[發(fā)明專利]大體積混凝土冷卻水智能自動循環(huán)控制系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2019-09-11
• 公開（公告）號: CN110955276A
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發(fā)明（設計）人: 羅永傳;劉紅勝;譚逸波;楊小兵;胡振偉;廖建良;高駿;龍景偉
• 申請（專利權）人: 保利長大工程有限公司
• 主分類號: G05D23/19
• 分類號: G05D23/19;E01D21/00
• 代理公司: 北京萬貝專利代理事務所(特殊普通合伙) 11520
• 代理人: 陳領

本發(fā)明公開一種大體積混凝土冷卻水智能自動循環(huán)控制系統(tǒng)，包括第一測溫元件T1、第二測溫元件T2、第三測溫元件T3、第四測溫元件T4、第五測溫元件T5、冷水蓄水箱、冷水泵、溫度調節(jié)水箱、熱水泵、第一電動三通球閥、第二電動三通球閥、第一分水器、第二分水器和冷卻水管，所述冷卻水管布置于待測混凝土中。本發(fā)明采用模塊化設計，安裝簡單，施工容易，自動控制系統(tǒng)中冷卻水的開關、流量、溫度調節(jié)完全匹配自動采集的混凝土溫度，可以提高最高溫度和降溫率的合格率，保證控制效果更加準確、穩(wěn)定、及時、有效。

技術領域

本發(fā)明涉及路橋工程，具體為一種大體積混凝土冷卻水智能自動循環(huán)控制系統(tǒng)。

背景技術

我國大體積混凝土施工規(guī)范GB50496-2009中定義：“實體最小尺寸大于或等于1m，或預計會因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導致有害裂縫產生的混凝土”。

混凝土裂縫的存在成為環(huán)境中的有害物質滲入混凝土內部的有利通道，是造成鋼筋銹蝕，導致混凝土過早破壞的重要因素之一，控制裂縫的產生成為混凝土結構工程的迫切需求。大體積混凝土裂縫形成有多原因，溫度裂縫是其中較常見的一種。開展大體積混凝土溫控工作，能夠為混凝土的裂縫控制提供技術支持，是確?；炷两Y構耐久性和運行安全性的重要手段，具有非常重要的意義。大體積混凝土溫度控制措施有很多種，包括構件分層分塊、混凝土原材料優(yōu)選、混凝土預冷、通水冷卻、構件的保溫養(yǎng)護等。

通過埋設冷卻水管，通冷卻水降低混凝土的溫峰值是大體積混凝土施工中常見的有效的溫控措施。通水冷卻第一次在水利工程領域中的正式應用源于20世紀30年代，1931年美國墾務局在歐瓦希(Owyhee)拱壩上進行了混凝土水管冷卻的現場試驗，結果令人滿意。此后的兩年，胡佛水壩(Hoover)首次在混凝土內全面預埋通水冷卻水管，獲得較理想的溫控防裂效果。隨后，通水冷卻以其靈活性、可靠性及多用性等特點，在世界各國混凝土壩施工中被廣泛采用。我國在1955年修建第一座混凝土拱壩——響洪甸拱壩時，首次采用了預埋冷卻水管，獲得了不錯的防裂效果。近年來通水冷卻技術由傳統(tǒng)的大壩施工推廣到大型橋梁工程中并得到了廣泛應用，已成為大體積混凝土施工中不可缺少的一項關鍵溫控防裂措施。

目前，混凝土人工通水冷卻控溫主要弊端有：(1)通水冷卻的監(jiān)控主要采用人工記錄人工球閥、水銀溫度計和水表的數據變化；人工調整通水流量間隔長，人工采集溫度和流量數據工作量大，受主觀因素以及設備運行狀況影響較大；(2)現有通水系統(tǒng)精度不高，效率低，數據可靠度不高，采集時間間隔長，信息反饋慢，控制手段單一，常常導致混凝土溫控不理想；(3)通水資源浪費，為了避免大壩溫度過高，在現有溫控方法中，往往采取寧可加大通水流量的策略，這樣在長周期大壩建設過程中，造成不必要的水資源浪費，經濟利益損失大；(4)現有溫控策略往往不能夠將大壩混凝土溫度變化精確控制在設計溫控曲線附近，人工測量與控制往往不能實時聯動，導致實際大壩溫度控制與預期偏離較大，容易導致大壩開裂破壞；(5)現有技術中，人工控制混凝土大壩溫度時，很難實現大壩多壩段整體溫度協調、精細化、個性化控制。

如何對大體積混凝土結構進行有效的智能溫控一直是水工設計和施工中關心的核心問題。隨著計算機技術、無線數據傳輸技術、傳感控制技術的發(fā)展與成熟，各種軟件與硬件普及推廣，為大體積混凝土冷卻通水自動化控制提供基本技術支撐。通過對控制算法、系統(tǒng)硬件以及控制軟件的研究研制出了一套智能控制系統(tǒng)對混凝土冷卻通水進行自動化控制，根據混凝土溫度不斷調整通水流量以達到混凝土均衡降溫、降低溫度梯度、減小溫度拉應力、防止混凝土出現裂縫、減少了人工采集數據與調控流量的誤差并提高冷卻通水系統(tǒng)的經濟效益與管理質量，具有重大意義。

大型橋梁建設中存在承臺、塔座、錨碇、箱梁等大體積構件，隨著外加劑技術的發(fā)展，高強混凝土廣泛應用，混凝土水化熱增大，收縮增大，混凝土開裂情況普遍。冷卻通水過程中存在通水時機不佳、流量溫度控制不佳導致的降溫削峰效果有限、降溫過快導致應力累積開裂等實際問題，設計一套適用于橋梁大體積混凝土冷卻通水的自動控制系統(tǒng)具有工程實際意義。

發(fā)明內容