[发明专利]一种在建大体积混凝土的智能水冷控制方法及系统

说明书

技术领域：

本发明涉及混凝土冷却，特别是涉及一种在建大体积混凝土的智能水冷控制方法及系统。

技术背景：

大体积混凝土在浇筑成型过程中会产生大量的热量，由于混凝土表面热量散发较快而中心热量散发缓慢，故会在混凝土中心与混凝土表面形成明显温度梯度，产生对应的温度应力，把混凝土拉裂形成裂缝。对应于控制大体积混凝土裂缝产生的技术手段从设计角度到施工角度都有一些，其中较为常见的有：选择低水化热的水泥及配料、优化混凝土配合比、控制混凝土浇筑温度、分块浇筑及优化结构形式等，其中最为实用和有效的控制方法就是水冷技术。自从1931年美国垦务局第一次在欧瓦希(Owyhee)拱坝上试验了混凝土水冷技术开始，混凝土水冷技术已经在各种大体积混凝土建设项目中得到广泛的应用和认可。

传统的水冷技术方案自身其实是存在缺陷的：传统的水冷管道铺设方法采用单进单出、在混凝土中迂回通过的方式，这样的设置方法既不能有针对地控制混凝土内部呈径向的温度梯度特点，也会在顺着冷却水流向的路径中产生新的温度梯度(进水口温度低吸热快，而出水口温度高吸热慢)，这样不仅不利于降低原有的温度梯度，还会使得原本呈径向的温度梯度变得更为复杂，难以预测和控制；再者冷却用水所适宜的温度一般在30℃左右，温度太低会在管道周边形成“冷击”效应，加剧裂缝的形成，而温度太高又失去了换热的效率，所以如何制备并储存适宜温度的冷却水也是施工过程中的一道难题，传统水冷方法为求实用多直接使用常温水进行冷却，亦或者少数使用温水进行换热但又无法精确控制其给水温度，给控制过程带来不确定性；另外传统单进单出的水冷方案对换热后的热水往往直接排放掉，无法加以利用，既浪费了其物力资源，又对环境产生了不好影响。

传统的水冷控制方案也存在着诸多不足，过去的做法通常是采用一定的有限元方法进行模拟预测，把控水冷技术实施的方向和进度，然后基于施工经验，人工地进行采样和调控。其不足之处在于，由于大气环境的不可预见性和水冷管道换热的复杂性所限，实际水冷情况与有限元方法模拟出的结果相比有一定变化，而传统技术的调节能力不足，无法对这其中的变化进行即时修正，导致实际效果跟计划目标总是相距甚远；另外基于经验性的、人工的采样和调控会造成操作过程产生明显的误差甚至错误，以及导致调控过程滞后，影响实际控制效果；此外土建行业规范如《公路桥涵施工技术规范》等要求“冷却水管进出口的温差宜小于或等于10℃，且浇筑体的降温速率不宜大于2.0℃/d”，人工通水冷却手段简陋且不可控制，跟实际需要相距甚远。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种实时地对水冷速率进行智能、准确地控制的大体积混凝土智能水冷控制方法及系统。

一种在建大体积混凝土的智能水冷控制系统，包括热交换装置、热交换辅助装置和控制装置；

所述热交换管道为设置在大体积混凝土中的多根管道；在大体积混凝土从上到下或者从下到上，每间隔0.8‐1m的纵向高度布置一层管道，每一层有若干根管道，从大体积混凝土的边沿到中心，每间隔0.8‐1m的水平距离布置一根管道；

所述控制装置包括控制器、温度传感器、第一电动三通阀门、第二电动三通阀门、第一电动球阀、第二电动球阀、第三电动球阀、第四电动球阀、第一电磁阀、第二电磁阀；控制器分别与温度传感器、第一电动三通阀门、第二电动三通阀门、第一电动球阀、第二电动球阀、第三电动球阀、第四电动球阀、第一电磁阀和第二电磁阀连接；温度传感器有多个，分别安装在第一分流器、第三分流器和大体积混凝土中，在大体积混凝土中多个温度传感器间隔设置在两根管道之间；