CN209429126U - 适用于薄壁混凝土的冷却水管装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种适用于薄壁混凝土的冷却水管装置，属于混凝土浇筑施工技术领域。针对传统方法在薄壁混凝土结构中蛇形布置冷却水圆管通水，存在的窄边方向温度梯度大、核心温度区温降慢、不能分区控制流量等问题，本实用新型中冷却水管的布置方式根据冷却水管的间距D与混凝土的厚度L作了合理设计，减小了混凝土窄边温度梯度；采用椭圆水管的横向平行布置，冷却水先平行从混凝土形体中心位置进入，通过不同高程水管的流量调整，精细化控制不同部位的冷却水通入量，可有效解决传统冷却水圆管按照蛇形布置而存在的上述问题，免去冷却水换向的成本，同时部分设备重复利用。该装置可有效提升薄壁混凝土质量，降低温度裂缝的发生机率。

Description

适用于薄壁混凝土的冷却水管装置

技术领域

本实用新型涉及一种适用于薄壁混凝土的冷却水管装置，属于混凝土浇筑施工技术领域。

背景技术

在水电工程领域，预埋冷却水管的方法被广泛应用在混凝土浇筑温度控制过程中。但在洞室衬砌等薄壁混凝土结构中，传统方法埋设圆管并通水冷却，往往会带来实际的工程问题，其一是薄壁混凝土的窄边方向温降速度往往过快、温度梯度较大，对表面质量不利；其二是蛇形布置水管的水流在到达混凝土形体中心时，冷却水温度已经较高，此时对混凝土核心高温的控制效果有限。这样导致的结果是混凝土核心温度较难降至预期温度，窄边方向温度梯度较大，易出现裂缝，影响混凝土质量，更有甚者会影响洞室过流或运行安排。所以，严格控制薄壁混凝土结构中冷却水管的布置和通水是重要的问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的第一个技术问题是：提供一种适用于薄壁混凝土的冷却水管装置，能够减小窄边温度梯度。

为解决上述技术问题本实用新型所采用的技术方案是：适用于薄壁混凝土的冷却水管装置，包括混凝土和布置于混凝土内的冷却水管，冷却水管设于混凝土厚度方向的中部位置，混凝土厚度≦1.5m，冷却水管的过流断面为圆形或椭圆形；

冷却水管的间距D与混凝土的厚度L相同时，冷却水管的过流断面为圆形，冷却水管的内直径为20mm～30mm；

冷却水管的间距D与混凝土的厚度L不同时，冷却水管的过流断面为椭圆形，位于混凝土厚度方向的轴设定为轴b、另一条轴设定为轴a；轴b的长度为20mm～30mm，轴a的长度＝冷却水管的间距D÷混凝土的厚度L×轴b的长度。

此外，为进一步解决混凝土核心温度温降较慢的问题，本实用新型还可采用如下优选的技术方案：

冷却水管在混凝土内均匀间隔布置多根，每根冷却水管均从混凝土两侧端面伸出、并在端面处与出水管相接；每根冷却水管的中部位置分别通过连接管连接进水管，进水管在混凝土的外表面中部位置和连接管相接。

进一步的是：冷却水管包括左侧管和右侧管，左侧管和右侧管通过三岔管接头与连接管相连接；三岔管接头的三头接口均为内螺纹外套管结构；左侧管、右侧管、连接管在与三岔管接头的接口端均设置为相适配的外螺纹内嵌管结构。

进一步的是：冷却水管与出水管通过连接接头相接；连接管与进水管通过连接接头相接；连接接头的两端接口均为内螺纹外套管结构；冷却水管、出水管、连接管、进水管均设置有与连接接头相适配的外螺纹内嵌管结构。

进一步的是：每根冷却水管对应的进水管上均设置有管道式流量计和阀门。

进一步的是：冷却水管、出水管、连接管、进水管采用HDPE或钢制材料管道，壁厚为2mm～4mm。

本实用新型的有益效果是：

(1)减小混凝土窄边温度梯度。冷却水管的布置方式根据冷却水管的间距D与混凝土的厚度L作了合理设计。在洞室衬砌等薄壁混凝土结构中，通常地，冷却水管的间距D要大于混凝土的厚度L，以此为例，本实用新型采用椭圆形水管减小了在薄壁混凝土窄边方向的进占尺寸，增大了在长边方向的进占尺寸，整体温控等值线同混凝土的形体相适应，减小了混凝土窄边方向的温度梯度，降低温度裂缝的出现几率。

(2)优先控制混凝土核心温度。冷却水首先从混凝土的中心位置平行进入，保证混凝土形体中心最高温度首先得到控制。冷却水从中间向两边流动，即从高温区向低温区流动，和温控要求相一致。

(3)精确分区控制流量。每根进水管均设置了管道式流量计和阀门，可以进行分区控制。在保持高温区域较大流量的前提下，减小已经明显温降的区域的流量，达到精确控制的目的。

(4)避免冷却水换向成本。本实用新型避免了传统冷却水需间隔一定时间进行转换方向的操作，减少了设备的成本和人工劳动力。

(5)装置的管道式流量计、阀门、外部水管可循环利用，符合经济、节能的要求。

附图说明

图1为现有技术的正视图。

图2为现有技术的侧视图。

图3为本实用新型的正视图。

图4为本实用新型的侧视图。

图5为本实用新型的俯视图。

图中零部件标记：1-混凝土、2-冷却水管、3-出水管、4-进水管、5-连接管、6-三岔管接头、7-管道式流量计、8-阀门、9-次高温范围示意线、10-高温范围示意线、11-冷却影响示意线、12-出水总管、13-进水总管。

具体实施方式

为便于理解和实施本实用新型，选本实用新型的优选实施例结合附图作进一步说明。

如图3至图5所示，本实用新型包括混凝土1和布置于混凝土1内的冷却水管2，冷却水管2设于混凝土1厚度方向的中部位置，混凝土1厚度≦1.5m，冷却水管2的过流断面为圆形或椭圆形；冷却水管2的间距D与混凝土1的厚度L相同时，冷却水管2的过流断面为圆形，冷却水管2的内直径为20mm～30mm；冷却水管2的间距D与混凝土1的厚度L不同时，冷却水管2的过流断面为椭圆形，位于混凝土1厚度方向的轴设定为轴b、另一条轴设定为轴a；轴b的长度为20mm～30mm，轴a的长度＝冷却水管2的间距D÷混凝土1的厚度L×轴b的长度。

本实用新型对冷却水管2的布置方式根据冷却水管2的间距D与混凝土1的厚度L作了合理设计。上述布置方式可应用于传统的蛇形冷却管路，以减小混凝土窄边温度梯度。

为进一步解决混凝土核心温度温降较慢的问题，本实用新型还可采用如下优选的技术方案：冷却水管2在混凝土1内均匀间隔布置多根，每根冷却水管2均从混凝土1两侧端面伸出、并在端面处与出水管3相接；每根冷却水管2的中部位置分别通过连接管5连接进水管4，进水管4在混凝土1的外表面中部位置和连接管5相接。

为方便混凝土1内的冷却水管2的组装，冷却水管2包括左侧管和右侧管，左侧管和右侧管通过三岔管接头6与连接管5相连接；三岔管接头6的三头接口均为内螺纹外套管结构；左侧管、右侧管、连接管5在与三岔管接头6的接口端均设置为相适配的外螺纹内嵌管结构。

进水管4与出水管3需在后期拆除，为方便管道拆除，冷却水管2与出水管3通过连接接头相接；连接管5与进水管4通过连接接头相接；连接接头的两端接口均为内螺纹外套管结构；冷却水管2、出水管3、连接管5、进水管4均设置有与连接接头相适配的外螺纹内嵌管结构。同时装置的外部水管可循环利用，符合经济、节能的要求。

每根冷却水管2对应的进水管4上均设置有管道式流量计7和阀门8。每根进水管4均设置了管道式流量计7和阀门8，可以进行分区控制。在保持高温区域较大流量的前提下，减小已经明显温降的区域的流量，达到精确控制的目的。

为使得经济实用，冷却水管2、出水管3、连接管5、进水管4采用HDPE或钢制材料管道，壁厚为2mm～4mm。三岔管接头6和连接接头可采用与管道相同的材质制作。

优选实施例：

本实用新型在某洞室的边墙衬砌混凝土结构中进行实施，由冷却水管2、三岔管接头6、进水管4、出水管3、连接接头、连接管5、管道式流量计7、阀门8等部件组成。

冷却水管2，为冷却通水的主要部件，材质为HDPE或钢制空心椭圆管，壁厚为2mm～4mm。实施时，首先进行椭圆形冷却水管2尺寸的确定工作。本实施例中衬砌混凝土浇筑厚度为80cm，冷却水管2间距为100cm，椭圆形断面中轴b的长度为30mm(参照常规冷却水圆管直径)，通过公式计算出轴a的长度为37.5mm。轴b设置在混凝土1的厚度方向，轴a设置在混凝土1的高程方向。冷却水管2在两头接头处形体渐变为直径为a的圆形管，均为外螺纹内嵌管接头结构。

然后将该冷却水管2移至工作面开始组装，高程间隔100cm设置。每个高程分左半边和右半边各布置一条管道。左侧管和右侧管用三岔管接头6相连。

三岔管接头6材质为HDPE或钢制空心管。长边方向与两个椭圆形冷却水管2相接，短边方向通过连接管5与进水管4相接。三岔管接头6的三头接头均为内螺纹外套管结构，尺寸与水管接头相适应。

在三岔管接头6处通过连接管5及连接接头连接垂直于冷却水管2方向的进水管4，每个高程的冷却水管2均有独立的进水管4，进水管4上设置阀门8，根据需要选配管道式流量计7。本实施例中每条进水管4均设置管道式流量计7。管道式流量计7及阀门8为常规产品。进水管4通过进水主管13外接冷却供水水源。连接管5、进水管4材质为HDPE或钢制空心圆形管。

冷却水管2的左侧管外端头、右侧管外端头分别通过连接接头与出水管3相接。出水管3通过出水总管12外接冷却水源或其他收集处。出水管3材质为HDPE或钢制空心圆形管。

出水管3及进水管4所使用的连接接头的两端接口均为内螺纹外套管结构；冷却水管2、出水管3、连接管5、进水管4均设置有与连接接头相适配的外螺纹内嵌管结构。

冷却水管2组装好后，开始浇筑混凝土1。根据温度监测情况，调整每条冷却水管2的通水流量，以达到均匀温降的效果。

本实施例通过椭圆形冷却水管2的平行单向布置，冷却水从高温区进入，优先控制高温区温度。水流经左右两侧分别流动，在椭圆形冷却水管2的作用下，其温度影响线发生变化，沿混凝土1厚度方向的温度梯度减小。同时，不需要进行冷却水改变通水方向的操作。根据各部位温度监测的数据，通过相应高程冷却水管2对应的进水管4上的阀门8调整通水流量，达到混凝土1整体均匀降温的目的。

Claims (6)

1.适用于薄壁混凝土的冷却水管装置，包括混凝土(1)和布置于混凝土(1)内的冷却水管(2)，冷却水管(2)设于混凝土(1)厚度方向的中部位置，混凝土(1)厚度≦1.5m，其特征在于：冷却水管(2)的过流断面为圆形或椭圆形；

冷却水管(2)的间距D与混凝土(1)的厚度L相同时，冷却水管(2)的过流断面为圆形，冷却水管(2)的内直径为20mm～30mm；

冷却水管(2)的间距D与混凝土(1)的厚度L不同时，冷却水管(2)的过流断面为椭圆形，位于混凝土(1)厚度方向的轴设定为轴b、另一条轴设定为轴a；轴b的长度为20mm～30mm，轴a的长度＝冷却水管(2)的间距D÷混凝土(1)的厚度L×轴b的长度。

2.如权利要求1所述的适用于薄壁混凝土的冷却水管装置，其特征在于：冷却水管(2)在混凝土(1)内均匀间隔布置多根，每根冷却水管(2)均从混凝土(1)两侧端面伸出、并在端面处与出水管(3)相接；每根冷却水管(2)的中部位置分别通过连接管(5)连接进水管(4)，进水管(4)在混凝土(1)的外表面中部位置和连接管(5)相接。

3.如权利要求2所述的适用于薄壁混凝土的冷却水管装置，其特征在于：冷却水管(2)包括左侧管和右侧管，左侧管和右侧管通过三岔管接头(6)与连接管(5)相连接；三岔管接头(6)的三头接口均为内螺纹外套管结构；左侧管、右侧管、连接管(5)在与三岔管接头(6)的接口端均设置为相适配的外螺纹内嵌管结构。

4.如权利要求2所述的适用于薄壁混凝土的冷却水管装置，其特征在于：冷却水管(2)与出水管(3)通过连接接头相接；连接管(5)与进水管(4)通过连接接头相接；连接接头的两端接口均为内螺纹外套管结构；冷却水管(2)、出水管(3)、连接管(5)、进水管(4)均设置有与连接接头相适配的外螺纹内嵌管结构。

5.如权利要求2至4中任意一项所述的适用于薄壁混凝土的冷却水管装置，其特征在于：每根冷却水管(2)对应的进水管(4)上均设置有管道式流量计(7)和阀门(8)。

6.如权利要求2至4中任意一项所述的适用于薄壁混凝土的冷却水管装置，其特征在于：冷却水管(2)、出水管(3)、连接管(5)、进水管(4)采用HDPE或钢制材料管道，壁厚为2mm～4mm。