可永久调控混凝土大坝温度的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种可永久调控混凝土大坝温度的方法及装置，本发明专利技术方法通过协同利用大坝原有安全监测网和本身预埋的监测设备，实时得到坝体混凝土内部及表层温度，有效地对大坝内外层温差进行干预和智能调控，使大坝内外温度差始终保持在允许范围内，全程不需人工参与；本发明专利技术装置在大坝浇筑施工时同时布置，通过平行布置在大坝上下游面混凝土表层下的载有温度补偿液体的输送管道来实现控温；本发明专利技术开辟出一种全新的大坝保温模式，从单纯的被动保温变为主动进行温度调控，让大坝能够自动运行，不仅能够在施工期对混凝土大坝的温度进行调控，而且能够在大坝竣工运行后对混凝土大坝温度进行永久调控，大大消减了大坝裂缝并起到永久防护的作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水利工程施工
，具体地指一种可永久调控混凝土大坝温度的方法及装置。
技术介绍
水利工程大坝混凝土体积庞大，国内外的混凝土坝多现裂缝。混凝土裂缝的产生是多种因素共同作用的结果，除了结构受力、地基不均匀变形等外部因素和地震等偶然因素之外，混凝土内部体积变形如温度变形、自生体积收缩、失水干燥收缩及混凝土体积变形相关的其它收缩变形会导致混凝土裂缝的产生，其中以温度梯度引起的应力起主导作用。尽管从20世纪30年代开始，水利工程师在建设胡佛水电站工程时已开始重视如何防止混凝土坝裂缝的问题，多年来科技工作者从混凝土的机理及微观结构出发，做了大量工作，也取得了不少成就，但到目前为止，还没有一个非常有效的方法来解决温度梯度的波动，混凝土大坝几乎都会出现一些温度应力裂缝，裂缝数量和危害程度有所不同。为了提高大坝的质量，国内外水利工程领域工作者采用了多种方式来控制混凝土的内外温度梯度。在大坝混凝土浇筑施工前选择合适的混凝土原材料，选用优化的配合比设计，使用中低热水泥及高效减水缓凝剂、掺加一定量的粉煤灰和降低水泥用量。在浇筑施工过程中对拌和生产、运输与入仓浇筑进行控制，严格限制骨料温度、拌合温度和入仓温度，并在坝体内部布置一定数量的冷却水管。大坝混凝土浇筑完成后，及时对仓面及坝面进行洒水养护和坝内冷却水管通水降温，如在寒冷地区在大坝外表面覆盖一层保温材料进行保温保湿防护。经过工程实践和长期的运行，虽然上述温控措施相对来说在某些时段降低了混凝土的温度梯度，消减了温度应力，也减少了混凝土裂缝的产生，但是由于自身存在的缺陷和功能单一，无法全面满足需求，大坝混凝土的裂缝和破坏仍无法避免。例如，现有最普遍的混凝土大坝温度控制技术为采用在混凝土内部布置冷却水管的通水冷却，该方式从1934年美国建设胡佛大坝专利技术创造至今，仍然作为主要温控措施被广泛应用，虽然降温效果明显，但是其存在以下缺陷：（1）该方式于施工期混凝土分仓浇筑同步进行，这样就将整个大坝分成一层一层的水平温控结构。在进行通水冷却时，层间埋设有水管处效果良好，但是两层之间其余部位无法达到预期效果，形成薄弱部位易损坏；（2）由于该方式跟混凝土浇筑同步进行且平行布置，在下一仓浇筑时会对前面铺设好的温控装置造成破坏，使之无法有效的进行温度控制；（3）当大坝建成后，内部温度趋于稳定，死水位以下部位温度基本恒定，无需进行温度调控。而运行过程中水位变化区内温度变幅大且频繁，会产生很大的温度应力进而引起裂缝，但该方式的布置方式采取的水平分仓布置，无法对水位变化区的混凝土表面与外界环境温度交换进行有效的防护，仅限作用于施工期的混凝土温度控制；（4）该温控方式控制手段单一，仅依靠人工测量和控制，不存在实时数据采集系统与具体的控制策略，无法快速准确的对混凝土进行温度补偿，在遇到突发性的剧烈温度变幅时，在混凝土表面会产生较大的温度应力，容易导致大坝开裂；（5）该方式采用分段式冷却处理，精度差、效率低，无法满足大坝多坝段温度整体协调等。另外，授权公告号“CN102852145A”中公开了“在建大坝混凝土智能温度控制方法及系统”，只是阐述了在建大坝的温度控制方法，主要是对在建大坝混凝土内部的温度进行改变，无法对运行期的大坝温度进行控制，其次该文件主要是从整体上对混凝土大坝的温度智能控制可行性提供了一种设想，暂时没有也无法付诸工程实践，所以也没有具体性能和参数公开。授权公告号“CN101701495A”中公开了“大体积混凝土温度控制的个性化通水方法”，它主要是针对现有的传统大坝混凝土内部温度控制技术的补充和完善，即利用水利工程中普遍都有的冷却水管，主要用改变流量的方式，以变换冷却水或河水的方式为辅助，对大坝混凝土内部进行降温处理，不具备升温作用，也没有智能化的可能性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述不足，提供一种可永久调控混凝土大坝温度的方法及装置，以智能化调控大坝混凝土温度，减少大坝混凝土表层和大坝内部的温度梯度和温度应力，对施工期或运行期的混凝土大坝均可起到防护的作用。本专利技术为解决上述技术问题，所采用的技术方案是：一种可永久调控混凝土大坝温度的方法，它包括以下步骤：步骤1）：在大坝进行混凝土浇筑时，将用于输送温度补偿液体的输送管道埋设于大坝上下游面的混凝土表层内；步骤2）：在大坝混凝土内部和外界布置温度传感器，温度传感器对大坝混凝土内部及外界的温度进行实时监测，并将温度数据反馈给智能化控制系统；或者温度传感器连接和利用大坝本身设计的安全监测系统，将安全监测系统获得的数据一起提供给智能化控制系统；步骤3）：智能化控制系统读取接收温度传感器反馈的温度数据，根据这些实时监控得到的混凝土大坝温度数据控制温度补偿设备运行，调控温度逐步变化的温度补偿液体；步骤4）：温度补偿设备提供温度补偿液体到输送管道中，利用分布在混凝土大坝上下游表面表层混凝土内的输送管道，对大坝混凝土进行温度调控，减少混凝土大坝内部和表层混凝土之间的温度梯度。优选地，所述输送管道平行于大坝上下游表面布置，其布置的位置距离大坝上下游表面0.015~2m。优选地，所述温度传感器布置在大坝混凝土内部时，其布置在输送管道的周边，且距离输送管道表面0~2m。优选地，所述输送管道在位于水位变化区域坝面的混凝土表层内呈横向布置，在死水位以下坝面部分的混凝土表层内呈横向或纵向布置。优选地，所述输送管道埋设时与施工期混凝土分仓浇筑同步进行，埋设至仓位边缘时预留接口，方便下一仓输送管道的连接，使之最终成为一个整体。优选地，所述步骤1）中，如果设计的大坝上下游面布置有限裂钢筋的，将输送管道结合限裂钢筋网布置。优选地，在步骤3）和步骤4）中，当大坝进行浇筑施工时和工程完工初期，混凝土坝体内部因自身水化作用温度较高，混凝土大坝内部和表层混凝土之间温差接近智能化控制系统设定的允许最大温差值时，智能化控制系统接通温度补偿设备电源，并将低温液体注入埋设在混凝土大坝表面下的输送管道，开始对混凝土大坝进行降温工作，使混凝土大坝内部温度下降，达到温度设定值时断开电源停止降温；当大坝竣工运行一段时间，混凝土坝体内部温度趋于恒定后，混凝土大坝表层温度受外界温度影响，这时又分为以下两种情况：当大坝上下游面的混凝土表层温度较低，混凝土大坝内部和表层混凝土之间温差接近智能化控制系统设定的允许最大温差值时，智能化控制系统接通温度补偿设备的电源，并将高温液体注入埋设在混凝土大坝表面下的输送管道中，开始对混凝土大坝进行升温补偿工作，使混凝土表层温度上升到和大坝内部温度大致相同，消减因较大温度梯度产生的温度应力，当大坝上下游面的混凝土表层温度达到温度设定值时断开电源停止升温；当大坝上下游面的混凝土表层温度较高，混凝土大坝内部和表层混凝土之间温差接近智能化控制系统设定的允许最大温差值时，智能化控制系统接通温度补偿设备电源，并将低温液体注入埋设在混凝土大坝表面下的输送管道，开始对混凝土表层进行降温工作，使混凝土表层温度下降到和大坝内部温度大致相同，达到温度设定值时断开电源停止降温。优选地，还包括步骤5）：在大坝上下游混凝土表面铺设一层保温层，用来减少外界环境温度对大坝混凝土温度的影响。另外，本专利技术还提供一种用于上述可永久调控混凝土大坝温度的方法的装置，它包括埋设于大坝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可永久调控混凝土大坝温度的方法，其特征在于：它包括以下步骤：步骤1）：在大坝进行混凝土浇筑时，将用于输送温度补偿液体的输送管道（1）埋设于大坝上下游面的混凝土表层内；步骤2）：在大坝混凝土内部和外界布置温度传感器（2），温度传感器（2）对大坝混凝土内部及外界的温度进行实时监测，并将温度数据反馈给智能化控制系统（4）；或者温度传感器（2）连接和利用大坝本身设计的安全监测系统，将安全监测系统获得的数据一起提供给智能化控制系统（4）；步骤3）：智能化控制系统（4）读取接收温度传感器（2）反馈的温度数据，根据这些实时监控得到的混凝土大坝温度数据控制温度补偿设备（3）运行，调控温度逐步变化的温度补偿液体；步骤4）：温度补偿设备（3）提供温度补偿液体到输送管道（1）中，利用分布在混凝土大坝上下游表面表层混凝土内的输送管道（1），对大坝混凝土进行温度调控，减少混凝土大坝内部和表层混凝土之间的温度梯度。

【技术特征摘要】
1.一种可永久调控混凝土大坝温度的方法，其特征在于：它包括以下步骤：步骤1）：在大坝进行混凝土浇筑时，将用于输送温度补偿液体的输送管道（1）埋设于大坝上下游面的混凝土表层内；步骤2）：在大坝混凝土内部和外界布置温度传感器（2），温度传感器（2）对大坝混凝土内部及外界的温度进行实时监测，并将温度数据反馈给智能化控制系统（4）；或者温度传感器（2）连接和利用大坝本身设计的安全监测系统，将安全监测系统获得的数据一起提供给智能化控制系统（4）；步骤3）：智能化控制系统（4）读取接收温度传感器（2）反馈的温度数据，根据这些实时监控得到的混凝土大坝温度数据控制温度补偿设备（3）运行，调控温度逐步变化的温度补偿液体；步骤4）：温度补偿设备（3）提供温度补偿液体到输送管道（1）中，利用分布在混凝土大坝上下游表面表层混凝土内的输送管道（1），对大坝混凝土进行温度调控，减少混凝土大坝内部和表层混凝土之间的温度梯度。2.根据权利要求1所述的可永久调控混凝土大坝温度的方法，其特征在于：所述输送管道（1）平行于大坝上下游表面布置，其布置的位置距离大坝上下游表面0.015~2m。3.根据权利要求1或2所述的可永久调控混凝土大坝温度的方法，其特征在于：所述温度传感器（2）布置在大坝混凝土内部时，其布置在输送管道（1）的周边，且距离输送管道（1）表面0~2m。4.根据权利要求1或2所述的可永久调控混凝土大坝温度的方法，其特征在于：所述输送管道（1）在位于水位变化区域坝面的混凝土表层内呈横向布置，在死水位以下坝面部分的混凝土表层内呈横向或纵向布置。5.根据权利要求1或2所述的可永久调控混凝土大坝温度的方法，其特征在于：所述输送管道（1）埋设时与施工期混凝土分仓浇筑同步进行，埋设至仓位边缘时预留接口，方便下一仓输送管道（1）的连接，使之最终成为一个整体。6.根据权利要求1所述的可永久调控混凝土大坝温度的方法，其特征在于：所述步骤1）中，如果设计的大坝上下游面布置有限裂钢筋的，将输送管道（1）结合限裂钢筋网布置。7.根据权利要求1所述的可永久调控混凝土大坝温度的方法，其特征在于：在步骤3）和步骤4）中，当大坝进行浇筑施工时和工程完工初期，混凝土坝体内部因自身水化作用温度较高，混凝土大坝内部和表层混凝土之间温差接近智能化控制系统（4）设定的允许最大温差值时，智能化控制系统（4）接通温度补偿设备（3）电源，并将低温液体注入埋设在混凝土大坝表面下的输送管道（1），开始对混凝土大...

【专利技术属性】
技术研发人员：李庆斌，樊启祥，田斌，胡昱，杜彬，周绍武，汪志林，孙志禹，
申请(专利权)人：清华大学，中国长江三峡集团公司，宜昌天宇科技有限公司，三峡大学，
类型：发明
国别省市：北京;11