适用于大体积混凝土冬季保温的复合模板结构及施工方法技术

本发明专利技术提供一种适用于大体积混凝土冬季保温的复合模板结构及施工方法，它包括布置在模板背面的导热管和保温层，导热管位于保温层与模板背面之间，还包括布置在混凝土内的冷却水管；冷却水管的进水口与换热箱连接，冷却水管的出水口与导热管的一端连接，导热管的另一端与换热箱连接，以使冷却水经过混凝土内的冷却水管换热后，进入到导热管中循环，提升模板的温度，降低混凝土内部与表面之间的温差。施工过程中，根据预设控温要求，在冷却水管中通入冷却水，在满足控温要求的前提下，确保混凝土内部与表面温差不超过预设温度差；实现大体积混凝土冬季保温施工。本发明专利技术充分利用了水化热，达到了冬季施工保温的标准，并减低了施工成本。

Composite formwork structure and construction method suitable for winter thermal insulation of mass concrete

【技术实现步骤摘要】
适用于大体积混凝土冬季保温的复合模板结构及施工方法
本专利技术涉及大体积混凝土施工领域，特别是一种适用于大体积混凝土冬季保温的复合模板结构及施工方法。
技术介绍
近年来，我国的大型、特大型工程日益增多，大体积混凝土工程也越来越多。其特点是长度、宽度、厚度尺寸均较大，混凝土浇筑面和浇筑量大，在浇筑过程中水泥水化热释放比较集中，内部升温比较快。根据混凝土施工规范的规定混凝土内部与外表面的温差不能超过25℃，为防止混凝土内外温差超过25℃时，混凝土产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用，需采取养护措施。受工程工期限制，尤其是跨越冬季的项目，在冬季进行大体积结构物施工经常发生，对大体积混凝土养护存在较高的技术难度，通常采取内降外保的养护措施，内部通过布置冷却管降温，外部覆盖保温养护，但无法避免以下问题：（1）大体积混凝土不易散热，混凝土内部的最高温度一般可达60～65℃，多数发生在浇筑后的最初3～5天，而该部分热量往往没有被利用，能耗较高。（2）因混凝土养护需要在特定温度及湿度条件，冬季温度很难达到养护要求，因此施工单位采用很多方法对该种结构进行养护，增加了很大的施工成本。中国专利文献CN20416414U记载了一种智能温控混凝土加热模板施工装置，其中提到了在混凝土模板上设置发热毯或加热材料，配合模板保温构成。并记载了置换器9设置在混凝土内进行热量交换。在混凝土初凝过程中，释放的水化热被置换器9内的液体带到混凝土之外，这部分热量被浪费。在该方案中，保温材料采用的是玻纤、岩棉、硅酸铝等保温材料，以避免引发火灾。中国专利文献CN102852145A中记载了一种在建大坝混凝土智能温度控制方法及系统，其中记载了混凝土的冷却阶段包括三个阶段，分别是一期冷却，中期冷却和二期冷却，而且在中期冷却和二期冷却过程中，还分别设有温度变换大致为直线的控温阶段。还记载了根据当前的混凝土温度和通水流量，预测下一龄期的混凝土平均温度，并给出了算法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种适用于大体积混凝土冬季保温的复合模板结构及施工方法，能够充分利用大体积混凝土在初凝过程中产生的水化热，降低大体积混凝土冬季施工过程中的能耗。并且便于实现大体积混凝土的养护标准。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种适用于大体积混凝土冬季保温的复合模板结构，它包括布置在模板背面的导热管和保温层，导热管位于保温层与模板背面之间，还包括布置在混凝土内的冷却水管；冷却水管的进水口与换热箱连接，冷却水管的出水口与导热管的一端连接，导热管的另一端与换热箱连接，以使冷却水经过混凝土内的冷却水管换热后，进入到导热管中循环，提升模板的温度，降低混凝土内部与表面之间的温差。优选的方案中，所述的保温层为阻燃型挤塑聚丙乙烯板。优选的方案中，所述的保温层的结构为：在基层上设有多个凸起部，所述的凸起部与模板背面槽口形状相对应。优选的方案中，所述的冷却水管沿着混凝土分层布置，导热管也沿着混凝土分层布置，冷却水管通过第一汇流管与换热箱连接，换热箱的出水口的位置设有可调流速的泵；导热管通过第二汇流管与换热箱连接；在导热管的进口位置设有出水口温度传感器，在导热管的出口位置设有回水口温度传感器，通过出水口温度传感器的反馈调节泵的流速。优选的方案中，在模板的背面还设有电加热丝，或者在保温层的背面设有加热层，加热层内设有用于使模板发热的电磁线圈。优选的方案中，在混凝土内设有分布式光纤传感器，分布式光纤传感器与采集装置电连接；在混凝土内设有多个温度传感器，其中至少有一个位于混凝土的中间位置，还至少有一个位于靠近混凝土表面的位置，温度传感器与采集装置电连接。优选的方案中，冷却水管在混凝土内成蛇形布置；或者冷却水管在混凝土内成螺旋布置，冷却水管的进水口位于螺旋结构的中间位置，冷却水管的出水口位于螺旋结构的边缘位置。一种采用上述的适用于大体积混凝土冬季保温的复合模板结构的施工方法，包括以下步骤：S1、在模板背面安装导热管和保温层；S2、大体积混凝土结构浇筑前布置冷却水管，并布置温度传感器；S3、通过拉杆安装模板；S4、将冷却水管的进水口与换热箱连接，换热箱出口的位置安装泵，冷却水管的出水口与导热管的一端连接，导热管的另一端与换热箱连接；在导热管的两端分别设置出水口温度传感器和回水口温度传感器；S5、根据预设控温要求，在冷却水管中通入冷却水，在满足控温要求的前提下，确保混凝土内部与表面温差不超过预设温度差；通过以上步骤实现大体积混凝土冬季保温施工。优选的方案中，根据预设控温要求和混凝土内的温度传感器、出水口温度传感器的反馈控制冷却水管中冷却水的通水流量；根据出水口温度传感器与回水口温度传感器之间的差值判断是否启动辅助加热。优选的方案中，所述的温度传感器包括分布式光纤传感器和温度传感器；其中，分布式光纤传感器至少沿着温度变化方向布设，温度传感器至少在混凝土的内部和表面各布设一个，通过分布式光纤传感器检测混凝土的温度变化梯度，通过温度传感器对分布式光纤传感器的监检测数据进行校正。本专利技术提供的一种适用于大体积混凝土冬季保温的复合模板结构及施工方法，与现有技术相比，具有以下的有益效果。1、本专利技术通过将冷却水管的回水用于加热模板，充分利用了水化热，以较低的成本实现了大体积混凝土浇筑过程因水化热反应的余热的有效利用，达到了冬季施工保温的标准，并减低了施工成本。2、优选的方案中，本专利技术采用阻燃型挤塑聚丙乙烯板作为保温层，由于是利用导热管增温，因此没有火灾隐患。且加工方便，保温性能也高于玻纤、岩棉、硅酸铝等保温材料。3、采用螺旋状布设冷却水管的方案，使较低温度的冷却水优先在混凝土内部水化热集聚的位置进行换热，然后将热量带出到混凝土表面，与蛇形布置相比，能够使混凝土内部的温度变化梯度更为均匀。4、采用拉杆固定保温层的方案，安全可靠。5、采用了分布式光纤传感器与温度传感器的组合，既克服了分布式光纤传感器精度不高的缺陷，也克服了温度传感器所需数量较多，布置较为困难和成本较高的缺陷。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明：图1为本专利技术结构的立面示意图。图2为本专利技术结构的局部剖视图。图3为本专利技术结构的横截面俯视示意图。图4为本专利技术中保温层的主视图。图5为本专利技术中保温层的固定结构示意图。图6为本专利技术中大体积混凝土的温度控制曲线图。图中：模板1，导热管2，保温层3，基层31，凸起部32，加热层4，第二汇流管5，槽钢6，拉杆7，冷却水管8，换热箱9，混凝土10，泵11，出水口温度传感器12，回水口温度传感器13，分布式光纤传感器14，采集装置15，温度传感器16，第一汇流管17。具体实施方式实施例1：如图1~4中，一种适用于大体积混凝土冬季保温的复合模板结构，它包括布置在模板1背面的导热管2和保温层3，导热管2位于保温层3与模板1背面之间，还包括布置在混凝土10内的冷却水管8；冷却水管8的进水口与换热箱9连接，冷却水管8的出水口与导热管2的一端连接，导热管2的另一端与换热箱9连接，以使冷却水经过混凝土10内的冷却水管8换热后，进入到导热管2中循环，提升模板1的温度，降低混凝土10内部与表面之间的温差。由此结构，通过冷却水管8将冷却水送入到混凝土10内进行换热，加热后的冷却水排入到导热管2内，使模板加热本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于大体积混凝土冬季保温的复合模板结构，其特征是：它包括布置在模板（1）背面的导热管（2）和保温层（3），导热管（2）位于保温层（3）与模板（1）背面之间，还包括布置在混凝土（10）内的冷却水管（8）；冷却水管（8）的进水口与换热箱（9）连接，冷却水管（8）的出水口与导热管（2）的一端连接，导热管（2）的另一端与换热箱（9）连接，以使冷却水经过混凝土（10）内的冷却水管（8）换热后，进入到导热管（2）中循环，提升模板（1）的温度，降低混凝土（10）内部与表面之间的温差。

【技术特征摘要】
1.一种适用于大体积混凝土冬季保温的复合模板结构，其特征是：它包括布置在模板（1）背面的导热管（2）和保温层（3），导热管（2）位于保温层（3）与模板（1）背面之间，还包括布置在混凝土（10）内的冷却水管（8）；冷却水管（8）的进水口与换热箱（9）连接，冷却水管（8）的出水口与导热管（2）的一端连接，导热管（2）的另一端与换热箱（9）连接，以使冷却水经过混凝土（10）内的冷却水管（8）换热后，进入到导热管（2）中循环，提升模板（1）的温度，降低混凝土（10）内部与表面之间的温差。2.根据权利要求1所述的一种适用于大体积混凝土冬季保温的复合模板结构，其特征是：所述的保温层（3）为阻燃型挤塑聚丙乙烯板。3.根据权利要求1或2所述的一种适用于大体积混凝土冬季保温的复合模板结构，其特征是：所述的保温层（3）的结构为：在基层（31）上设有多个凸起部（32），所述的凸起部（32）与模板（1）背面槽口形状相对应。4.根据权利要求1所述的一种适用于大体积混凝土冬季保温的复合模板结构，其特征是：所述的冷却水管（8）沿着混凝土（10）分层布置，导热管（2）也沿着混凝土（10）分层布置，冷却水管（8）通过第一汇流管与换热箱（9）连接，换热箱（9）的出水口的位置设有可调流速的泵（11）；导热管（2）通过第二汇流管（5）与换热箱（9）连接；在导热管（2）的进口位置设有出水口温度传感器（12），在导热管（2）的出口位置设有回水口温度传感器（13），通过出水口温度传感器（12）的反馈调节泵（11）的流速。5.根据权利要求4所述的一种适用于大体积混凝土冬季保温的复合模板结构，其特征是：在模板（1）的背面还设有电加热丝，或者在保温层（3）的背面设有加热层（4），加热层（4）内设有用于使模板（1）发热的电磁线圈。6.根据权利要求1所述的一种适用于大体积混凝土冬季保温的复合模板结构，其特征是：在混凝土（10）内设有分布式光纤传感器（14），分布式光纤传感器（14）与采集装置（15）电连接；在混凝土（10）内设有多个温度传感器（16），其中至少有...

【专利技术属性】
技术研发人员：代岳龙，张贵恩，王旭，王海军，王朋飞，尹华博，何劲松，马才良，李丹，高树涛，何克俭，张盼力，徐冉，贾世攀，马辉，张闯，
申请(专利权)人：中交第二航务工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42