[发明专利]一种大体积混凝土冷却系统及施工方法

权利要求书

1.一种大体积混凝土冷却系统，其特征在于：所述大体积混凝土冷却系统包括：

水箱(1)，设置在大体积混凝土本体(10)外侧；

循环水泵(2)，设置在大体积混凝土本体(10)外侧；

稳压装置(3)，设置在循环水泵(2)一侧，且通过管道与水箱(1)连接，且循环水泵(2)与稳压装置(3)为一体式；

温度监测装置(9)，设置在大体积混凝土本体(10)内部；

供水管道，包括进水管(4)、冷却管(5)、连接管(6)和回水管(7)，进水管(4)一端与循环水泵(2)相连接，另一端与冷却管(5)连接，且冷却管(5)设置有多组，两组冷却管(5)通过连接管(6)连接，且连接管(6)设置在大体积混凝土本体(10)外侧，冷却管(5)穿过大体积混凝土本体(10)设置，回水管(7)一端与冷却管(5)连接，另一端与水箱(1)连接，进水管(4)和回水管(7)上均设置有阀门，用于控制管道的开闭；

测温装置(8)，设置在所述进水管(4)和回水管(7)的端部，用于测量进水温度和出水温度；

固定插槽(14)，开设在冷却管(5)靠近连接管(6)一侧表面；

连接板(16)，固定在固定插槽(14)最里侧表面居中；及

挡位环(11)，套接在冷却管(5)外侧表面；所述大体积混凝土本体(10)外侧设置有控制电脑，且水箱(1)内设置有控温装置，用于调整水箱(1)内的水温；所述水箱(1)内的控温装置、进水管(4)和回水管(7)端部的测温装置(8)和循环水泵(2)与稳压装置(3)均可通过控制端电脑进行实时监控，且冷却管(5)采用PO热缩管；所述连接管(6)呈“U”字形结构，且连接管(6)靠近冷却管(5)一端表面设置有第一插板(13)、第二插板(15)和第三插板(17)，第一插板(13)内径等于连接管(6)内径，第一插板(13)外径等于冷却管(5)内径，第二插板(15)直径大于第一插板(13)直径且小于第三插板(17)直径，且第二插板(15)与第三插板(17)均与固定插槽(14)配合，且连接板(16)位于第二插板(15)及连接板(16)之间；所述第三插板(17)外侧表面设置有多组密封条(18)，且密封条(18)呈线性分布，固定插槽(14)靠近第二插板(15)内径一侧表面开设有密封槽(27)，且密封槽(27)内部设置有密封圈(26)与第二插板(15)配合密封；所述第二插板(15)与第三插板(17)之间设置有顶持板(19)和顶持弹簧(20)，且顶持弹簧(20)一端与顶持板(19)连接，另一端与连接管(6)连接，且当冷却管(5)与连接管(6)连接时，连接板(16)顶持顶持板(19)使得顶持弹簧(20)处于压缩状态；所述连接板(16)两侧表面均开设有限位槽(24)，且限位槽(24)横截面呈“匚”字形结构，第二插板(15)或第三插板(17)靠近连接板(16)一侧表面设置有限位块(25)与限位槽(24)配合对冷却管(5)限位；所述第二插板(15)或第三插板(17)靠近连接板(16)一侧表面开设有限位顶持槽(22)，且限位顶持槽(22)横截面呈“匚”字形结构，且限位顶持槽(22)内部设置有限位顶持弹簧(23)，限位顶持弹簧(23)一端与限位块(25)连接，另一端与限位顶持槽(22)连接，且限位块(25)与限位顶持弹簧(23)连接一端插接在限位顶持槽(22)内部，且限位顶持弹簧(23)始终处于压缩状态；所述连接管(6)表面居中套设有活动环(12)，且连接管(6)表面居中开设有转动限位槽(28)，转动限位槽(28)内部设置有转动限位块(30)，且转动限位块(30)与活动环(12)内壁连接，且转动限位槽(28)与转动限位块(30)横截面均呈“T”字形结构；所述转动限位槽(28)两侧表面均开设有牵引固定槽(29)，且转动限位块(30)两端均连接有牵引绳(21)，且牵引绳(21)另一端穿过牵引固定槽(29)、连接管(6)、第二插板(15)及第三插板(17)且与限位块(25)居中连接。

2.根据权利要求1所述的一种大体积混凝土冷却系统的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

施工准备：垫层施工、钢筋绑扎、模板安装与冷却系统的装置准备和组装，模板上设置有预留孔洞，用于后续冷却系统的冷却管(5)的安装，预留孔洞的大小与冷却系统冷却管(5)的外径相匹配；

在大体积混凝土本体(10)内部布置冷却管(5)：冷却管(5)在平行于大体积混凝土本体(10)高度方向上采用分层布置的方法，冷却管(5)的分层数量根据大体积混凝土本体(10)的竖向高度进行确定，竖直方向上底层的冷却管(5)距大体积混凝土本体(10)底部800～1200mm，顶层的冷却管(5)距大体积混凝土本体(10)顶部1500～2000mm，每层冷却管(5)之间的竖向间距为800～1200mm，每层冷却管(5)在平行于大体积混凝土本体(10)的宽度方向布置有多段，位于边缘的冷却管(5)距大体积混凝土本体(10)边缘距离为1500～2000mm，平行布置的每段冷却管(5)之间的间距为800～1200mm，每段冷却管(5)的两端外露于大体积混凝土本体(10)两侧30～50mm，且通过挡位环(11)对冷却管(5)轴向限位，冷却管(5)在大体积混凝土本体(10)宽度方向的截面上呈交叉式布置，越靠近大体积混凝土本体(10)内部冷却管(5)可布置的越紧密，保证大体积混凝土本体(10)内部的热量能够快速的被冷却水带出，冷却管(5)安装时通过钢筋骨架和模板上的预留孔洞进行固定，保证混凝土浇筑时冷却管(5)的位置不发生变化；

将冷却管(5)与冷却系统连接：首先将冷却管(5)与连接管(6)连接，通过将活动环(12)顺时针转动，从而带动牵引绳(21)收紧，通过牵引绳(21)带动限位块(25)进入限位顶持槽(22)内部，然后通过连接管(6)与冷却管(5)对齐，使得第二插板(15)与第三插板(17)插接在固定插槽(14)内部，此时连接板(16)位于第二插板(15)与第三插板(17)内部，且连接板(16)顶持顶持板(19)将顶持弹簧(20)压缩，密封条(18)与密封圈(26)配合对冷却管(5)和连接管(6)连接处密封，松开活动环(12)，则限位顶持弹簧(23)顶持限位块(25)进入限位槽(24)内部，从而对冷却管(5)与连接管(6)连接限位，并且顶持弹簧(20)顶持顶持板(19)将冷却管(5)向外侧推动，使得限位块(25)与限位槽(24)始终接触限位，完成对连接管(6)的安装，反之则对连接管(6)拆卸，并且通过简单转动即可完成两组冷却管(5)与一组连接管(6)的连接，提高了对连接管(6)的拆装效率，冷却管(5)通过连接管(6)构成一个冷却回路，所构成的冷却回路宽度为5000～8000mm，两端与所述进水管(4)和回水管(7)直接相连接；所述冷却系统连接完成后，需在所述冷却系统的管道内充满冷却水并将进水管(4)和回水管(7)上的阀门关闭，既保证在大体积混凝土本体(10)浇筑时所述冷却管(5)的体积不发生变化，又能提前对大体积混凝土本体(10)内部温度进行控制；

浇筑大体积混凝土本体(10)并在施工时安装温度监测装置(9)：大体积混凝土本体(10)在浇筑时采用分层或分块浇筑的方法进行施工，当层间间歇时间超过混凝土初凝时间时，各施工段之间的结合需按照施工缝进行处理，这种方式能充分散发大体积混凝土本体(10)中胶凝材料水化产生的水化热，大体积混凝土本体(10)浇筑时应在冷却管(5)的外壁上涂抹润滑油，便于后续冷却管(5)的回收，温度监测装置(9)的测点布置在每层混凝土的中心和中心对应的侧边位置和容易散发热量的拐角处，每个平面位置测温点在竖向设置有三个测温点，分别布置在大体积混凝土本体(10)的上、中、下位置，上下测温点均位于大体积混凝土本体(10)表面50～100mm处，温度监测装置(9)在施工时需要将测温套管固定在测温点平面位置上，并在测温套管内部放置温度监测装置(9)，在大体积混凝土本体(10)施工和振捣时不能直接冲击和触及测温套管，温度监测装置(9)可通过无线连接至冷却装置的控制端电脑，便于对混凝土内部温度进行实时监控；

启动冷却系统：待混凝土初凝后启动冷却系统，启动时应根据温度监测装置(9)监测到的大体积混凝土本体(10)的内部最高温度对冷却水的水温进行控制，进水温度与大体积混凝土本体(10)的最高温度之差应控制在15～20℃；所述进水管(4)水温通过水箱(1)内的控温装置进行调节，使用时可通过控制端电脑进行手动或自动调节；

调整养护：通过大体积混凝土本体(10)内预埋的温度监测装置(9)和进水管(4)与回水管(7)端部的测温装置(8)对大体积混凝土本体(10)内部和表面温度、进水管(4)的进水温度和回水管(7)的出水温度进行监控，并通过水箱(1)内的控温装置调整进水管(4)的水温，通过循环水泵(2)和稳压装置(3)对每层冷却管(5)的流量进行控制，进水管(4)进水温度与大体积混凝土本体(10)的最高温度之差应控制在15～20℃，回水管(7)的出水温度与进水管(4)的进水温度之差应控制在3～6℃，大体积混凝土本体(10)的降温速率不大于2℃/d，大体积混凝土本体(10)的最高温度与表层温度之差不大于20℃，在温差小于10℃时可暂停降温作业，大体积混凝土本体(10)拆模时，大体积混凝土本体(10)表面与大气温差应小于20℃，冷却系统可使用控制端电脑采用手动控制和自动控制相结合的方法对水箱(1)内的水温和每层进水管(4)的流量进行实时调控，并且在使用时可根据大体积混凝土本体(10)内部的温度梯度变化调整进冷却回路进水口和出水口的位置，提高大体积混凝土本体(10)的降温精度和降温效果；

回收冷却管(5)：大体积混凝土本体(10)在温度控制达到要求后，向冷却管(5)内持续通入90℃以上的热水3～5min，使冷却管(5)在高温下快速产生收缩，待冷却管(5)收缩后去除冷却管(5)两端的连接管(6)以及挡位环(11)，将冷却管(5)从养护完成的大体积混凝土本体(10)内取出；

封堵：冷却管(5)回收完成后，将可用作排水管或电路管的管道进行保留，其他管道待大体积混凝土本体(10)冷却后采用水泥浆液进行封堵。