

本实施方式还提供一种带循环冷却系统的混凝土桩，包括混凝土桩身30和如上述任一实施例所述的循环冷却系统，所述第一测温管10和所述冷凝管组件20埋设于所述混凝土桩身30内。本实施方式有效地解决桩芯混凝土产生的水化热问题，使桩芯混凝土强度达到设计要求，保证桩身质量。进一步地，为了保证温度测量的准确度，将所述第一测温管10设于所述混凝土桩身30的中心轴线处。

具体地，本文以桩径为5800mm的混凝土桩身30为例，在混凝土桩开挖完成并经桩孔验收合格后，开始在桩内埋设循环冷却系统；由于桩顶有800mm厚浮浆以及300mm厚露出混凝土面的距离，从而三根所述第一测温管10的长度分别为1300mm、1600mm和4100mm，，且4100mm长度的第一测温管10底部温度传感器11所测得的温度可认为接近混凝土桩身30中心的温度；将三根第一测温管10绑扎在一起，管底部做好封闭措施后埋设在混凝土桩身30内。桩身护壁31外500mm处利用地质钻机钻孔60，将三根第二测温管50绑扎，管底部做好封闭措施后埋设在钻孔60内。在混凝土桩身30内部埋设连通表面积大、热交换率高的冷凝管组件20；接着开始绑扎外圈纵向钢筋70、内圈纵向钢筋80、外圈箍筋90以及内圈箍筋100，待全部安装验收完毕后浇筑混凝土，形成带循环冷却系统的混凝土桩。在混凝土养护期间，通过第一测温管10和第二测温管50监控桩身内外温度变化，充分利用循环水流通降低水化热，通过冷凝管组件20的控制阀门调节水流速及流量，控制混凝土桩身30内部温升速率，待混凝土养护期满足要求后，方可停止。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种循环冷却系统，其特征在于，包括：具有容纳腔且设有温度传感器和注水口的第一测温管，与所述第一测温管电连接的后台，以及围绕于所述第一测温管外周设置的冷凝管组件；所述第一测温管的注水口与容纳腔连通，所述冷凝管组件的首尾端分别设有进水口和出水口。

2.根据权利要求1所述的循环冷却系统，其特征在于，所述温度传感器设于所述第一测温管的底部。

3.根据权利要求1所述的循环冷却系统，其特征在于，所述第一测温管的数量为至少两个，且至少两个第一测温管的长度不同。

4.根据权利要求1所述的循环冷却系统，其特征在于，所述冷凝管组件包括互相连接的第一冷凝管和第二冷凝管，所述第一冷凝管的管径大于所述第二冷凝管的管径，且至少两段所述第二冷凝管分别位于所述第一冷凝管的两端。

5.根据权利要求1所述的循环冷却系统，其特征在于，所述冷凝管组件的纵剖结构呈S形蜿蜒设置。

6.根据权利要求1所述的循环冷却系统，其特征在于，所述冷凝管组件的横剖结构为矩形、圆形或梅花形。

7.根据权利要求1-6任一项所述的循环冷却系统，其特征在于，还包括第二测温管，所述第二测温管与所述第一测温管间隔设置，且所述冷凝管组件位于所述第一测温管和所述第二测温管之间。

8.根据权利要求7所述的循环冷却系统，其特征在于，所述第二测温管的数量与所述第一测温管的数量相同，且所述第二测温管的各管的长度与所述第一测温管的各管的长度一一对应。

9.一种带循环冷却系统的混凝土桩，其特征在于，包括混凝土桩身和如权利要求1-8任一项所述的循环冷却系统，所述第一测温管和所述冷凝管组件埋设于所述混凝土桩身内。

10.根据权利要求9所述的带循环冷却系统的混凝土桩，其特征在于，所述第一测温管设于所述混凝土桩身的中心轴线处。