[发明专利]一种大体积混凝土结构的温控冷却系统及其冷却控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及大体积混凝土施工技术领域，特别涉及一种大体积混凝土结构的温控冷却系统及其冷却控制方法。 

背景技术

随着城市建筑规模越来越大，大体积混凝土施工技术的应用也越来越普遍。在大体积混凝土结构的施工过程中，水泥的水化反应会产生大量的水化热，综合混凝土自身材料的特殊性，在混凝土内部会产生一个不均匀的温度场，外部冷混凝土受到内部热混凝土的膨胀和收缩的约束，从而产生温度应力，导致大体积混凝土在硬化过程中易产生温度裂缝，降低了大体积混凝土的承载能力、防水性能及耐久性能，影响建筑结构的安全及正常使用。 

目前，采用较多的冷却控制方法是在待浇筑大体积混凝土结构内部埋设冷却水管，向冷却水管内通入循环冷却水来实现混凝土的降温。例如：中国发明专利申请号201310441732.X，发明名称为大体积混凝土水热化温度测试系统及方法，其中，布设于冷却水管附近的温度传感器实时检测混凝土内部的温度，中央处理器处理反馈来的温度信息，并通过变频器调节循环冷却水的流速，以降低混凝土内部温度。这种冷却方法不但计算量大，而且不能反映混凝土内部温度变化的真实过程，不能均匀控制混凝土降温，不均匀温度场的存在容易产生裂缝；另外，控温所采用的冷却水管多为盘管，盘管虽然能够减少管路接头，但由于循环冷却水在盘管内流动路径较长，导致循环冷却水在盘管入口侧和出口侧的温差较大，不能有效控制大体积混凝土结构的内部温差。 

发明内容

针对现有大体积混凝土结构的冷却控制方法计算量大，冷却水管布置盲目性大，不能很好结合混凝土内部温度分布规律；冷却水管不能有效控制内部降温均匀性的问题，本发明的目的是提供一种大体积混凝土结构的温控冷却系统及其冷却控制方法，能够有效控制因冷却水管内循环冷却水单一流向而造成混 凝土内部降温不均匀的现象，达到减小温度梯度、改变温度场不均匀的目的；通过有限元模型仿真模拟计算并分析冷却水管的温控效果，实现减小大体积混凝土结构内部温度差异，实现有效均匀温控的目的。 

本发明解决其技术问题所采用的大体积混凝土结构的温控冷却系统，包括循环冷却水系统、变频器、中央控制器、计算机及温度传感器，所述循环冷却水系统包括依次连接并形成回路的冷却水管单元、水箱及变频式水泵，至少一个所述冷却水管单元水平布设于所述大体积混凝土结构的模板内，每个所述冷却水管单元包括两个冷却水管组，所述冷却水管组是由若干两端分别连接进水管和出水管的冷却水管组成，所述冷却水管的进水口和出水口均设于所述大体积混凝土结构的模板外部，两个所述冷却水管组交错且相叠置，所述冷却水管分别平行且间隔设置，相邻所述冷却水管内冷却循环水流向相反。 

优选的，所述大体积混凝土结构的模板内由上至下设有至少两个平行的所述冷却水管单元，且上下相邻的两个所述冷却水管单元中的冷却水管相垂直。 

更佳的，所述冷却水管为直管。 

所述冷却水管内的水流流量通过设置于所述冷却水管单元管路上的调节阀控制。 

另外，本发明还提供了一种大体积混凝土结构的温控冷却系统的冷却控制方法，步骤如下： 

步骤一：建立所述大体积混凝土结构的有限元模型，并进行水热化分析得到最高温度及温度分布规律，进而判定最高温差及温度梯度； 

步骤二：对不同温度区域的冷却水管单元布置比例进行初步确定，得到冷却水管单元布置方案； 

步骤三：将经所述步骤二获得的所述冷却水管单元布置方案的信息代入所述有限元模型中进行仿真模拟，判断所述冷却水管的布设是否满足要求，当判断结果为是时，按所述冷却水管单元布置方案进行冷却水管施工；当判断结果为否时，调整所述冷却水管单元的布设及所述冷却水管内循环冷却水的流量，并重复所述步骤二，直至满足要求。 

优选的，所述步骤三后还包括步骤四，当所述大体积混凝土结构冷却降温结束后，压浆封堵所述冷却水管。 

所述步骤二具体如下： 

步骤a：在所述大体积混凝土结构的模板内布设所述冷却水管单元并固定，在各温度测点布设所述温度传感器并固定； 

步骤b：浇筑混凝土之前，完成冷却水管单元的布置，并连通进出水系统，浇筑混凝土并待其初凝后，所述中央控制器通过所述变频器驱动所述循环水冷却系统工作，同时所述中央控制器将所述温度传感器获得的所述实时信息传输给所述计算机。 

所述步骤a中，所述大体积混凝土结构内水平布设至少一个冷却水管单元，所述冷却水管单元包括位于同一水平层内的两个冷却水管组，相叠置的两个冷却水管组的所述冷却水管分别平行且间隔设置，且相邻两根冷却水管中的冷却循环水流向相反。