一种大体积混凝土自动控温系统

技术领域

本发明涉及混凝土温控与养护技术领域，具体而言，涉及一种大体积混凝土自动控温系统。

背景技术

随着城市建设的蓬勃发展和混凝土技术的日益成熟，建筑工程中开始广泛应用大体积混凝土，出现了越来越多采用大体积混凝土结构的高层、超高层建筑和特殊形建筑。

所谓大体积混凝土是指几何尺寸较大的混凝土，现场浇筑时，混凝土拌合物随着水泥水化的不断进行，内部温度逐渐升高。由于混凝土拌合物是多种材料组成的不均匀的混合物，不同材料比热容的不同造成混凝土内部温度分布也很不均匀。对于混凝土结构来说，无论是内部还是表面都与外界环境存在温差。混凝土自身的内外温差ΔT内外和混凝土表面与外界环境之间的表气温差ΔT表气，这两种温差的存在一方面使混凝土产生应变，另一方面混凝土结构外部约束和内部各质点的约束又阻止、限制、约束混凝土的应变，使混凝土产生应力，水泥的体积会发生变化或者产生热量而容易导致裂缝的产生。

因此，大体积混凝土的温控与养护贯穿于整个施工过程的始终，同时温度控制和温度检测是相互联系的，施工过程中需要检测温度并做到及时反馈。养护的目的是缩小混凝土内外温差，途径主要有两条：一是减少混凝土与外界热交换，即将已浇筑的混凝土封闭，以减少内外温差，在小温差条件下，使混凝土得以硬化；二是降低混凝土内部温度。

但是，目前大体积混凝土的温控与养护存在检测温度反馈不及时、养护不足等问题，导致混凝土出现降温收缩、干燥收缩等现象，产生温差裂缝。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提出一种自动控温系统用于大体积混凝土的温控与养护，使用智慧工地平台实现温度监测系统与降温系统的联动，在温度监测过程中及时调整和优化温控措施，避免温差裂缝的产生。

本发明提供一种大体积混凝土自动控温系统，包括：温度监测系统、降温系统。

所述温度监测系统包括：多个测温装置、数据自动采集系统、数据传输系统；所述测温装置在混凝土浇筑以后，对混凝土进行测温。

优选地，所述数据传输系统包括采用导线传输。

所述数据采集系统包括：数据收集及发送装置，所述数据收集及发送装置用于将测温数据进行收集并实时发送到智慧工地平台。

所述降温系统包括：智慧工地平台、信号接收装置、自动控制装置、水循环系统。

具体地，所述自动控制装置包括：温控开关；所述水循环系统包括：水箱、水泵、水温加热装置。

所述智慧工地平台用于将所述数据采集系统实时发送的温度数据进行收集，并根据规范要求对温度数据进行处理，当数据满足进水温度与混凝土最高温度之差为15℃~25℃；出水温度与进水温度之差为3℃~6℃，降温速率不大于2℃/d，且不大于1℃/4h）时发送信号停止所述水循环系统，不满足则开启所述水循环系统；所述信号接收装置用于接收智慧工地平台发送的信号；所述自动控制装置根据接收的智慧工地平台的信号信息，对所述水循环系统进行自动控制。

进一步地，所述温度监测系统监测的参数包括：混凝土拌合物温度、内部温度、环境温度、冷却水温度、混凝土表里温差和降温速率。

进一步地，所述测温装置布置在需要测温的混凝土中和水循环系统中。

进一步地，所述测温装置的布置方法包括：

按照施工进度，每层混凝土浇筑作业面布置1~2个测位；混凝土浇筑墙体厚度均匀时，测位间距为10m~15m；在墙体的立面上，测位水平间距为5~10m，垂直间距为3~5m。

具体地，混凝土浇筑墙体的变截面部位可增加测位数量；在混凝土的边缘、角部、中部及集水坑、电梯井等部位布置测位。

进一步地，所述测温装置包括：温度传感器，所述温度传感器的测温量程为-30℃~125℃。

进一步地，所述数据传输系统包括：温度信号传输导线、温度数据信号传输线路、温控信号传输线路，所述温度信号传输导线用于将所述数据采集系统实时发送的温度数据传送到智慧工地平台，所述温度数据信号传输线路将所述智慧工地平台收集并处理后的温度数据传送到自动控制装置；所述温控信号传输线路用于将所述自动控制装置的控制信号传送到水循环系统。

进一步地，所述测温装置在混凝土中和水循环系统中的布置方式为：布置在混凝土的表面、中部和下部，以及冷却水进水口、出水口和水箱内部。

进一步地，所述测温装置布置在混凝土的表面和下部的测点布置方法包括：

混凝土表层温度测点布置在距混凝土表面50mm处，混凝土底层的温度测点布置在混凝土浇筑体底面以上50~100mm处。

进一步地，所述温度传感器埋进混凝土内时，温度传感器的传感器部分和传输导线部分分别采用密封防护措施，以防止施工过程中损坏传感器和传输导线。

比如，采取把温度传感器放入直径为20mm~30mm金属保护管内时，金属管的底端应预先封堵，宜露出混凝土表面300mm,并将金属管给予固定，温度传感器安放完毕，金属管上端口应作密封保护处理。

进一步地，所述温度监测系统监测的混凝土表里温差在混凝土厚度＜1.5m时超过20℃、混凝土厚度1.5~2.5m时超过25℃或混凝土厚度＞2.5m时超过28℃，和/或所述降温速率大于2.0℃/d或每4h降温大于1.0℃，自动报警，并调整和优化温控措施。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明基于智慧工地平台设计自动控温系统用于对大体积混凝土的温控与养护，实现了温度监测系统与降温系统的联动，在温度监测过程中能够及时地调整和优化温控措施，避免了温差裂缝的产生。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。

在附图中：

图1为本发明实施例大体积混凝土自动控温系统的系统构成示意图。

附图图中标记表示为：

1、数据收集及发送装置，2、智慧工地平台，3、温度数据信号传输线路，4、温控开关，5、温控信号传输线路，6、水箱，7、水管，8、测温装置一（测混凝土表面温度），9、测温装置二（测混凝土内部温度），10、测温装置三（测混凝土下部温度），11、测温装置四（测进水口温度）；12、测温装置五（测出水口温度），13、测温装置六（测水箱温度），14、大体积混凝土体，15、水泵，16、水温加热装置，17、温度信号传输导线。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和产品的例子。

在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

下面结合附图对本发明实施例作进一步详细说明。

本发明实施例提供一种大体积混凝土自动控温系统，参见图1所示，包括：温度监测系统、降温系统。

所述温度监测系统包括：多个测温装置、数据自动采集系统、数据传输系统；测温装置包括测温装置一8、测温装置二9、测温装置三10、测温装置四11、测温装置五12、测温装置六13；所述测温装置在混凝土浇筑以后，对混凝土进行测温。

优选地，所述数据传输系统采用导线传输。

所述数据采集系统包括：数据收集及发送装置1，所述数据收集及发送装置1用于将测温数据进行收集并实时发送到智慧工地平台2。

所述降温系统包括：智慧工地平台2、信号接收装置、自动控制装置、水循环系统。

本实施例中，所述自动控制装置包括：温控开关4；所述水循环系统包括：水箱6、水管7、水泵15、水温加热装置16。

所述智慧工地平台2用于将所述数据采集系统通过温度信号传输导线17实时发送的温度数据进行收集，并根据规范要求对温度数据进行处理，当数据满足进水温度与混凝土最高温度之差为15℃~25℃；出水温度与进水温度之差为3℃~6℃，降温速率不大于2℃/d，且不大于1℃/4h）时发送信号给温控开关4停止所述水循环系统，不满足则开启所述水循环系统；所述信号接收装置用于接收智慧工地平台2发送的信号；所述自动控制装置根据接收的智慧工地平台2的信号信息，对所述水循环系统进行自动控制。

所述测温装置布置在需要测温的混凝土中和水循环系统中。

所述测温装置一8、测温装置二9和测温装置三10的布置方法包括：

按照施工进度，每层混凝土浇筑作业面布置1~2个测位；混凝土浇筑墙体厚度均匀时，测位间距为10m~15m；在墙体的立面上，测位水平间距为5~10m，垂直间距为3~5m。

具体地，测位测点的布置应能全面准确地反映大体积混凝土温度的变化情况，混凝土浇筑墙体的变截面部位可增加测位数量；在混凝土的边缘、角部、中部及集水坑、电梯井等部位布置测位。

所述测温装置一8、测温装置三10布置在混凝土的表面和下部的测点布置方法包括：

混凝土表层温度测点布置在距混凝土表面50mm处，混凝土底层的温度测点布置在混凝土浇筑体底面以上50~100mm处。

根据混凝土厚度，每个测位布置3~5个测点，分别位于混凝土的表层、中心、底层及中上、中下部位。

当进行水冷却时，测位布置在相邻两冷却管的中间位置，并在冷却水管进出口处分别布置温度测点。

所述测温装置包括：温度传感器，所述温度传感器的测温量程为-30℃~125℃。

所述数据传输系统包括：温度信号传输导线17、温度数据信号传输线路3、温控信号传输线路5，所述温度信号传输导线17用于将所述数据采集系统实时发送的温度数据传送到智慧工地平台2，所述温度数据信号传输线路3将所述智慧工地平台2收集并处理后的温度数据传送到自动控制装置；所述温控信号传输线路5用于将所述自动控制装置的控制信号传送到水循环系统。

所述测温装置在混凝土中和水循环系统中的布置方式为：测温装置一8布置在混凝土的表面、测温装置二9布置在混泥土的中部、测温装置三10布置在混凝土的下部，以及测温装置四11布置在冷却水进水口位置、测温装置五12布置在出水口位置、测温装置六13布置在水箱内部测水箱水温，当进水温度过低时，可在水箱6内通过水温加热装置16对水箱6进行加热。

所述温度监测系统监测的参数包括：混凝土拌合物温度、内部温度、环境温度、冷却水温度、混凝土表里温差和降温速率。

在本实施例中，混凝土入模温度、表里温差、降温速率及环境温度的测量记录频次的情况为：

1、混凝土入模温度的测量频次每台班不少于2次。

2、混凝土浇筑后、每间隔15min~60min，测温记录温度1次。

3、温度监测过程中，当出现降温速率、表里温差超过下列规定值时应自动报警，并及时调整和优化温控措施。

优选地，所述温度传感器埋进混凝土内时，温度传感器的传感器部分和传输导线部分分别采用密封防护措施，以防止施工过程中损坏传感器和传输导线。

本实施例中，温度传感器安装前与传输导线一同在水下1m处浸泡24h测试不损坏。

采取把温度传感器放入直径为20mm~30mm金属保护管内，金属管的底端预先封堵，露出混凝土表面300mm,并将金属管给予固定，温度传感器安放完毕，金属管上端口作密封保护处理。

参见表1，所述温度监测系统监测的混凝土表里温差在混凝土厚度＜1.5m时超过20℃、混凝土厚度1.5~2.5m时超过25℃或混凝土厚度＞2.5m时超过28℃，和/或所述降温速率大于2.0℃/d或每4h降温大于1.0℃，自动报警，并调整和优化温控措施；

表1

本实施例中，温度监测系统具有温度、时间参数的显示、储存、处理工程，可实时绘制测点温度曲线。

测温装置（温度监测仪器）可采用有线或无线信号传输，本实施例中采用有线传输；传输线路具备防短路功能。

采用无线传输时，可以通过智慧工地平台2的手机端输入控制指令参数；其传输距离应考虑满足现场测试要求，无线发射的频率和功率不影响其他通信和导航等设施的正常使用。

本实施例采用的测温装置（温度监测仪器）符合定期进行校准，允许误差不大于0.5℃。

数据自动采集系统符合下列规定：

1、稳定性、抗干扰能力满足施工现场监测要求。

2、满足连续20d以上的数据采集、储存要求。

3、从信号采集到结果输出全过程均自动实现，并具有当出现降温速率过快、表里温差过大时报警的功能。

4、监测过程中可实现显示不同监测点的温度及温度时间曲线，同时可用表格形式显示监测数据，并可传输各时间段的温度时间曲线。

本实施例中大体积混凝土体14的温度控制与保温保湿养护的做法包括：

一、当出现下列情况之一时，采用水冷方式控制大体积混凝土温度：

1、经计算或实测混凝土试样的中心温度大于80℃。

2、混凝土的厚度大于2500mm、强度等级大于C50，且混凝土入模温度大于30℃。

3、当其他需要控制混凝土的中心温度时。

当采用预埋冷却水管进行冷却时，需进行水冷系统参数设计。

二、保温保湿养护：

1、混凝土抹面作业结束后，及时进行保温养护。

2、根据混凝土内部温度变化的实时监测结果进行保温养护。

3、施工作业环境温度低于5℃，则进行混凝土的保温、保湿养护；当环境温度高于5℃时，根据混凝土内部温度情况，可推迟保温养护。

4、大体积混凝土保湿养护时间不应小于14d。

三、水循环系统的温度控制：

1、冷却水管水流速（m/s）在0.8~1.0 m/s。

2、布置多回路循环冷却系统时，在进水口处安装冷却水稳压装置。

3、冷却水管距离混凝土边缘距离为1.5~2m。

4、混凝土初凝后，及时启动水循环系统进行冷却。

5、通过调节进水流量及水温，控制进水温度与混凝土最高温度之差，温差为15℃~25℃；出水温度与进水温度之差为3℃~6℃，降温速率不大于2℃/d，且不大于1℃/4h，并且在水冷却过程中，加强混凝土的保温保湿养护。

6、当混凝土最高温度与表面温度之差不大于15℃时可暂停水冷却作业；当混凝土最高温度与表层温度之差大于25℃时，重新启动水冷却系统。

水冷却结束后，采用水泥浆封堵灌满，压浆材料水灰比不大于0.6，待水泥浆凝固后，拆除水循环系统所有的外用管道和设施。

本发明实施例基于智慧工地平台设计自动控温系统用于对大体积混凝土的温控与养护，实现了温度监测系统与降温系统的联动，在温度监测过程中能够及时地调整和优化温控措施，避免了温差裂缝的产生。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。