大體積混凝土自動溫控、養護裝置及方法
【專利摘要】本發明公開了一種大體積混凝土自動溫控、養護裝置及方法，其中溫控裝置包括水循環系統、測溫裝置和溫控系統；水循環系統包括熱水倉、冷水倉、保溫水管和冷卻水管，冷水倉置于混凝土基礎外部；冷卻水管埋設于混凝土內部；熱水倉設置在混凝土基礎頂部，內設加熱器；保溫水管預埋在混凝土基礎內的上部，與熱水倉和冷水倉分別連通，保溫水管上設有噴淋器；測溫裝置預埋在混凝土基礎內部，與溫控系統連接；溫控系統與水循環系統連接，根據測溫系統測得的溫度控制水循環系統的水循環。本發明通過溫控系統實現冷卻用水、保溫用水的溫度、流速、壓力的監測及自動調節，還可以實現定時自動噴灑養護的功能。
【專利說明】大體積混凝土自動溫控、養護裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及大體積混凝土的施工澆筑和養護，尤其涉及ー種大體積混凝土自動溫控、養護裝置及方法。
【背景技術】
[0002]在高爐基礎等大體積混凝土施工過程中，由于水化熱的作用，混凝土內部溫度與表面溫度溫差巨大而導致混凝土收縮不均勻產生有害裂縫。通常情況下采用混凝土內部預埋循環水管降溫和表面保溫的方法來縮小內外溫差。表面保溫的方式包括蒸汽保溫法、大棚保溫法、覆蓋保溫棉保溫法等，但這些保溫方法受到場地、環境等條件的限制無法在任何條件下使用，且需投入大量的一次性材料消耗，成本較高；保濕養護時也需要大量的人力現場操作，且水量消耗大，養護效果不均勻。
【發明內容】
[0003]本發明要解決的技術問題在于針對現有技術中大體積混凝土在施工過程中內部溫度與外部溫度溫差太大導致混凝土產生裂縫的缺陷，提供一種可進行自動溫控和養護的大體積混凝土自動溫控、養護裝置及方法。
[0004]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:
提供ー種大體積混凝土自動溫控及養護裝置，包括水循環系統、溫控系統和養護系
統；
水循環系統包括熱水倉、冷水倉、保溫水管、散熱水管和冷卻水管，其中:
冷水倉置于混凝土基礎外部，與外部水源連接，冷水倉內部設有液位計；
冷卻水管埋設于混凝土內部，與冷水倉通過進水管連接，進水管上設有冷卻水加壓泵；冷卻水管還與熱水倉連通；
熱水倉設置在混凝土基礎頂部，內設加熱器，在熱水倉的出ロ設有熱水出ロ加壓泵；散熱水管預埋在混凝土基礎內部，保溫水管鋪設在混凝土基礎表面，散熱水管與熱水倉和保溫水管連通，保溫水管和冷水倉連通；
溫控系統與水循環系統連接，根據混凝土基礎的內外溫度控制水循環系統的水循環； 養護系統包括噴淋器，噴淋器設置在保溫水管上，定時噴灑養護混凝土基礎表面。
[0005]本發明所述的裝置中，所述溫控系統包括測溫裝置和溫控電路，其中:
測溫裝置預埋在混凝土基礎內部；溫控電路與測溫裝置連接，并與加熱器以及冷卻水加壓泵連接。
[0006]本發明所述的裝置中，所述養護系統包括加壓電路、定時噴淋時間控制電路和自動補水控制電路，加壓電路與保溫水管的出口閥門連接，并與熱水出口加壓泵連接；定時噴淋時間控制電路與噴淋器和加壓電路連接；自動補水控制電路與液位計和冷水倉的進ロ閥門連接。
[0007]本發明所述的裝置中，測溫裝置包括感溫元件和測溫探頭，感溫元件貼裝在保溫水管上，并與測溫探頭連接，測溫探頭分布于混凝土基礎的底部、中部和上部。
[0008]本發明所述的裝置中，所述散熱水管為鍍鋅管。
[0009]本發明所述的裝置中，所述溫控系統還包括報警電路，與測溫裝置連接。
[0010]本發明解決其技術問題所采用的另一技術方案是:
提供一種大體積混凝土施工全過程自動溫控及養護方法，包括以下步驟:
混凝土基礎澆筑完成前預設時間，向熱水倉內儲水并加熱，并保持恒溫備用；
當混凝土基礎澆筑完畢后，在混凝土表面及側面覆蓋保溫材料；
在冷水倉中注入常溫水源，并通過冷卻水加壓泵向冷卻水管內注入常溫冷水，水流經冷卻水管進入熱水倉，再通過散熱水管和保溫水管后進入冷水倉進行下一輪循環；
當混凝土基礎內外溫差達到第一預設溫度時，溫控系統控制加熱器開啟；
當混凝土基礎內外溫差達到第二預設溫度時，溫控系統控制冷卻水加壓泵開啟；當常溫達到第三預設溫度時，養護系統控制保溫管的出口閥門關閉，噴淋器開啟，在冷水倉的水位降低時，養護系統控制水循環系統自動進行補水；
在開啟噴淋器預設時間后，養護系統控制噴淋器關閉，保溫管的出口閥門開啟，水循環系統繼續進行水循環。
[0011]本發明所述的方法中，該方法還包括步驟:
混凝土基礎降溫、保溫完畢后，切除外露的冷卻水管，基礎內部的水管通過水泥砂漿封堵。
[0012]本發明所述的方法中，所述第一預設溫度為20°C _25°C之間，第二預設溫度為30°C，第三溫度為5°C。
[0013]本發明產生的有益效果是:本發明利用預埋在混凝土內部冷卻水管中的冷卻水在出水端溫度升高的特點，采取在混凝土基礎的表面鋪設保溫水管的形式使冷卻水循環利用至混凝土基礎表面，用于提高混凝土的表面溫度，結合溫控系統實現冷卻用水、保溫用水的溫度、流速、壓力的監測及自動調節，還可以實現定時自動噴灑養護的功能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中:
圖1是本發明實施例大體積混凝土溫控裝置的結構示意圖；
圖2是本發明實施例大體積混凝土溫控裝置的立體透視圖；
圖3是本發明實施例水循環系統的水循環示意圖。
【具體實施方式】
[0015]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0016]本發明主要用于高爐基礎及類似大體積混凝土施工澆筑、養護過程中，可實現自動控制內部水化熱降溫及表面保溫、定時自動保濕養護的功能。主要利用預埋在混凝土內部降溫管(即冷卻水管)中的冷卻水在出水端溫度升高的特點采取外部散熱管(即保溫水管)的形式再次循環利用至混凝土表面，提高混凝土的表面溫度，結合自動控制系統實現冷卻用水、保溫用水的溫度、流速、壓カ的監測及自動調節，還可以實現定時自動噴灑養護的功能。
[0017]如圖1和圖2所示，本發明的大體積混凝土溫控裝置包括水循環系統、溫控系統和養護系統；
水循環系統包括熱水倉11、冷水倉12、散熱水管(因埋設在混凝土基礎內部故圖中未示出)、保溫水管13和冷卻水管14，其中:
冷水倉12置于混凝土基礎外部，與外部水源15連接，冷水倉12內部設有液位計；冷卻水管14埋設于混凝土內部，與冷水倉通過進水管連接，進水管上設有冷卻水加壓泵；冷卻水管14還與熱水倉11連通；如圖1所示，冷卻水管14與熱水倉11通過冷卻水收集主管18連接，
熱水倉11設置在混凝土基礎頂部，內設加熱器19，在熱水倉的出ロ設有熱水出ロ加壓泵20 ；
散熱水管預埋在混凝土基礎內部，保溫水管鋪設在混凝土基礎表面，散熱水管與熱水倉11和保溫水管13連通，保溫水管13和冷水倉12連通。
[0018]溫控系統與水循環系統連接，根據混凝土基礎的內外溫度控制水循環系統的水循環。
[0019]養護系統包括噴淋器21，噴淋器21設置在保溫水管13上，定時噴灑養護混凝土基礎。
[0020]溫控系統包括測溫裝置、溫控電路和加壓電路。測溫裝置預埋在混凝土基礎內部；溫控電路與測溫裝置連接，并與加熱器以及冷卻水加壓泵連接；加壓電路與保溫水管的出ロ閥門連接，并與熱水出口加壓泵連接。本發明的一個實施例中，測溫裝置包括感溫元件和測溫探頭，感溫元件貼裝在保溫水管上，并與測溫探頭連接，測溫探頭分布于混凝土基礎的底部、中部和上部。如圖1所示，測溫探頭一共五組，每組三個探頭，分布于混凝土基礎的底部、中部和上部。
[0021]本發明的一個實施例中，溫控電路與測溫裝置連接，并與加熱器19以及冷卻水加壓泵17連接；溫控電路可以根據測溫裝置檢測出混凝土基礎的溫度上限和下限進行溫度控制。溫控電路包括電阻組成的溫度/電壓轉換電路，通過感溫元件獲得溫度信息，并將溫度信息轉換為電壓值。溫度升高電阻變小時電位上升；反之，當溫度降低時電位下降，其輸出電平的變化被用作推動后級執行電路工作的信號。
[0022]工作初期，由于冷卻水處在常溫，感溫元件又是緊貼在散熱管上，其呈現的電阻較大，溫控電路處于待命狀態。
[0023]混凝土澆筑完成前2小時，熱水倉內儲水并加熱至比環境溫度(施工時常為室外溫度)高20°C左右(接近冷卻水出ロ溫度)，并保持恒溫備用。
[0024]當混凝土內部與表面溫差達到或超過20°C時(規范要求≤25°C)，輸出高電平，使相關電路導通，熱水倉電熱器開始工作，提高保溫水溫度，降低內外溫差。
[0025]當內外溫差繼續上升至30°C吋，除加熱器繼續工作外還額外輸出高電平使電路導通，其常開觸點閉合，冷卻水加壓泵啟動，加快流速降溫。
[0026]當溫差小于20°C時自動停止加熱。
[0027]養護系統包括加壓電路、定時噴淋時間控制電路和自動補水控制電路，其中:(I)加壓電路
加壓電路與保溫水管13的出口閥門連接，并與熱水出口加壓泵20連接；當環境溫度達到5°C以上時，需要進行混凝土表面灑水養護。當監測的環境溫度達到5°C時，輸出高電平，使相關電路導通，保溫管出口閥門關閉，熱水出口加壓泵20開始工作，加壓后噴淋器曬水進行養護 。
[0028](2)、定時噴淋時間控制電路
定時噴淋時間控制電路與噴淋器21和加壓電路連接；噴淋器第一次開始啟動時，計時器自動開始工作，10分鐘后(根據季節需要可靈活調整)自動切斷噴淋器工作電路，散熱管出口閥門重新開啟進行水循環，4小時后(根據季節需要可靈活調整)再次啟動加壓電路。
[0029](3)、自動補水控制電路
自動補水控制電路與液位計和冷水倉的進口閥門22連接。噴淋器啟動后，冷水倉水位降低，降至內設液位計控制液面時，自動進行補水。
[0030]可利用后期電氣安裝埋線用或水電安裝的鍍鋅管做散熱水管和保溫水管13，取材及維護方便，成本低。
[0031]本發明的一個實施例中，溫控系統還包括報警電路，與測溫裝置連接。當混凝土基礎內外溫度超過一定值時，可發出報警聲，從而可以達到自動溫控及報警的作用。
[0032]本發明大體積混凝土溫控裝置的主要實施方法如下:
1.在高爐基礎施工過程中，根據需澆筑混凝土的標號、體積、面積及厚度，依據實際需要預埋內部降溫管(即散熱水管以及冷卻水管14) (?Φ50的鋼管)，按縱、橫間距均小于Im的要求，均布于混凝土的內部，在澆筑體外通過與Φ219主管焊接串聯。
[0033]2.在基礎內部預埋測溫裝置。以高爐中心為起點，在水平方向共布置5個溫度監測站點，每個溫度監測站點設置3個垂直方向溫度監測點探頭(埋置位置分別處于混凝土的底部、中部、表面部位)，即每個探頭均能監測出其所處混凝土內部不同水平區域、不同高度位置的溫度，探頭緊貼散熱管，端部信號輸出到溫控系統后實現如下功能:a.熱水倉加熱器的啟、閉；b.冷卻水加壓泵的啟、閉。
[0034]3.在基礎上部位設置蓄水箱(即熱水倉)，內設功率可調節加溫裝置(降低內外溫差)及溫控裝置(實現預設溫度、恒溫及報警功能，端部信號輸出到溫控系統)，并接納澆筑體內散熱的循環水作為表面保溫及保濕的水源。出口設加壓泵、電動閘閥、電子溫度計，連接溫控系統實現溫控定時、自動超壓噴淋曬水養護。
[0035]4.在基礎以外設置蓄水箱(即冷水倉)接納外部水源，設置液位計實現自動補水功能，水循環系統啟動后也作為循環水中轉水箱，出口設加壓泵接受溫控系統信號為冷卻水增壓以滿足噴淋器灑水的需要。
[0036]5.混凝土澆筑完成前2小時，工作熱水倉內儲水并加熱至比環境溫度高20°C(接近冷卻水出口溫度)，并保持恒溫備用。
[0037]6.當混凝土澆筑完畢后，在混凝土表面及側面覆蓋2層再生棉及一層塑料薄膜，完全覆蓋住保溫管及整個混凝土基礎以起到基礎的保溫效果。
[0038]7.在基礎表面鋪設預制好的表面保溫水管，與混凝土基礎內部的散熱水管連接，并聯通蓄水箱的熱水倉。
[0039]8.在冷水倉中注入常溫水源后，通過水泵向內部降溫管內注入常溫冷水，進行內部循環水管降溫，水流通過循環把混凝土中的內部熱量排出后再泵送至混凝土基礎上的熱水倉。由于混凝土的中心溫度最高，通過循環后的冷水經過預埋的內部降溫管后溫度增高，可直接泵送至混凝土表面的外部保溫水管內。水循環系統的循環過程如圖3所示。
[0040]9.當冬季、夜間溫度較低時或混凝土內外溫差大于20°C時(規范要求內外溫差必須< 25°C)，溫控系統根據混凝土內部中心溫度與混凝土表面溫差啟動加熱裝置以縮小溫差，溫差小于20°C時自動停止加熱。
[0041]10.當混凝土內外溫差大于30°C時，溫控系統自動啟動冷卻水加壓泵加快冷卻水流速達到降溫的目的。
[0042]11.通過澆筑物體內的散熱水管出口的可調節加壓泵將熱水泵入熱水倉中，把溫度升高(或電加熱)后的熱水通過混凝土表面鋪設的保溫水管流出，使得熱量作用于混凝土表面，達到保溫的效果，起到縮小混凝土內外溫差的作用。
[0043]12.散熱管中的水經過保溫水管后通過泵送回到冷水倉，重新進入下一輪循環。
[0044]13.每一根散熱管中部預留多個三通，外接小型疏水閥及噴淋裝置，根據保濕需要定時通過調節泵送壓力達到定時噴淋、保濕的作用。
[0045]14.定時噴淋開始后冷水倉自動補充水源進行補水以確保系統正常運行。
[0046]15.大體積混凝土降溫、保溫完畢后，切除外露的冷卻水管，管內空心部位用水泥砂漿加壓泵向管內加壓輸送同等級的水泥砂漿進行封堵。
[0047]本發明操作簡單，使用方便，通過溫控系統可做到澆筑后養護工作的自動化，能提勞動效率，降低人力成本。并可將以往浪費的散熱水源利用起來，熱能重復利用，冷卻水也做到了重復循環使用。另外還避免了以往現場常見的冷卻水無組織排放造成的污染，減少了施工用電的不安全隱患。
[0048]應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬于本發明所附權利要求的保護范圍。
【權利要求】
1.一種大體積混凝土自動溫控及養護裝置，其特征在于，包括水循環系統、溫控系統和養護系統； 水循環系統包括熱水倉、冷水倉、保溫水管、散熱水管和冷卻水管，其中: 冷水倉置于混凝土基礎外部，與外部水源連接，冷水倉內部設有液位計； 冷卻水管埋設于混凝土內部，與冷水倉通過進水管連接，進水管上設有冷卻水加壓泵；冷卻水管還與熱水倉連通； 熱水倉設置在混凝土基礎頂部，內設加熱器，在熱水倉的出口設有熱水出口加壓泵；散熱水管預埋在混凝土基礎內部，保溫水管鋪設在混凝土基礎表面，散熱水管與熱水倉和保溫水管連通，保溫水管和冷水倉連通； 溫控系統與水循環系統連接，根據混凝土基礎的內外溫度控制水循環系統的水循環； 養護系統包括噴淋器，噴淋器設置在保溫水管上，定時噴灑養護混凝土基礎表面。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述溫控系統包括測溫裝置和溫控電路，其中: 測溫裝置預埋在混凝土基礎內部；溫控電路與測溫裝置連接，并與加熱器以及冷卻水加壓泵連接。
3.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述養護系統包括加壓電路、定時噴淋時間控制電路和自動補水控 制電路，加壓電路與保溫水管的出口閥門連接，并與熱水出口加壓泵連接；定時噴淋時間控制電路與噴淋器和加壓電路連接；自動補水控制電路與液位計和冷水倉的進口閥門連接。
4.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，測溫裝置包括感溫元件和測溫探頭，感溫元件貼裝在保溫水管上，并與測溫探頭連接，測溫探頭分布于混凝土基礎的底部、中部和上部。
5.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述散熱水管為鍍鋅管。
6.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述溫控系統還包括報警電路，與測溫裝置連接。
7.一種大體積混凝土施工全過程自動溫控及養護方法，其特征在于，包括以下步驟: 混凝土基礎澆筑完成前預設時間，向熱水倉內儲水并加熱，并保持恒溫備用； 當混凝土基礎澆筑完畢后，在混凝土表面及側面覆蓋保溫材料； 在冷水倉中注入常溫水源，并通過冷卻水加壓泵向冷卻水管內注入常溫冷水，水流經冷卻水管進入熱水倉，再通過散熱水管和保溫水管后進入冷水倉進行下一輪循環； 當混凝土基礎內外溫差達到第一預設溫度時，溫控系統控制加熱器開啟； 當混凝土基礎內外溫差達到第二預設溫度時，溫控系統控制冷卻水加壓泵開啟；當常溫達到第三預設溫度時，養護系統控制保溫管的出口閥門關閉，噴淋器開啟，在冷水倉的水位降低時，養護系統控制水循環系統自動進行補水； 在開啟噴淋器預設時間后，養護系統控制噴淋器關閉，保溫管的出口閥門開啟，水循環系統繼續進行水循環。
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，該方法還包括步驟: 混凝土基礎降溫、保溫完畢后，切除外露的冷卻水管，基礎內部的水管通過水泥砂漿封堵。
9. 根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一預設溫度為20°C -25°C之間，第二預設溫度為30°C，第三溫度為5°C。
【文檔編號】E02D15/02GK103526761SQ201310503916
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月24日 優先權日:2013年10月24日
【發明者】孫世喜, 邱國平 申請人:中國一冶集團有限公司