[发明专利]可永久调控混凝土大坝温度的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及水利工程施工技术领域，具体地指一种可永久调控混凝土大坝温度的方法及装置。

背景技术

水利工程大坝混凝土体积庞大，国内外的混凝土坝多现裂缝。混凝土裂缝的产生是多种因素共同作用的结果，除了结构受力、地基不均匀变形等外部因素和地震等偶然因素之外，混凝土内部体积变形如温度变形、自生体积收缩、失水干燥收缩及混凝土体积变形相关的其它收缩变形会导致混凝土裂缝的产生，其中以温度梯度引起的应力起主导作用。

尽管从20世纪30年代开始，水利工程师在建设胡佛水电站工程时已开始重视如何防止混凝土坝裂缝的问题，多年来科技工作者从混凝土的机理及微观结构出发，做了大量工作，也取得了不少成就，但到目前为止，还没有一个非常有效的方法来解决温度梯度的波动，混凝土大坝几乎都会出现一些温度应力裂缝，裂缝数量和危害程度有所不同。

为了提高大坝的质量，国内外水利工程领域工作者采用了多种方式来控制混凝土的内外温度梯度。在大坝混凝土浇筑施工前选择合适的混凝土原材料，选用优化的配合比设计，使用中低热水泥及高效减水缓凝剂、掺加一定量的粉煤灰和降低水泥用量。在浇筑施工过程中对拌和生产、运输与入仓浇筑进行控制，严格限制骨料温度、拌合温度和入仓温度，并在坝体内部布置一定数量的冷却水管。大坝混凝土浇筑完成后，及时对仓面及坝面进行洒水养护和坝内冷却水管通水降温，如在寒冷地区在大坝外表面覆盖一层保温材料进行保温保湿防护。

经过工程实践和长期的运行，虽然上述温控措施相对来说在某些时段降低了混凝土的温度梯度，消减了温度应力，也减少了混凝土裂缝的产生，但是由于自身存在的缺陷和功能单一，无法全面满足需求，大坝混凝土的裂缝和破坏仍无法避免。

例如，现有最普遍的混凝土大坝温度控制技术为采用在混凝土内部布置冷却水管的通水冷却，该方式从1934年美国建设胡佛大坝发明创造至今，仍然作为主要温控措施被广泛应用，虽然降温效果明显，但是其存在以下缺陷：

（1）该方式于施工期混凝土分仓浇筑同步进行，这样就将整个大坝分成一层一层的水平温控结构。在进行通水冷却时，层间埋设有水管处效果良好，但是两层之间其余部位无法达到预期效果，形成薄弱部位易损坏；

（2）由于该方式跟混凝土浇筑同步进行且平行布置，在下一仓浇筑时会对前面铺设好的温控装置造成破坏，使之无法有效的进行温度控制；

（3）当大坝建成后，内部温度趋于稳定，死水位以下部位温度基本恒定，无需进行温度调控。而运行过程中水位变化区内温度变幅大且频繁，会产生很大的温度应力进而引起裂缝，但该方式的布置方式采取的水平分仓布置，无法对水位变化区的混凝土表面与外界环境温度交换进行有效的防护，仅限作用于施工期的混凝土温度控制；

（4）该温控方式控制手段单一，仅依靠人工测量和控制，不存在实时数据采集系统与具体的控制策略，无法快速准确的对混凝土进行温度补偿，在遇到突发性的剧烈温度变幅时，在混凝土表面会产生较大的温度应力，容易导致大坝开裂；

（5）该方式采用分段式冷却处理，精度差、效率低，无法满足大坝多坝段温度整体协调等。

另外，授权公告号“CN 102852145 A”中公开了“在建大坝混凝土智能温度控制方法及系统”，只是阐述了在建大坝的温度控制方法，主要是对在建大坝混凝土内部的温度进行改变，无法对运行期的大坝温度进行控制，其次该文件主要是从整体上对混凝土大坝的温度智能控制可行性提供了一种设想，暂时没有也无法付诸工程实践，所以也没有具体性能和参数公开。授权公告号“CN 101701495 A”中公开了“大体积混凝土温度控制的个性化通水方法”，它主要是针对现有的传统大坝混凝土内部温度控制技术的补充和完善，即利用水利工程中普遍都有的冷却水管，主要用改变流量的方式，以变换冷却水或河水的方式为辅助，对大坝混凝土内部进行降温处理，不具备升温作用，也没有智能化的可能性。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种可永久调控混凝土大坝温度的方法及装置，以智能化调控大坝混凝土温度，减少大坝混凝土表层和大坝内部的温度梯度和温度应力，对施工期或运行期的混凝土大坝均可起到防护的作用。

本发明为解决上述技术问题，所采用的技术方案是：一种可永久调控混凝土大坝温度的方法，它包括以下步骤：

步骤1）：在大坝进行混凝土浇筑时，将用于输送温度补偿液体的输送管道埋设于大坝上下游面的混凝土表层内；