一种适用于大体积混凝土温度自适应控制的装置的制作方法

本发明属于混凝土保温结构，具体涉及一种适用于大体积混凝土温度自适应控制的装置。

背景技术：

1、混凝土作为一种多相复合型材料，在土木工程领域的应用不胜枚举，随着时代的发展，我国的超长大面积大体积混凝土工程日益增多，由于其尺寸较大、浇筑量大的工程特点，使得其内部水泥水化放热较为集中，故而温升较快。又由于混凝土的导热性能较差，导致内外温差极易增大，因此而产生的温度裂缝会严重影响构件的耐久性及安全性。据大体积混凝土施工规范，内表温差应不超过25℃，以避免因温度应力与收缩应力产生的微裂缝影响结构各项性能。石蜡作为一种化学性质稳定的相变材料，若将石蜡置于混凝土构件内部，当其吸收热量使得环境温度高于相变温度，石蜡由固相转变为液相，当环境温度低于相变温度时液相石蜡释放能量，石蜡由液相转变为固相，从而达到自适应控温的作用。

2、目前已公开的现有技术中降低大体积混凝土内部温度，控制混凝土构件温度梯度的物理方式通常是：在浇筑混凝土之前预埋中心空管，布置形式为回字形或蛇形等，混凝土浇筑完成后，通过循环水泵进行冷水回流降低混凝土构件内部温度。

3、已公开的相关技术中冷却水管在混凝土凝结后，一方面起到降低水化热，减小内部温差的作用，但因混凝土内部温度应力影响、管内水流速率与冷水温度控制费时耗力，并且外置循环水槽及水泵并通电使用，对于整体施工过程的进行会产生一定影响。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种适用于大体积混凝土温度自适应控制的装置，可解决大体积混凝土在浇筑后短时间内因水化反应的作用，温度应力与收缩应力急剧增大，从而导致混凝土构件在初期的开裂风险增大的问题，通过使用本装置，可减小该风险，同时不对混凝土构件的强度与耐久性造成不良影响。

2、本发明采用如下技术方案：

3、一种适用于大体积混凝土温度自适应控制的装置，包括竖直中心回流管道组件，所述竖直中心回流管道组件包括中心回流管道，所述中心回流管道的上、中、底部分别设有与中心回流管道相通的回流导管，回流导管的另一端连接有连接弯头，连接弯头的另一端连接有水平平螺旋线形管道，相邻的水平平螺旋线形管道之间通过竖向支撑管道连通，水平平螺旋线形管道的自由端通过侧部竖向支撑管道连通，中心回流管道的内部设有温度监测装置，所述中心回流管道、回流导管、水平平螺旋线形管道、竖向支撑管道以及侧部竖向支撑管道连通内均填充有半精炼石蜡作为控温的相变材料。

4、进一步地，所述温度监测装置包括固定于中心回流管道上部端口的探针支撑架，探针支撑架的底部连接有温度监测探针，温度监测探针的中部与底部分别设有一个温度监测传感器，温度监测探针内设有连接线，并延伸至温度监测探针上部端口外，与电子显示屏连接。

5、进一步地，所述相邻的水平平螺旋线形管道之间的竖向支撑管道间隔排列。

6、进一步地，所述中心回流管道与侧部竖向支撑管道的顶端均延伸高出水平平螺旋线形管道。

7、进一步地，除中心回流管道顶端延伸部分与侧部竖向支撑管道顶端延伸部分外，中心回流管道、回流导管、水平平螺旋线形管道、竖向支撑管道以及侧部竖向支撑管道均绑扎于钢筋网，混凝土浇筑完成后，与混凝土构件形成整体。

8、水平平螺旋形管道可以利用半精炼石蜡的相变潜热与管道部件外部的混凝土产生热量交换，半精炼石蜡通过物理性的相变而降低混凝土因水化反应在短时间内快速温升，从而实现水平方向的温度与温度梯度的控制，从而降低因温度应力产生裂缝的风险。

9、中心回流管道组件与水平平螺旋形管道连接形成通路，从而为不同层高的水平平螺旋形管道内部的半精炼石蜡在发生固液相变时提供回流通道，实现中心区竖向温度控制，另外，也可以为水平螺旋线形管道中心处的空白区补充相变材料，不致使中心区与四周温度梯度过大。

10、所述水平平螺旋线形管道为弧形中空钢管，内部填充半精炼石蜡作为自适应控制温度的相变材料。

11、将水平管道布置形式设置为平螺旋线形，减小了管道的弯曲角度，增大了管道与混凝土的接触面积，相较于蛇形布置形式或回字形布置形式减小了应力集中出现的可能性和界面开裂的风险。

12、所述竖向支撑管道为直形中空钢管，两端分别连接不同高度的水平平螺旋线形管道，并形成通路。

13、将支撑管道设置为中空形式并与不同高度的水平平螺旋线形管道连接并形成通路，一方面，便于管道内部在发生固液相变后液态石蜡在不同温度梯度作用下发生流动，钢制管道良好的导热性能有助于竖直方向温度控制；另一方面，支撑管道部件的两端连接不同高度的水平平螺旋线形管道，能够起到支撑整体结构作用，避免在混凝土凝固之前结构发生偏移。

14、所述管道部件均为热轧无缝钢制构件，且管道外侧均设螺纹状。

15、水平平螺旋线形管道与竖向支撑管道均可代替钢筋使用，在混凝土凝固成型后，外部螺纹状增强管道与混凝土的握紧力，从而使得混凝土构件强度有所增强。

16、在混凝土浇筑完成后，施工人员可以实时了解混凝土构件内部温度变化情况，若在水化反应过程中出现温度过高的情况可以及时更换管道内部相变材料进行二次降温。

17、本发明的有益效果如下：

18、1. 水平平螺旋线形布置形式减小了应力集中的不利影响与产生裂缝的风险，并且具有明显的辅助提升混凝土构件强度的作用。

19、2. 管道内填充的相变材料选用半精炼石蜡，价格低廉、化学性质稳定、相变潜热高、膨胀率低，可以有效减缓混凝土内部温升速率，减少因温度应力过大产生的微裂缝数量从而提高结构耐久性。

20、3. 装置整体置于混凝土构件内部，通过内部相变材料与钢制管道完成混凝土构件内部温度自适应控制，控制过程随混凝土水化温升速率自适应控制，浇筑之后无需人为加以干预，节约了人力物力，可保证后续工程进度。

技术特征：

1.一种适用于大体积混凝土温度自适应控制的装置，其特征在于：包括竖直中心回流管道组件（1），所述竖直中心回流管道组件（1）包括中心回流管道（11），所述中心回流管道（11）的上、中、底部分别设有与中心回流管道（11）相通的回流导管（12），回流导管（12）的另一端连接有连接弯头（13），连接弯头（13）的另一端连接有水平平螺旋线形管道（2），相邻的水平平螺旋线形管道（2）之间通过竖向支撑管道（3）连通，水平平螺旋线形管道（2）的自由端通过侧部竖向支撑管道连通（5），中心回流管道（11）的内部设有温度监测装置（4），所述中心回流管道（11）、回流导管（12）、水平平螺旋线形管道（2）、竖向支撑管道（3）以及侧部竖向支撑管道连通（5）内均填充有半精炼石蜡作为控温的相变材料。

2.根据权利要求1所述的一种适用于大体积混凝土温度自适应控制的装置，其特征在于：所述温度监测装置（3）包括固定于中心回流管道（11）上部端口的探针支撑架（41），探针支撑架（41）的底部连接有温度监测探针（42），温度监测探针（42）的中部与底部分别设有一个温度监测传感器（43），温度监测探针（42）内设有连接线（44），并延伸至温度监测探针（42）上部端口外，与电子显示屏连接。

3.根据权利要求1所述的一种适用于大体积混凝土温度自适应控制的装置，其特征在于：所述相邻的水平平螺旋线形管道（2）之间的竖向支撑管道（3）间隔排列。

4.根据权利要求1所述的一种适用于大体积混凝土温度自适应控制的装置，其特征在于：所述中心回流管道（11）与侧部竖向支撑管道（5）的顶端均延伸高出水平平螺旋线形管道（2）。

5.根据权利要求4所述的一种适用于大体积混凝土温度自适应控制的装置，其特征在于：除中心回流管道（11）顶端延伸部分与侧部竖向支撑管道（5）顶端延伸部分外，中心回流管道（11）、回流导管（12）、水平平螺旋线形管道（2）、竖向支撑管道（3）以及侧部竖向支撑管道（5）均绑扎于钢筋网，混凝土浇筑完成后，与混凝土构件形成整体。

技术总结
本发明的目的在于提供一种适用于大体积混凝土温度自适应控制的装置，属于混凝土保温结构技术领域，包括竖直中心回流管道组件，所述竖直中心回流管道组件包括中心回流管道，中心回流管道的上、中、底部设有与中心回流管道相通的回流导管，回流导管的另一端连接有连接弯头，连接弯头的另一端连接有水平平螺旋线形管道，水平平螺旋线形管道之间通过竖向支撑管道连通，中心回流管道的内部设有温度监测装置，所有管道内均填充有半精炼石蜡作为控温的相变材料。通过使用本装置，可减小大体积混凝土在浇筑后短时间内因水化反应的作用，温度应力与收缩应力急剧增大，从而导致混凝土构件在初期的开裂风险增大的问题。

技术研发人员：詹新彬,张羽,赵建强,白晨阳,郭育霞,李哲,刘俊,刘涛,胡旭东,付强,郭炜,颜文杰,郭威威,张鑫,朱瑞瑞,徐瞳,李安修
受保护的技术使用者：北京城建集团有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17