CN215717419U - 一种大体积纤维混凝土裂缝预防与控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种大体积纤维混凝土裂缝预防与控制系统，包括保温模板、模板盖膜、光纤装置和冷凝装置；保温模板形成有第一空腔以及第二空腔；第二空腔连接有出气管、出水管以及循环出水管；模板盖膜配置于所述第一空腔的上方，所述出气管的出气端配置于所述模板盖膜的下方；所述光纤装置包括配置于所述第一空腔内用于测量混凝土温度的光纤以及与设置于第一空腔外的与所述光纤连接的分布式光纤解调仪；所述冷凝装置包括冷凝管以及冷凝器；所述冷凝管主体设置于所述第一空腔内；冷凝管的一端通过循环进水管连接至冷凝器，另一端连接至第二空腔的出水管；第二空腔的循环出水管连接至所述冷凝器。
Description
技术领域
本实用新型涉及建筑领域，尤其涉及一种大体积纤维混凝土裂缝预防与控制系统。
背景技术
近年来，随着大型建筑设施的蓬勃发展，大体积混凝土结构在现代工程建设中开始广泛应用。大体积混凝土在施工时，遇到的主要问题是温度裂缝，在施工时，由于混凝土结构的体积大，水泥在水化过程中产生大量的热量使混凝土结构内部温度升高，当混凝土结构内部与表面的温差过大时，就会产生温度应力和温度变形，且当温度应力超过混凝土内外的约束力时就会产生裂缝。
环境温度和内部温度及其变化都是影响混凝土微观结构及宏观性能的重要影响因素之一，极冷极热环境温度和内部温度的不均匀分布都将对混凝土构筑物的结构和性能产生致命的伤害。特别是大体积混凝土的施工，厚度大、水化热高，为保证施工质量，应使其内部最高温度不大于75℃、内表温差不大于25℃。因此，大体积混凝土裂缝控制的关键是降低混凝土结构内外温差。
目前，控制裂缝的主要措施包括：优先选用低水化热的水泥，并适当使用缓凝减水剂；适当降低水灰比，减少水泥用量；降低混凝土的入模温度，控制混凝土内外温差(当设计无要求时，控制在25°以内)；及时对混凝土覆盖保温、保湿材料；在混凝土内预埋冷却水管，通入循环水，强制降低混凝土水化热产生的温度；掺入微膨胀剂或膨胀水泥；设置后浇缝；设置温度传感器，监测混凝土内部的温度等。
尽管上述现有技术有利于降低混凝土裂缝的产生，但主要依赖工人和监理的经验，缺乏监测混凝土核心区温度、混凝土表面温度以及跟外部环境的温度差的科学手段，缺乏实时监控和预警混凝土水化热产生的温度监测系统；同时，对于大型混凝土工程，传统的温度监测传感器只能单点监测，布点多，施工不便，且无法监测实时且全面地监测混凝土内部的温度，无法及时通知过热等告警，不能实时指导混凝土养护。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种大体积纤维混凝土裂缝预防与控制系统，以改善上述问题。
本实用新型实施例提供了一种大体积纤维混凝土裂缝预防与控制系统，其包括保温模板、模板盖膜、光纤装置和冷凝装置；其中，所述保温模板形成有用于容置混凝土的第一空腔；形成所述第一空腔的周壁上开设有多个用于容置保温液的第二空腔；每个所述第二空腔连接有出气管、出水管以及循环出水管；
所述模板盖膜配置于所述第一空腔的上方，所述出气管的出气端配置于所述模板盖膜的下方，且相对应的出气管通过养护管连通；
所述光纤装置包括配置于所述第一空腔内用于测量混凝土温度的光纤以及与设置于第一空腔外的与所述光纤连接的分布式光纤解调仪；
所述冷凝装置包括冷凝管以及冷凝器；所述冷凝管主体设置于所述第一空腔内；且所述冷凝管的一端通过循环进水管连接至冷凝器，另一端连接至所述第二空腔的出水管；所述第二空腔的循环出水管连接至所述冷凝器。
优选地，所述保温模板的周壁包括外模板、内模板、多个温度计、温度读数仪；所述内模板设置于所述外模板内；所述第二空腔开设于所述内模板；所述多个温度计依次设置于所述外模板内，并与所述温度读数仪信号连接。
优选地，所述内模板包括内防水层和外防水层，所述内防水层配置为靠近混凝土表面，其为导热系数高的防水材料，所述外防水层配置为远离所述混凝土表面，其为导热系数低的防水材料。
优选地，所述外防水层表面的不同深度设置若干个加热棒。
优选地，所述光纤包括水平光纤以及竖向光纤；所述水平光纤沿着混凝土结构的长边呈U型铺设，所述竖向光纤与光纤引出线连接，并与分布式光纤解调仪连接。
优选地，所述冷凝管具有多段，每段在水平面上沿着混凝土结构的长边呈U型铺设。
优选地，还包括控制开关、流速控制装置以及内外温差控制设备，所述控制开关以及流量控制装置设置于所述循环进水管上，所述内外温差控制设备与所述流速控制装置以及分布式光纤解调仪电气连接。
综上所述，本实施例具有如下优点：
1、采用光纤进行混凝土内部温度的测量；由于光纤具有其体积小、重量轻、便于传感、抗电磁干扰、稳定性好、耐腐蚀；高灵敏度、高分辨率的优点。因此通过分布式光纤传感技术实现大体积混凝土自动实时温度监控的功能，从而定量地控制混凝土的温度以及内外温差，通过调节混凝土内外温度差，掌控了混凝土养护的全过程，实现了裂缝的预防与控制功能。
2、把混凝土内部的热量输送到表面，一方面降低了混凝土内外温差，另一方面有利于节约能源，降低裂缝的控制成本。
3、混凝土顶面的养护管收集热水雾进行混凝土的养护，此方法操作简单，实现了混凝土的蒸汽养护功能，降低了养护成本。
4、冷凝水经过冷凝器得到循环利用，有利于节约水资源。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型第一实施例提供的大体积纤维混凝土裂缝预防与控制系统的结构示意图。
图2为本实用新型第一实施例提供的养护管的平面布置图。
图3为保温模板的结构示意图。
图4为本实用新型第一实施例提供的大体积纤维混凝土裂缝预防与控制系统的平面示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1至图4，本实用新型实施例提供了一种大体积纤维混凝土裂缝预防与控制系统，其包括保温模板10、模板盖膜20、光纤装置30和冷凝装置40；其中，所述保温模板10形成有用于容置混凝土200的第一空腔11，形成所述第一空腔11的周壁上开设有多个用于容置保温液300的第二空腔12；每个所述第二空腔12连接有出气管121、出水管122以及循环出水管123。
所述模板盖膜20配置于所述第一空腔11的上方，所述出气管121的出气端配置于所述模板盖膜20的下方，且相对应的出气管121通过养护管124连接。
所述光纤装置30包括配置于所述第一空腔11内用于测量混凝土温度的光纤31以及与设置于第一空腔11外的与所述光纤31连接的分布式光纤解调仪32。
所述冷凝装置40包括冷凝管41以及冷凝器42；所述冷凝管41主体设置于所述第一空腔11内；且所述冷凝管41的一端通过循环进水管43连接至冷凝器42，另一端连接至所述第二空腔12的出水管122；所述第二空腔12的循环出水管123连接至所述冷凝器42。
在本实施例中，所述保温模板10主要启动容置混凝土以及对混凝土的外表面进行保温的作用。其中，特别的，所述保温模板10包括外模板13、内模板14、多个温度计15以及温度读数仪16。所述外模板13形成整个保温模板10的骨架以及支撑，所述内模板14设置于所述外模板13内，并形成所述第二空腔12；所述多个温度计15依次设置于所述外模板13内，并与所述温度读数仪16信号连接，如此，所述温度计15可以读取混凝土外表面的不同侦测点的温度，并发送至温度读数仪16进行显示。
在本实施例中，所述内模板14主要起到保温的作用，其包括内防水层141和外防水层142。其中，所述内防水层141配置为靠近混凝土表面，其为导热系数高的防水材料，保证位于第二空腔12内的保温液(通常为水)不泄漏且有利于把水产生的热量传导到混凝土表面。而不与混凝土表面接触的外防水层142可为导热系数低的防水材料，保证水不泄漏的同时隔绝热量向空气的传递。
在本实施例中，外防水层142表面的不同深度设置若干个加热棒17，用于维持第二空腔12内的水温恒定或者通过加热提升所述第二空腔12内的水温。
在本实施例中，保温模板10的每个第二空腔12的顶部与侧面均设置三个孔洞，用于连接出气管121、出水管122与循环出水管123。其中，所述出气管121用于收集第二空腔12里面水产生的热水雾，热水雾通过出气管121的出气端进入位于模板盖膜20下方的养护管124内，为混凝土的上表面提供养护所需要的温度和湿度。
在本实施例中，所述光纤31包括水平光纤311以及竖向光纤312；所述水平光纤311沿着混凝土结构的长边呈U型铺设，所述竖向光纤312与光纤引出线连接，并与分布式光纤解调仪32连接。
其中，所述水平光纤311用于获取混凝土结构沿水平方向的温度分布，而竖向光纤312则用于获取混凝土结构沿竖直方向的温度分布。其测量原理为：
光纤测量时，光纤所受的温度应变与布里渊散射光的频移变化之间良好的线性关系。布里渊频移与温度和光纤应变的关系式为：
νB＝KT (1)
式中是νB光纤的布里渊频移；T为测量时的温度；ΔT为温度的变化量；K为温度系数。
在本实施例中，所述冷凝管41具有多段，每段在水平面上沿着混凝土结构的长边呈U型铺设。
其中，冷凝管41设置在混凝土内部，呈多个并排的U型布置，冷凝管41的两端分别与循环进水管43、出水管122连接。循环进水管43和循环出水管123的另一端口与冷凝器42连接。从混凝土的俯视图看，冷凝管41在水平面上沿着混凝土结构的长边呈U型铺设。经由冷凝器42冷凝的水由循环进水管43进入冷凝管41，冷凝管41的冷却水把混凝土水化热产生的热量带出，通过出水管122把冷凝以后的热水排入第二空腔12。由于经过冷凝管的水的温度会升高，此时排入第二空腔12中水温比常温的水的温度高，从而相当于把混凝土内部的热量转移到混凝土的表面，有效地降低了混凝土内外表面的温差，进而减少裂缝的产生。
优选地，还包括控制开关44、流速控制装置45以及内外温差控制设备46，所述控制开关44以及流量控制装置45设置于所述循环进水管43上，所述内外温差控制设备46与所述流速控制装置45以及分布式光纤解调仪32电气连接。
以下详述本实用新型的工作原理：
在本实施例中，当纤维混凝土浇筑完成后，向冷凝管41中通入循环水，待保温模板10的第二空腔12里面的水位达到循环出水管123的位置时，启动加热棒17，使第二空腔12里面的水处于恒温状态，并通过温度读数仪16实时获取保温模板10里面不同深度的温度计15的读数，按照需要调整水温。同时，保温模板10的第二空腔12产生的热水雾通过出气管121以及养护管124排放到混凝土的顶面，混凝土顶面设置有模板盖膜20，模板盖膜20密封，可用于收集养护管124的热水雾，热水雾接触到冰冷的混凝土表面会形成小水珠，加上热水雾温度比较高，从而实现对混凝土表面的蒸汽养护的效果。
当光纤31安装完毕后，可启动分布式光纤解调仪32来采集混凝土内部的温度数据。内外温差控制装置46在采集期内，通过设置采集的时间间隔控制采集数据的频率，若没有达到采集时间间隔，则不进行数据的采集；若达到采集时间间隔，则控制分布式光纤解调仪32发出脉冲信号并进行数据的采集和处理，求出混凝土内外的温度以及混凝土内外的温差，判断温差是否大于设定值，若小于设定值，则混凝土安全，若大于设定值，则发出流速控制信号给流速控制装置45，控制冷却水的水流速度；然后发出保温模板加热信号给保温模板10，通过控制加热棒17功率，调节保温模板10里面的水温，从而实现温控智能控制的功能，无需人工操作，大大增强了裂缝的控制效果。
综上所述，本实施例具有如下优点：
1、采用光纤进行混凝土内部温度的测量；由于光纤具有其体积小、重量轻、便于传感、抗电磁干扰、稳定性好、耐腐蚀；高灵敏度、高分辨率的优点。因此通过分布式光纤传感技术实现大体积混凝土自动实时温度监控的功能，从而定量地控制混凝土的温度以及内外温差，通过调节混凝土内外温度差，掌控了混凝土养护的全过程，实现了裂缝的预防与控制功能。
2、把混凝土内部的热量输送到表面，一方面降低了混凝土内外温差，另一方面有利于节约能源，降低裂缝的控制成本。
3、混凝土顶面的模板盖膜20收集热水雾，此方法操作简单，实现了混凝土的蒸汽养护功能，降低了养护成本。
4、冷凝水经过冷凝器得到循环利用，有利于节约水资源。
以上所揭露的仅为本实用新型一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于实用新型所涵盖的范围。
Claims (7)
1.一种大体积纤维混凝土裂缝预防与控制系统，其特征在于，包括保温模板、模板盖膜、光纤装置和冷凝装置；其中，所述保温模板形成有用于容置混凝土的第一空腔；形成所述第一空腔的周壁上开设有多个用于容置保温液的第二空腔；每个所述第二空腔连接有出气管、出水管以及循环出水管；
所述模板盖膜配置于所述第一空腔的上方，所述出气管的出气端配置于所述模板盖膜的下方，且相对应的出气管通过养护管连通；
所述光纤装置包括配置于所述第一空腔内用于测量混凝土温度的光纤以及与设置于第一空腔外的与所述光纤连接的分布式光纤解调仪；
所述冷凝装置包括冷凝管以及冷凝器；所述冷凝管主体设置于所述第一空腔内；且所述冷凝管的一端通过循环进水管连接至冷凝器，另一端连接至所述第二空腔的出水管；所述第二空腔的循环出水管连接至所述冷凝器。
2.根据权利要求1所述的大体积纤维混凝土裂缝预防与控制系统，其特征在于，所述保温模板的周壁包括外模板、内模板、多个温度计、温度读数仪；所述内模板设置于所述外模板内；所述第二空腔开设于所述内模板；所述多个温度计依次设置于所述外模板内，并与所述温度读数仪信号连接。
3.根据权利要求2所述的大体积纤维混凝土裂缝预防与控制系统，其特征在于，所述内模板包括内防水层和外防水层，所述内防水层配置为靠近混凝土表面，其为导热系数高的防水材料，所述外防水层配置为远离所述混凝土表面，其为导热系数低的防水材料。
4.根据权利要求3所述的大体积纤维混凝土裂缝预防与控制系统，其特征在于，所述外防水层表面的不同深度设置若干个加热棒。
5.根据权利要求1所述的大体积纤维混凝土裂缝预防与控制系统，其特征在于，所述光纤包括水平光纤以及竖向光纤；所述水平光纤沿着混凝土结构的长边呈U型铺设，所述竖向光纤与光纤引出线连接，并与分布式光纤解调仪连接。
6.根据权利要求1所述的大体积纤维混凝土裂缝预防与控制系统，其特征在于，所述冷凝管具有多段，每段在水平面上沿着混凝土结构的长边呈U型铺设。
7.根据权利要求1所述的大体积纤维混凝土裂缝预防与控制系统，其特征在于，还包括控制开关、流速控制装置以及内外温差控制设备，所述控制开关以及流量控制装置设置于所述循环进水管上，所述内外温差控制设备与所述流速控制装置以及分布式光纤解调仪电气连接。
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