光-风组合自供电式保温混凝土模板

1.本发明涉及工程施工技术领域，尤其是涉及一种光-风组合自供电式保温混凝土模板。


背景技术：

2.混凝土模板是指新浇混凝土成型的模板以及支撑模板的一整套构造体系，在桥梁施工领域使用甚广。桥墩等大直径混凝土中的胶凝材料在水化硬结过程中会产生大量的水化热，混凝土导热性差，环境温度与混凝土内部容易产生巨大温差，使得混凝土内外表面形成贯穿裂缝，传统混凝土模板的单层结构易受外界温度影响，致使热量沿温度梯度向外部散失，影响混凝土的强度。
3.现有技术中，多是采用对模板表面进行覆盖保温材料，或者利用光照等方法，以降低混凝土的内部的温差。上述方法能耗较大，同时还存在混凝土内部温度不均的问题。


技术实现要素：

4.(一)本发明所要解决的问题是：传统通过在模板表面进行覆盖保温材料，或者利用光照等以降低混凝土的内部的方法能耗较大，同时还存在混凝土内部温度不均的问题。
5.(二)技术方案
6.为了解决上述技术问题，本发明提供的一种光-风组合自供电式保温混凝土模板，包括：板体和加热装置，所述板体围成浇筑圈；
7.所述加热装置包括加热板和第一发电机构；
8.所述加热板包覆于所述板体远离所述浇筑圈的表面，所述第一发电机构与所述加热板电连接，所述第一发电机构能够产生电能，并为所述加热板供电。
9.进一步的，所述加热板包括纤维板、纤维束和金属夹具；
10.所述纤维板包覆于所述板体的表面，所述纤维束连接于所述纤维板上，所述纤维束外包覆有金属镀层；
11.所述金属夹具连接于所述纤维板上，所述纤维束的两端连接有所述金属夹具；且所述纤维束两端的金属夹具分别与所述第一发电机构的正极和负极相连。
12.进一步的，所述第一发电机构包括太阳能电池板；
13.所述太阳能电池板包覆于所述板体远离所述浇筑圈的表面，所述加热板位于所述太阳能电池板和所述板体远离所述浇筑圈的表面之间。
14.进一步的，所述混凝土模板还包括监测装置；
15.所述监测装置设于所述板体上，用于监测所述浇筑圈内的温度。
16.进一步的，所述板体的表面设置有呈点阵式的温度测点；所述监测装置包括温度传感器，所述温度传感器与所述温度测点一一对应设置；
17.所述温度传感器设置于所述对应的所述温度测点处，并监测所述浇筑圈内的温度。
18.进一步的，所述混凝土模板还包括第二发电机构，所述第二发电机构与所述监测装置电连接，所述第二发电机构为所述监测装置提供电能。
19.进一步的，所述第二发电机构包括发电风车；
20.所述发电风车设置于所述板体上，且与所述监测装置电连接，所述发电风车为所述监测装置提供电能。
21.进一步的，所述板体表面设置有多个加热装置，所述加热装置内形成有空腔，相邻的两个所述加热装置之间具有间隙，所述空腔与所述间隙连通；
22.所述第二发电机构还包括风筒，所述风筒设置于所述间隙内，且所述风筒的侧壁与所述板体相连；
23.所述风筒的端部设置有进风口，所述发电风车设置于所述进风口处。
24.进一步的，所述发电风车包括：框架、转轴、叶片、压电材料、质量块和金属基板；
25.所述叶片转动连接于所述转轴上，转轴设置于所述进风口处；
26.所述框架连接于所述叶片上，所述金属基板具有离心端和向心端，所述离心端与所述框架相连，所述向心端指向所述转轴，所述压电材料连接于所述基板上，所述质量块连接于所述向心端。
27.进一步的，所述监测装置还包括显示器，所述显示器与所述温度传感器相连，所述显示器用于显示所述温度传感器监测的温度信息；
28.所述显示器设置于所述风筒的外侧壁上；所述显示器与所述发电风车电连接，所述发电风车为所述显示器提供电能。
29.本发明的有益效果：
30.本发明提供的一种光-风组合自供电式保温混凝土模板，包括：板体和加热装置，板体围成浇筑圈。加热装置包括加热板和第一发电机构。加热板包覆于板体远离浇筑圈的表面，第一发电机构与加热板电连接，第一发电机构能够产生电能，并为加热板供电。加热板在第一发电机构的作用下产生的热量能够传递至浇筑圈内部，有效解决了现有技术中，低温环境施工使用覆盖、光照等传统方法保温导致耗能高、混凝土温度不均的问题。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1为本发明实施例提供的光-风组合自供电式保温混凝土模板的结构示意图；
33.图2为本发明实施例提供的光-风组合自供电式保温混凝土模板的另一视角的结构示意图；
34.图3为本发明实施例提供的第二发电机构的结构示意图；
35.图4为本发明实施例提供的板体的结构示意图；
36.图5为本发明实施例提供的发电风车的结构示意图。
37.图标：110-板体；120-连接板；
38.200-加热装置；210-加热板；211-纤维板；220-第一发电机构；221-太阳能电池板；
230-间隙；
39.300-监测装置；310-温度测点；320-第二发电机构；321-发电风车；3211-框架；3212-转轴；3213-叶片；3214-压电材料；3215-质量块；3216-金属基板；322-风筒；330-显示器。
具体实施方式
40.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
41.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
42.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“连接”和“安装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介相连；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
43.如图1至图5所示，本发明一个实施例提供了一种光-风组合自供电式保温混凝土模板。所述光-风组合自供电式保温混凝土模板包括：板体110和加热装置200，所述板体110围成浇筑圈。所述加热装置200包括加热板210和第一发电机构220。所述加热板210包覆于所述板体110远离所述浇筑圈的表面，所述第一发电机构220与所述加热板210电连接，所述第一发电机构220能够产生电能，并为所述加热板210供电。
44.在本实施例中，板体110围成浇筑圈，施工时，通过如混凝土泵车等设备向浇筑圈内浇筑混凝土。
45.可选的，浇筑圈可以由多块板体110依次连接形成。本实施例中，在板体110的端部设置有连接板120，连接板120呈沿板体110的边沿延伸。相邻的两个板体110通过连接板120以及设置于板体110两侧的矩形板相连。多块板体110依次拼接形成浇筑圈。
46.本实施例提供的混凝土模板，板体110远离所述浇筑圈的一侧设置有所述加热装置200，所述加热装置200包括能够发热的加热板210以及用于对加热板提供电能，使加热板210能够发热的第一发电机构220。本实施例中，加热板210包覆于板体110远离浇筑圈的表面，加热板210产生的热量能够传递至浇筑圈内部，有效解决了现有技术中，低温环境施工使用覆盖、光照等传统方法保温导致耗能高、混凝土温度不均的问题。
47.如图1、图3和图4所示，所述加热板210包括纤维板211、纤维束和金属夹具。所述纤维板211包覆于所述板体110的表面，所述纤维束连接于所述纤维板211上，所述纤维束外包覆有金属镀层。所述金属夹具连接于所述纤维板211上，所述纤维束的两端连接有所述金属夹具；且所述纤维束两端的金属夹具分别与所述第一发电机构220的正极和负极相连。
48.在本实施例中，纤维板211上开设有螺栓孔，其通过螺栓连接于板体110和/或连接
板120上。纤维板211用于对浇筑圈内的混凝土保温，以及用于承载金属夹具、纤维束以及下文提及的太阳能电池板221等结构。纤维束通过纤维捻制，纤维束的表面镀有金属镀层，金属夹具连接于纤维束的两端，并且位于纤维束两端的金属夹具分别与第一发电机构220的正、负极相连，使用时，电流沿正极、与正极相连的金属夹具、纤维束、与负极相连的金属夹具、负极的方向流动。
49.本实施例中，包覆有金属镀层的纤维束位于纤维板211与板体110之间，金属镀层包覆于纤维束上形成发热丝，当通电后，基于纤维束结构蓄热，产生的热量通过高导热系数的板体传递至浇筑圈的内部，低导热系数的纤维板阻碍了热量向外界的散失，提高了本实施例中的混凝土模板的热量利用率。
50.空气作为热量传递介质，热空气均匀接触板体远离浇筑圈的表面，通过气-固热传导，板体和混凝土外部保持同等温度梯度，防止外部混凝土热量顺温度梯度流失。
51.可选的，纤维板211为玄武岩复合纤维板211，纤维束为玄武岩复合纤维束，金属镀层为镍铬合金镀层，金属夹具为铜夹具。
52.本实施例中的混凝土模板，其传热过程为单层圆筒壁的一维稳态传热过程，由傅里叶定律，如公式(1)所示：
[0053][0054]
其中，在式(1)中，φ为热流量，λ为导热系数，s为表面积，dt/dr为单位半径温度的变化。
[0055]
通过该薄壁圆筒的热传导速率为：
[0056][0057]
其中，在式(2)中，φ为热流量，l为圆筒壁长度，λ为导热系数，t1为圆筒内壁表面温度，t2为圆筒外壁表面温度，r1为圆筒壁内半径，r2为圆筒壁外半径，将上式分离变量积分整理得：
[0058]
其中，r为整个圆筒壁的导热热阻。式(3)中λ导热系数与r成反比。热阻表示的是热转移过程的阻力，反映介质或介质间的传热能力的大小。本发明中，通过使用玄武岩纤维材料，在其余条件均已知可测的情况下，λ减小(玄武岩纤维材料的导热系数较小)，r热阻增大，有效减少热量传递。可选的，在本实施例中，第一发电机构220包括太阳能电池板221。所述太阳能电池板221包覆于所述板体110远离所述浇筑圈的表面，所述加热板210位于所述太阳能电池板221和所述板体110远离所述浇筑圈的表面之间。
[0059]
通过设置太阳能电池板221，实现光能-电能-热能的转换。太阳能电池板221利用光能产生电能，电能通过流经纤维束表面的金属镀层，基于电流的热效应产生热能。能够节约生产成本，保护环境，同时安全程度较高。
[0060]
可以理解的是，在本实施例中，第一发电机构220还可以利用风能进行发电，如，第一发电机构220为发电风扇等，其宗旨未脱离发明的设计思想，应属于本发明的保护范围。
[0061]
根据本发明的一个实施例，如图1、图3和图4所示所示，所述混凝土模板还包括监测装置300，所述监测装置300设置于所述板体110上，用于监测所述浇筑圈内的温度。具体
的，监测装置300用于监测浇筑圈内混凝土的温度。
[0062]
在本实施例中，通过在板体110上设置监测装置300，能够实现低温环境下，混凝土从浇筑直至凝结硬化的全过程监测，加快施工进程。
[0063]
可选的，如图1、图3和图4所示，板体110的表面设置有呈点阵式的温度测点310，所述监测装置300包括温度传感器，所述温度传感器与所述温度测点310一一对应设置。所述温度传感器设置于所述对应的所述温度测点310处，并监测所述浇筑圈内的温度。
[0064]
通过在板体110的表面设置多个温度测点310，且温度测点310呈点阵式设置，能够全方位的监测浇筑圈内的温度变化，监测结果更加准确。
[0065]
温度传感器与温度测点310一一对应设置，即，温度传感器的数量与温度测点310的数量相同。
[0066]
可选的，在本实施例中，温度传感器粘接于对应的温度测点310处，温度传感器由温敏电阻元件、保护壳、引线以及连接器等结构组成。温敏电阻的阻值能够随温度的变化而变化，通过阻值能够对应出测点的温度。
[0067]
如图1至图4所示，所述混凝土模板还包括第二发电机构320，所述第二发电机构320与所述监测装置300电连接，所述第二发电机构320为所述监测装置300提供电能。
[0068]
在本实施例中，全部第二温度传感器之间并联，并均与第二发电机构320相连，第二发电机构320通过自身发电为温度传感器提供电能。
[0069]
在本实施例中，利用第二发电机构320代替电源，避免了因后续电源馈电而需对电源进行更换，降低生产成本。
[0070]
可选的，第二发电机构320采用风力进行发电。如图3所示，所述第二发电机构320包括发电风车321。所述发电风车321设置于所述板体110上，且与所述监测装置300电连接，所述发电风车321为所述监测装置300提供电能。
[0071]
在本实施例中，通过利用发电风车321进行发电以实现对监测装置300供电，其清洁、环境效益好，减少污染。
[0072]
如图1至图4所示，所述板体110表面设置有多个加热装置200，所述加热装置200内形成有空腔，相邻的两个所述加热装置200之间具有间隙230，所述空腔与所述间隙230连通。所述第二发电机构320还包括风筒322，所述风筒322设置于所述间隙230内，且所述风筒322的侧壁与所述板体110相连。所述风筒322的端部设置有进风口，所述发电风车321设置于所述进风口处。
[0073]
可选的，在本实施例中，空腔位于太阳能电池板221和纤维板211之间，空腔用于容置纤维束以及金属夹具等设备。
[0074]
本实施例提供的混凝土模板，使用时，加热装置200工作产生热量，位于空腔内的空气受热膨胀会由空腔内逸出，而空腔与间隙230连通，由空腔处逸出的空气进入到间隙230内。同时，风筒322的侧壁与板体110相连，并且风筒322位于间隙230内，而发电风车321设置于风筒322的端部，其也位于间隙230内，受加热装置200影响，流动的空气能够带动发电风车321转动，进而产生电能并为监测装置300供电。
[0075]
可选的，使发电风车321转动的动力来自于加热装置200产生的膨胀的热空气，因此发电风车321的转速较慢，发电风车321可与监测装置300直接通过导线相连。
[0076]
可选的，发电风车321与监测装置300之间也可以设置蓄电池等，发电风车321产生
的电能存储于蓄电池内，蓄电池与监测装置300相连，并未监测装置300供电。
[0077]
优选的，加热装置200的上下两端与连接板120相抵实现密封，使得空腔内的空气仅能够由间隙230处逸出。
[0078]
在本实施例中，发电风车321利用低频转动发电，因此将其设置在风筒322的端部，还能够避免因外部空气流动而带动发电风车321转动，导致超出发电风车321负荷而导致发电风车321损坏。
[0079]
具体的，风筒322通过螺栓与连接板120相连。
[0080]
如图1和图5所示，所述发电风车321包括：框架3211、转轴3212、叶片3213、压电材料3214、质量块3215和金属基板3216。所述叶片3213转动连接于所述转轴3212上，转轴3212通过卡槽卡接于所述进风口处；叶片3213能够在气流的作用下在转轴3212上转动。所述框架3211连接于所述叶片3213上，优选的，框架3211与转轴3212同轴设置。所述金属基板3216具有离心端和向心端，所述离心端与所述框架3211相连，所述向心端指向所述转轴3212，所述压电材料3214连接于所述基板上，所述质量块3215连接于所述向心端。
[0081]
使用时，加热装置200的空腔受热内部空气膨胀并逸出至间隙230内，流动的空气由进风口进入风筒322内，并带动叶片3213转动。相应的，设置于叶片3213上的框架3211随叶片3213一起转动。框架3211在转动过程中产生类似于宽频振动环境，质量块3215受向心力的作用，使金属基板3216受到轴向预紧力而发生振动。连接于金属板上的压电材料3214产生应变进而产生电流。
[0082]
在本实施例中，发电过程实现在低频转动下的高效振动能俘获，利用导线将压电材料3214产生的电流输送至监测装置300即可。
[0083]
可选的，叶片3213的材质为碳纤维。框架3211的材质为碳纤维。压电材料3214为压电陶瓷。
[0084]
可选的，金属基板3216的上下表面均粘接有压电材料3214。
[0085]
在本实施例中，如图1、图3和图4所示，所述监测装置300还包括显示器330，所述显示器与所述温度传感器相连，所述显示器330用于显示所述温度传感器监测的温度信息。所述显示器330设置于所述风筒322的外侧壁上；所述显示器330与所述发电风车321电连接，所述发电风车321为所述显示器330提供电能。
[0086]
本实施例中，通过设置所述显示器330，能够实施反馈各个监测点的温度，直观的显示出浇筑圈内混凝土温度的均匀程度。
[0087]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。