大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫控冷卻系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫控冷卻系統(tǒng)，涉及大體積混凝土施工【技術(shù)領(lǐng)域】。針對現(xiàn)有大體積混凝土結(jié)構(gòu)的冷卻系統(tǒng)中，冷卻水管布置不能有效控制內(nèi)部降溫均勻性的問題。它包括循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、變頻器、中央控制器、計算機及溫度傳感器，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)包括依次連接并形成回路的冷卻水管單元、水箱及變頻式水泵，至少一個冷卻水管單元水平布設(shè)于大體積混凝土結(jié)構(gòu)的模板內(nèi)，每個冷卻水管單元包括兩個冷卻水管組，冷卻水管組是由若干兩端分別連接進水管和出水管的冷卻水管組成，卻水管的進水口和出水口均設(shè)于大體積混凝土結(jié)構(gòu)的模板外部，兩個冷卻水管組交錯且相疊置，冷卻水管分別平行且間隔設(shè)置，相鄰冷卻水管內(nèi)冷卻循環(huán)水流向相反。
【專利說明】大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫控冷卻系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及大體積混凝土施工【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫控冷卻系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著城市建筑規(guī)模越來越大，大體積混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用也越來越普遍。在大體積混凝土結(jié)構(gòu)的施工過程中，水泥的水化反應(yīng)會產(chǎn)生大量的水化熱，綜合混凝土自身材料的特殊性，在混凝土內(nèi)部會產(chǎn)生一個不均勻的溫度場，外部冷混凝土受到內(nèi)部熱混凝土的膨脹和收縮的約束，從而產(chǎn)生溫度應(yīng)力，導(dǎo)致大體積混凝土在硬化過程中易產(chǎn)生溫度裂縫，降低了大體積混凝土的承載能力、防水性能及耐久性能，影響建筑結(jié)構(gòu)的安全及正常使用。
[0003]目前，采用較多的冷卻控制系統(tǒng)是在待澆筑大體積混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部埋設(shè)冷卻水管，向冷卻水管內(nèi)通入循環(huán)冷卻水來實現(xiàn)混凝土的降溫。這種冷卻控制系統(tǒng)冷卻水管布置盲目性大，不能很好結(jié)合混凝土內(nèi)部溫度分布規(guī)律，冷卻水管不能有效控制內(nèi)部降溫均勻性；另外，控溫所采用的冷卻水管多為盤管，盤管雖然能夠減少管路接頭，但由于循環(huán)冷卻水在盤管內(nèi)流動路徑較長，導(dǎo)致循環(huán)冷卻水在盤管入口側(cè)和出口側(cè)的溫差較大，不能有效控制大體積混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部溫差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有大體積混凝土結(jié)構(gòu)的冷卻系統(tǒng)中，冷卻水管布置盲目性大，不能很好結(jié)合混凝土內(nèi)部溫度分布規(guī)律；冷卻水管不能有效控制內(nèi)部降溫均勻性的問題，本實用新型的目的是提供一種大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫控冷卻系統(tǒng)，能夠有效控制因冷卻水管內(nèi)循環(huán)冷卻水單一流向而造成混凝土內(nèi)部降溫不均勻的現(xiàn)象，達到減小溫度梯度、改變降溫溫度場不均勻?qū)ΨQ的目的。
[0005]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫控冷卻系統(tǒng)，包括循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、變頻器、中央控制器、計算機及溫度傳感器，所述循環(huán)冷卻水系統(tǒng)包括依次連接并形成回路的冷卻水管單元、水箱及變頻式水泵，至少一個所述冷卻水管單元水平布設(shè)于所述大體積混凝土結(jié)構(gòu)的模板內(nèi)，每個所述冷卻水管單元包括兩個冷卻水管組，所述冷卻水管組是由若干兩端分別連接進水管和出水管的冷卻水管組成，所述冷卻水管的進水口和出水口均設(shè)于所述大體積混凝土結(jié)構(gòu)的模板外部，兩個所述冷卻水管組交錯且相疊置，所述冷卻水管分別平行且間隔設(shè)置，相鄰所述冷卻水管內(nèi)冷卻循環(huán)水流向相反。
[0006]優(yōu)選的，所述大體積混凝土結(jié)構(gòu)的模板內(nèi)由上至下設(shè)有至少兩個平行的所述冷卻水管單元，且上下相鄰的兩個所述冷卻水管單元中的冷卻水管相垂直。
[0007]更佳的，所述冷卻水管為直管。
[0008]所述冷卻水管內(nèi)的水流流量通過設(shè)置于所述冷卻水管單元管路上的調(diào)節(jié)閥控制。
[0009]所述大體積混凝土結(jié)構(gòu)表層布設(shè)的所述溫度傳感器的溫度測點與所述大體積混凝土結(jié)構(gòu)上表面的距離Dl為30mm?80mm，所述大體積混凝土結(jié)構(gòu)底層的所述溫度傳感器的溫度測點與所述大體積混凝土結(jié)構(gòu)底面的距離D2為200mm?300mm。
[0010]本實用新型的效果在于:
[0011]一、本實用新型大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫控冷卻系統(tǒng)，冷卻水管的布設(shè)采用同層雙向?qū)α?，這種布置方式能夠有效避免同一水平層內(nèi)循環(huán)冷卻水單一方向進入大體積混凝土結(jié)構(gòu)造成的進入側(cè)溫度降低快，而流出側(cè)溫度降低慢的現(xiàn)象，從而有效控制因冷卻水管內(nèi)循環(huán)冷卻水單一流向而造成的混凝土內(nèi)部降溫不均勻的現(xiàn)象，達到減小水平溫度梯度、改變水平降溫溫度場不對稱的目的。
[0012]二、本實用新型大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫控冷卻系統(tǒng)，冷卻水管單元的布設(shè)不但采用同層雙向?qū)α?，而且沿大體積混凝土厚度方向設(shè)置至少兩個冷卻水管單元，且相鄰兩個冷卻水管單元中的冷卻水管相垂直，采用這種布置方式，能夠保證大體積混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部降溫溫度場對稱，尤其能夠有效避免超厚大體積混凝土結(jié)構(gòu)縱向降溫不均勻的弊端，達到減小大體積混凝土結(jié)構(gòu)豎向溫度梯度、改變豎向降溫溫度場不對稱的目的。
[0013]本實用新型有助于改變冷卻水管布置的盲目性，提高冷卻水管的利用率，也能夠避免冷卻水管降溫的不均勻性，進而有效控制大體積混凝土內(nèi)部溫差及應(yīng)力，減少溫度裂縫的產(chǎn)生。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1至圖3為本實用新型一實施例中冷卻水管單元的布置示意圖；
[0015]圖4為本實用新型大體積混凝土結(jié)構(gòu)溫控冷卻過程的流程圖。

【具體實施方式】
[0016]以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型提出的一種大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫控冷卻系統(tǒng)作進一步詳細說明。根據(jù)下面的說明和權(quán)利要求書，本實用新型的優(yōu)點和特征將更清楚。以下將由所列舉之實施例結(jié)合附圖，詳細說明本實用新型的技術(shù)內(nèi)容及特征。為敘述方便，下文中所述的“上”、“下”、“左”、“右”與附圖的上、下、左、右的方向一致，但這不能成為本實用新型技術(shù)方案的限制。需另外說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本實用新型實施例的目的。
[0017]實施例一:結(jié)合圖1至圖3說明本實用新型大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫控冷卻系統(tǒng)(圖中箭頭方向為循環(huán)冷卻水的流動方向)，它包括循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、變頻器、中央控制器、計算機及多個溫度傳感器。其中，多個溫度傳感器布設(shè)于大體積混凝土結(jié)構(gòu)的模板內(nèi)部，并與中央控制器信號連接，中央控制器通過通信電纜連接計算機，中央控制器還通過變頻器連接循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)包括依次連接并形成回路的變頻式水泵、冷卻水管和水箱，且變頻式水泵與變頻器連接。上述連接方式為現(xiàn)有技術(shù)內(nèi)容，此處不再贅述。
[0018]本實用新型的溫控冷卻系統(tǒng)與上述現(xiàn)有技術(shù)的不同在于大體積混凝土結(jié)構(gòu)的模板內(nèi)冷卻水管的結(jié)構(gòu)及布設(shè)，圖1所示為大體積混凝土結(jié)構(gòu)I水平層內(nèi)布設(shè)的冷卻水管單元一 10，冷卻水管單元一 10包括兩個冷卻水管組，即冷卻水管組Al I和冷卻水管組B12，冷卻水管組是由若干左右兩端分別連接進水管和出水管的冷卻水管組成，冷卻水管的進水口和出水口均設(shè)于大體積混凝土結(jié)構(gòu)I模板的外部，冷卻水管組All和冷卻水管組B12交錯且相疊置，冷卻水管組All和冷卻水管組B12的冷卻水管分別平行且間隔設(shè)置，相鄰冷卻水管內(nèi)冷卻循環(huán)水流向相反。上述僅是一個水平層設(shè)置一個冷卻水管單元一 10的示例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)上述技術(shù)內(nèi)容及實際施工的需要，也可在同一水平層內(nèi)設(shè)置多個冷卻水管單元一 10，在此不作限定。
[0019]本實用新型大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫控冷卻系統(tǒng)，冷卻水管的布設(shè)采用同層雙向?qū)α?，即相鄰兩根冷卻水管內(nèi)的循環(huán)冷卻水流向相反，這種布置方式能夠有效避免同一水平層內(nèi)循環(huán)冷卻水單一方向進入大體積混凝土結(jié)構(gòu)造成的進入側(cè)溫度降低快，而流出側(cè)溫度降低慢的現(xiàn)象，從而有效控制因冷卻水管內(nèi)循環(huán)冷卻水單一流向而造成的混凝土內(nèi)部降溫不均勻的現(xiàn)象，達到減小水平溫度梯度、改變水平降溫溫度場不對稱的目的。
[0020]進一步地，大體積混凝土結(jié)構(gòu)I的模板內(nèi)由上至下設(shè)有至少兩個平行的冷卻水管單元，且相鄰的兩個冷卻水管單元中的冷卻水管垂直設(shè)置。圖2所示為大體積混凝土結(jié)構(gòu)I中另一水平層內(nèi)布設(shè)的冷卻水管單元二 20，冷卻水管單元二 20位于冷卻水管單元一 10的下方，與上述冷卻水管單元一 10的結(jié)構(gòu)相類似，冷卻水管單元二 20包括冷卻水管組C21和冷卻水管組D22，冷卻水管組是由若干上下兩端分別連接進水管和出水管的冷卻水管組成，且冷卻水管的進水口和出水口均設(shè)于大體積混凝土結(jié)構(gòu)I模板的外部。冷卻水管組C21和冷卻水管組D22交錯且相疊置，使得冷卻水管組C21和冷卻水管組D22的冷卻水管分別平行且間隔設(shè)置。圖3所示為大體積混凝土結(jié)構(gòu)I內(nèi)縱向設(shè)置的冷卻水管單元的示意圖，由上至下依次為冷卻水管單元一 10、冷卻水管單元二 20、冷卻水管單元三30和冷卻水管單元四40，其中，相鄰兩個冷卻水管單元中的冷卻水管相垂直。
[0021]綜上所述，冷卻水管單元的布設(shè)不但采用同層雙向?qū)α?，而且沿大體積混凝土結(jié)構(gòu)縱向設(shè)置至少兩個冷卻水管單元，且相鄰兩個冷卻水管單元中的冷卻水管相垂直，采用這種布置方式，能夠保證大體積混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部降溫溫度場對稱，尤其能夠有效避免超厚大體積混凝土結(jié)構(gòu)縱向降溫不均勻的弊端，達到減小大體積混凝土結(jié)構(gòu)豎向溫度梯度、改變豎向降溫溫度場不對稱的目的。
[0022]更佳的，上述冷卻水管單元中的冷卻水管優(yōu)選直管，以保證循環(huán)冷卻水在冷卻水管內(nèi)的水流路徑最短，另外，直管相比傳統(tǒng)的盤管而言，管路間距調(diào)整的靈活性更強，更有利于通過控制冷卻水管的間距來控制大體積混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部降溫不均勻的現(xiàn)象。
[0023]并采用直徑Φ 15mm?Φ40πιπι的金屬管或硬塑料管。
[0024]冷卻水管內(nèi)的水流流量通過設(shè)置于冷卻水管單元管路上的調(diào)節(jié)閥控制。
[0025]大體積混凝土結(jié)構(gòu)表層的溫度傳感器的溫度測點與大體積混凝土結(jié)構(gòu)上表面的距離Dl為30mm?80mm，大體積混凝土結(jié)構(gòu)底層的溫度傳感器的溫度測點與大體積混凝土結(jié)構(gòu)底面的距離D2為200mm?300mm。
[0026]結(jié)合圖1至圖4說明本實用新型的大體積混凝土結(jié)構(gòu)的冷卻控制系統(tǒng)的工作過程:
[0027]SlOl:在計算機內(nèi)建立大體積混凝土結(jié)構(gòu)的有限元模型，進行網(wǎng)格劃分，并進行水熱化分析得到最高溫度及溫度分布規(guī)律，進而判定最高溫差及溫度梯度。
[0028]S102:根據(jù)熱能交換原理，以有效控制溫度梯度為目的，對不同溫度區(qū)域的冷卻水管單元的布置比例進行初步確定，得到冷卻水管單元布置方案。并選定冷卻水管管徑、流量等參數(shù)；
[0029]S103:將上述冷卻水管單元布置方案的信息代入有限元模型中進行仿真模擬，通過模擬結(jié)果分析冷卻水管的布設(shè)是否滿足要求，由于產(chǎn)生溫度裂縫的理論溫差值為25V,因此，當(dāng)判斷結(jié)果為是時，即混凝土溫度梯度之差小于25°C時，即可按上述冷卻水管單元布置方案進行冷卻水管施工；當(dāng)判斷結(jié)果為否時，即混凝土中心溫度與表層溫度之差大于等于25°C時，調(diào)整冷卻水管的布設(shè)及循環(huán)冷卻水的流量，并重復(fù)上述步驟S102，直至滿足要求。
[0030]S104，即大體積混凝土結(jié)構(gòu)冷卻降溫結(jié)束后，及時對冷卻水管進行壓漿封堵。
[0031]其中，有限元模型可通過ANSYS熱分析軟件建立，ANSYS熱分析計算是基于能量守恒原理與熱平衡方程，通過有限元分析方法計算各節(jié)點的溫度，然后將ANSYS的溫度數(shù)據(jù)和其他物理參數(shù)施加到大體積混凝土結(jié)構(gòu)上，從而計算出溫度應(yīng)力。
[0032]上述步驟S102具體如下:
[0033]步驟a:在大體積混凝土結(jié)構(gòu)的模板內(nèi)布設(shè)冷卻水管單元并固定，在各溫度測點布設(shè)溫度傳感器并固定；
[0034]步驟b:向模板內(nèi)澆筑混凝土之前，完成冷卻水管單元的布置，并連通進出水系統(tǒng)，澆筑混凝土并待其初凝后，中央控制器通過變頻器驅(qū)動循環(huán)水冷卻系統(tǒng)工作，同時中央控制器將溫度傳感器獲得的實時信息傳輸給計算機。
[0035]此外，在實際施工時，大體積混凝土結(jié)構(gòu)的澆筑過程通常采用分塊分層分批的形式，按施工進度每晝夜?jié)矒v作業(yè)面宜布置I?2個測位，大體積混凝土結(jié)構(gòu)厚度均勻時，測位間距一般為1m?15m，測位位于大體積混凝土結(jié)構(gòu)的邊緣、角部及中部等。根據(jù)混凝土厚度不同，每個測位布置3?5個溫度測點。測位布置于相鄰兩根冷卻水管的中間位置，并在冷卻水管的進水口和出水口處分別布置溫度測點。溫度測點處的溫度傳感器可直接埋入混凝土內(nèi)。
[0036]上述描述僅是對本實用新型較佳實施例的描述，并非對本實用新型范圍的任何限定，本實用新型領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權(quán)利要求書的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫控冷卻系統(tǒng)，包括循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、變頻器、中央控制器、計算機及溫度傳感器，其特征在于:所述循環(huán)冷卻水系統(tǒng)包括依次連接并形成回路的冷卻水管單元、水箱及變頻式水泵，至少一個所述冷卻水管單元水平布設(shè)于所述大體積混凝土結(jié)構(gòu)的模板內(nèi)，每個所述冷卻水管單元包括兩個冷卻水管組，所述冷卻水管組是由若干兩端分別連接進水管和出水管的冷卻水管組成，所述冷卻水管的進水口和出水口均設(shè)于所述大體積混凝土結(jié)構(gòu)的模板外部，兩個所述冷卻水管組交錯且相疊置，所述冷卻水管分別平行且間隔設(shè)置，相鄰所述冷卻水管內(nèi)冷卻循環(huán)水流向相反。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫控冷卻系統(tǒng)，其特征在于:所述大體積混凝土結(jié)構(gòu)的模板內(nèi)由上至下設(shè)有至少兩個平行的所述冷卻水管單元，且上下相鄰的兩個所述冷卻水管單元中的冷卻水管相垂直。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫控冷卻系統(tǒng)，其特征在于:所述冷卻水管為直管。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫控冷卻系統(tǒng)，其特征在于:所述冷卻水管內(nèi)的水流流量通過設(shè)置于所述冷卻水管單元管路上的調(diào)節(jié)閥控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫控冷卻系統(tǒng)，其特征在于:所述大體積混凝土結(jié)構(gòu)表層布設(shè)的所述溫度傳感器的溫度測點與所述大體積混凝土結(jié)構(gòu)上表面的距離Dl為30mm?80mm，所述大體積混凝土結(jié)構(gòu)底層的所述溫度傳感器的溫度測點與所述大體積混凝土結(jié)構(gòu)底面的距離D2為200mm?300mm。
【文檔編號】E04G21/02GK204059978SQ201420460085
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月13日
【發(fā)明者】伍小平, 李鑫奎, 焦?？? 申請人:上海建工集團股份有限公司