一种利用钢管支撑架对混凝土降温的系统及其方法与流程

1.本发明属于混凝土施工技术领域，具体涉及一种利用钢管支撑架对混凝土降温的系统及其方法。


背景技术：

2.随着城市现代化的发展和科技兴起，各大城市超高层建筑造型复杂，地下室底板的要求较高。但在施工期间，由于混凝土水化会形成大量热量并形成较大的温度应力，故将会导致混凝土的表面形成干缩裂缝、混凝土内部的温度裂缝，在不利于施工的同时还会存在一定的安全隐患，施工的质量也会相应地降低。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种利用钢管支撑架对混凝土降温的系统及其方法，能够及时、精准、高效地对混凝土进行分段、分区域的实时监测，实现对混凝土的降温和养护，并提高资源的利用率且节约成本。
4.为了实现上述目的，本发明的一个方面提供了一种利用钢管支撑架对混凝土降温的系统，其包括基坑、钢管支撑架、控制器以及包覆所述钢管支撑架的混凝土，所述混凝土浇筑于所述基坑中，其特征在于，所述钢管支撑架由多条竖直钢管和多条水平钢管搭设而成，相邻的所述竖直钢管和所述水平钢管相通；部分所述竖直钢管延伸出所述混凝土的顶部且形成钢管入水端和多个钢管出水端；每个所述钢管出水端均设有电磁阀；所述钢管入水端设有采集器；
5.所述混凝土的顶部设有蓄水沉淀池，所述钢管入水端通过水泵与所述蓄水沉淀池连接，冷却水自所述钢管入水端灌入所述钢管支撑架后从所述钢管出水端流出，并通过回流主管回流至所述蓄水沉淀池中；
6.所述混凝土均布有多个温度传感器，所述温度传感器连接在所述钢管支撑架上，所述温度传感器与所述采集器电连接；所述采集器、所述水泵和所述电磁阀分别与所述控制器电连接。
7.作为本发明的优选方案，所述基坑内固设有多条钢筋，所述钢筋包括位于所述基坑的顶部的承台面筋、位于所述基坑的底部的承台底筋、位于所述基坑的中间位置的中间钢筋以及位于所述基坑的侧部的侧壁钢筋；所述钢管支撑架分别与所述承台面筋、所述承台底筋、所述中间钢筋以及所述侧壁钢筋绑扎固定。
8.作为本发明的优选方案，相邻的所述竖直钢管和所述水平钢管通过连接头接通。
9.作为本发明的优选方案，所述蓄水沉淀池设有相邻布置且互相联通的第一级蓄水沉淀池、第二级蓄水沉淀池和第三级蓄水沉淀池；其中，所述第一级蓄水沉淀池通过管道与所述水泵连接，所述第三级蓄水沉淀池与所述回流主管连接。
10.作为本发明的优选方案，所述水平钢管的两端以及位于所述混凝土内的所述竖直钢管的两端均焊接有止水垫片。
11.作为本发明的优选方案，所述基坑的侧壁砌筑有蒸压混凝土加气块，所述蒸压混凝土加气块的外表面自内而外设有第一防水卷材层以及防水砂浆层。
12.作为本发明的优选方案，所述基坑的底部设有混凝土垫层，所述混凝土垫层自下而上依次为第一混凝土保护层、第二防水卷材层以及第二混凝土保护层。
13.作为本发明的优选方案，所述基坑的阴阳角处设有防水附加层。
14.作为本发明的优选方案，所述混凝土的顶面依次铺设有塑料薄膜和土工布。
15.另外，本发明的另一个方面还提供了应用于上述各项内容所述的利用钢管支撑架对混凝土降温的系统的方法，其包括如下步骤：
16.控制器启动水泵，持续地将冷却水从钢管入水端灌入钢管支撑架中并从钢管出水端流出，随后通过回流主管回流至蓄水沉淀池中；
17.当温度传感器检测到混凝土任一区域的温度低于预设温度时，控制器关闭该混凝土区域对应的钢管支撑架上的钢管出水端的电磁阀，直至该混凝土区域的温度高于或等于预设温度时，重新打开电磁阀。
18.实施本发明提供的一种利用钢管支撑架对混凝土降温的系统及其方法，与现有技术相比，其有益效果在于：
19.(1)本发明的钢管支撑架包覆于混凝土中，在工作的过程中，控制器启动水泵，持续地将冷却水从钢管入水端灌入钢管支撑架中并从钢管出水端流出，随后通过回流主管回流至蓄水沉淀池中。温度传感器能对混凝土的表面温度、内部温度以及温度应力值进行实时监测，并将数据传输至采集器中，当温度传感器检测到混凝土任一区域的温度低于预设温度时，控制器关闭该混凝土区域对应的钢管支撑架上的钢管出水端的电磁阀，直至该混凝土区域的温度高于或等于预设温度时，重新打开电磁阀，实现对混凝土的降温和养护，从而大大减少了混凝土表面的干缩裂缝以及混凝土内部的温度裂缝，缓解热胀冷缩的现象。
20.(2)本发明中的每个钢管出水端均设有电磁阀，且多个温度传感器均布于混凝土的不同区域，故能够对混凝土进行分段、分区域的实时监测，实现对混凝土的局部降温，从而保证了混凝土在降温时的及时性、精准性和高效性。
21.(3)本发明中的冷却水自钢管入水端灌入钢管支撑架后从所述钢管出水端流出，并能够通过回流主管回流至所述蓄水沉淀池中，当冷却水回流至蓄水沉淀池后，能够经过沉淀处理降低温度，再次从钢管入水端流入钢管支撑架，进行下一次降温处理，使得水资源能够被循环使用，提高资源的利用率且节约成本。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。
23.图1是本发明实施例提供的一种利用钢管支撑架对混凝土降温的系统的结构示意图；
24.图2是基坑的结构示意图。
25.图中标记：
26.1、基坑；2、钢管支撑架；2a、水平钢管；2b、竖直钢管；3、混凝土；4、钢管入水端；5、钢管出水端；6、温度传感器；7、水泵；8、蓄水沉淀池；81、第一级蓄水沉淀池；82、第二级蓄水
沉淀池；83、第三级蓄水沉淀池；9、止水垫片；10、蒸压混凝土加气块；11、混凝土垫层；11a、第一混凝土保护层；11b、第二防水卷材层；11c、第二混凝土保护层；12、防水附加层；13、三通连接头；14、四通连接头；15、五通连接头；16、六通连接头；17、承台面筋；18、承台底筋；19、中间钢筋；20、侧壁钢筋；21、第一防水卷材层；22、防水砂浆层；23、采集器；24、控制器；25、回流主管；26、电磁阀。
具体实施方式
27.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
28.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”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。应当理解的是，本发明中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。
29.如图1和图2所示，本发明优选实施例的第一方面提供了一种利用钢管支撑架对混凝土降温的系统，其包括基坑1、钢管支撑架2、控制器24以及包覆所述钢管支撑架2的混凝土3，所述混凝土3浇筑于所述基坑1中，其特征在于，所述钢管支撑架2由多条竖直钢管2b和多条水平钢管2a搭设而成，相邻的所述竖直钢管2b和所述水平钢管2a相通；部分所述竖直钢管2b延伸出所述混凝土3的顶部且形成钢管入水端4和多个钢管出水端5；每个所述钢管出水端5均设有电磁阀26；所述钢管入水端4设有采集器23。
30.所述混凝土3的顶部设有蓄水沉淀池8，所述钢管入水端4通过水泵7与所述蓄水沉淀池8连接，冷却水自所述钢管入水端4灌入所述钢管支撑架2后从所述钢管出水端5流出，并通过回流主管25回流至所述蓄水沉淀池8中。
31.所述混凝土3均布有多个温度传感器6，所述温度传感器6连接在所述钢管支撑架2上，所述温度传感器6与所述采集器23电连接；所述采集器23、所述水泵7和所述电磁阀26分别与所述控制器24电连接。
32.根据本发明的利用钢管支撑架对混凝土降温的系统，钢管支撑架2包覆于混凝土3中，在工作的过程中，控制器24启动水泵7，持续地将冷却水从钢管入水端4灌入钢管支撑架2中并从钢管出水端5流出，随后通过回流主管25回流至蓄水沉淀池8中。温度传感器6能对混凝土3的表面温度、内部温度以及温度应力值进行实时监测，并将数据传输至采集器23中，当温度传感器6检测到混凝土3任一区域的温度低于预设温度时，控制器24关闭该混凝土3区域对应的钢管支撑架2上的钢管出水端5的电磁阀26，直至该混凝土3区域的温度高于或等于预设温度时，重新打开电磁阀26，实现对混凝土3的降温和养护，从而大大减少了混凝土3表面的干缩裂缝以及混凝土3内部的温度裂缝，缓解热胀冷缩的现象。其次，由于每个钢管出水端5均设有电磁阀26，且多个温度传感器6均布于混凝土3的不同区域，故能够对混凝土3进行分段、分区域的实时监测，实现对混凝土3的局部降温，从而保证了混凝土3在降温时的及时性、精准性和高效性；此外，由于冷却水自钢管入水端4灌入钢管支撑架2后从所
述钢管出水端5流出，并能够通过回流主管25回流至所述蓄水沉淀池8中，当冷却水回流至蓄水沉淀池8后，能够经过沉淀处理降低温度，再次从钢管入水端4流入钢管支撑架2，进行下一次降温处理，使得水资源能够被循环使用，提高资源的利用率且节约成本。
33.示例性的，所述基坑1内固设有多条钢筋，所述钢筋包括位于所述基坑1的顶部的承台面筋17、位于所述基坑1的底部的承台底筋18、位于所述基坑1的中间位置的中间钢筋19以及位于所述基坑1的侧部的侧壁钢筋20；所述钢管支撑架2分别与所述承台面筋17、所述承台底筋18、所述中间钢筋19以及所述侧壁钢筋20绑扎固定。这样的设计，由于钢架支撑架的多个部位与钢筋进行绑扎固定，故能够提高钢架支撑架与钢筋的连接强度，使整个结构能够更加牢固可靠，从而能够使得在浇筑混凝土3时，钢管支撑架2不易散架，保证后续的降温和养护效果。
34.示例性的，相邻的所述竖直钢管2b和所述水平钢管2a通过连接头接通。其中，位于基坑1的中部位置的竖直钢管2b和水平钢管2a采用六通连接头16接通；靠近基坑1的侧壁中间位置的竖直钢管2b和水平钢管2a采用五通连接头15接通；位于钢管支撑架2转角处的竖直钢管2b和水平钢管2a采用三通连接头13接通；靠近混凝土3顶部的竖直钢管2b和水平钢管2a采用四通连接头14接通。由此，在搭建钢管支撑架2时，采用连接头连接的方式，分工明确且能够提高施工效率；同时，能够使得钢管支撑架2的内部连通，从而能够保证冷却水顺利地从钢管入水端4流出至钢管出水端5，延长冷却水流经的路径，从而提高降温和养护的效果。
35.需要说明的是，当钢管支撑架2的高度或宽度较小时，能够通过二通连接头接驳相应的水平钢管2a和竖直钢管2b，并在施工缝处通过防水胶密封。
36.示例性的，为提高冷却水从钢管出水端5流出，并回流至蓄水沉淀池8后冷却水的降温效率，提高水循环的效果，所述蓄水沉淀池8设有相邻布置且互相联通的第一级蓄水沉淀池81、第二级蓄水沉淀池82和第三级蓄水沉淀池83；其中，所述第一级蓄水沉淀池81通过管道与所述水泵7连接，所述第三级蓄水沉淀池83与所述回流主管25连接。
37.示例性的，所述基坑1的侧壁砌筑有蒸压混凝土加气块10，由于蒸压混凝土加气块10具有良好的保温效果，故冷却水流经钢管支撑架2进行降温处理后，能够对混凝土3进行保温，从而进一步地提高降温和养护的效果。
38.示例性的，为避免冷却水流经钢管支撑架2时，冷却水从竖直钢管2b和水平钢管2a的端部流出，造成水资源浪费，影响降温效果，所述水平钢管2a的两端以及位于所述混凝土3内的所述竖直钢管2b的两端均焊接有止水垫片9。
39.示例性的，所述蒸压混凝土加气块10的外表面自内而外设有第一防水卷材层21以及防水砂浆层22；所述基坑1的底部设有混凝土垫层11，所述混凝土垫层11自下而上依次为第一混凝土保护层11a、第二防水卷材层11b以及第二混凝土保护层11c；所述基坑1的阴阳角处设有防水附加层12。这样的设计，能够避免地下水的侵入，在一个方面，能够降低施工难度；在另一个方面，能够防止混凝土3的开裂，从而提高整个结构的结构强度。
40.示例性的，所述混凝土3的顶面依次铺设有塑料薄膜和土工布，能够有效地将混凝土3表面的水分和大气隔断，减少水分的蒸发，从而能够更好地对混凝土3进行养护。
41.另外，本发明的另一个方面还提供了一种利用钢管支撑架对混凝土降温的系统的方法，其包括如下步骤：
42.控制器24启动水泵7，持续地将冷却水从钢管入水端4灌入钢管支撑架2中并从钢管出水端5流出，随后通过回流主管25回流至蓄水沉淀池8中；
43.当温度传感器6检测到混凝土3任一区域的温度低于预设温度时，控制器24关闭该混凝土3区域对应的钢管支撑架2上的钢管出水端5的电磁阀26，直至该混凝土3区域的温度高于或等于预设温度时，重新打开电磁阀26。
44.上述方法是基于上述各项内容所述的利用钢管支撑架对混凝土降温的系统进行操作的，故具有与利用钢管支撑架对混凝土降温的系统相同的有益效果，在此不再赘述。
45.还需要说明的是，当水泵的功率一定时，冷却水流入各钢管的流量都是相同的，由于电磁阀26是在温度传感器6检测到相应混凝土区域的温度低于预设温度时已关闭，而直至温度传感器6检测到该混凝土3区域的温度高于或等于预设温度时，才重新打开，在电磁阀26关闭的过程中，能够使得冷却水向其他混凝土区域中的钢管转移，从而能够加快其他混凝土的区域中冷却水的热交换，提升其他混凝土区域的降温效率，在节约耗能的同时能够延长水泵7的使用寿命。
46.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
47.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种利用钢管支撑架对混凝土降温的系统，包括基坑、钢管支撑架、控制器以及包覆所述钢管支撑架的混凝土，所述混凝土浇筑于所述基坑中，其特征在于，所述钢管支撑架由多条竖直钢管和多条水平钢管搭设而成，相邻的所述竖直钢管和所述水平钢管相通；部分所述竖直钢管延伸出所述混凝土的顶部且形成钢管入水端和多个钢管出水端；每个所述钢管出水端均设有电磁阀；所述钢管入水端设有采集器；所述混凝土的顶部设有蓄水沉淀池，所述钢管入水端通过水泵与所述蓄水沉淀池连接，冷却水自所述钢管入水端灌入所述钢管支撑架后从所述钢管出水端流出，并通过回流主管回流至所述蓄水沉淀池中；所述混凝土均布有多个温度传感器，所述温度传感器连接在所述钢管支撑架上，所述温度传感器与所述采集器电连接；所述采集器、所述水泵和所述电磁阀分别与所述控制器电连接。2.根据权利要求1所述的利用钢管支撑架对混凝土降温的系统，其特征在于，所述基坑内固设有多条钢筋，所述钢筋包括位于所述基坑的顶部的承台面筋、位于所述基坑的底部的承台底筋、位于所述基坑的中间位置的中间钢筋以及位于所述基坑的侧部的侧壁钢筋；所述钢管支撑架分别与所述承台面筋、所述承台底筋、所述中间钢筋以及所述侧壁钢筋绑扎固定。3.根据权利要求1所述的利用钢管支撑架对混凝土降温的系统，其特征在于，相邻的所述竖直钢管和所述水平钢管通过连接头接通。4.根据权利要求1所述的利用钢管支撑架对混凝土降温的系统，其特征在于，所述蓄水沉淀池设有相邻布置且互相联通的第一级蓄水沉淀池、第二级蓄水沉淀池和第三级蓄水沉淀池；其中，所述第一级蓄水沉淀池通过管道与所述水泵连接，所述第三级蓄水沉淀池与所述回流主管连接。5.根据权利要求1所述的利用钢管支撑架对混凝土降温的系统，其特征在于，所述水平钢管的两端以及位于所述混凝土内的所述竖直钢管的两端均焊接有止水垫片。6.根据权利要求1所述的利用钢管支撑架对混凝土降温的系统，其特征在于，所述基坑的侧壁砌筑有蒸压混凝土加气块，所述蒸压混凝土加气块的外表面自内而外设有第一防水卷材层以及防水砂浆层。7.根据权利要求1所述的利用钢管支撑架对混凝土降温的系统，其特征在于，所述基坑的底部设有混凝土垫层，所述混凝土垫层自下而上依次为第一混凝土保护层、第二防水卷材层以及第二混凝土保护层。8.根据权利要求1所述的利用钢管支撑架对混凝土降温的系统，其特征在于，所述基坑的阴阳角处设有防水附加层。9.根据权利要求1所述的利用钢管支撑架对混凝土降温的系统，其特征在于，所述混凝土的顶面依次铺设有塑料薄膜和土工布。10.一种应用于权利要求1-9任一项所述的利用钢管支撑架对混凝土降温的系统的方法，其特征在于，包括如下步骤：控制器启动水泵，持续地将冷却水从钢管入水端灌入钢管支撑架中并从钢管出水端流出，随后通过回流主管回流至蓄水沉淀池中；当温度传感器检测到混凝土任一区域的温度低于预设温度时，控制器关闭该混凝土区
域对应的钢管支撑架上的钢管出水端的电磁阀，直至该混凝土区域的温度高于或等于预设温度时，重新打开电磁阀。

技术总结
本发明公开了一种利用钢管支撑架对混凝土降温的系统，其包括基坑、钢管支撑架、控制器以及包覆钢管支撑架的混凝土，钢管支撑架由多条竖直钢管和多条水平钢管搭设而成，部分竖直钢管延伸出混凝土的顶部且形成钢管入水端和多个钢管出水端；每个钢管出水端均设有电磁阀；混凝土的顶部设有蓄水沉淀池，钢管入水端通过水泵与蓄水沉淀池连接，冷却水自钢管入水端灌入钢管支撑架后从钢管出水端流出，并通过回流主管回流至蓄水沉淀池中；钢管支撑架连接有多个温度传感器。本发明还公开了一种利用钢管支撑架对混凝土降温的系统的方法。本发明能够精准、高效地对混凝土进行分段、分区域的实时监测，实现对混凝土的降温和养护，提高资源的利用率且节约成本。的利用率且节约成本。的利用率且节约成本。


技术研发人员：王睿 肖文达 赖明松 李文伟 李林 张浩晖 王剑柄
受保护的技术使用者：中国建筑第二工程局有限公司
技术研发日：2023.06.16
技术公布日：2023/8/14