大体积混凝土在桥梁施工中的温控养护装置及方法与流程

本发明属于建筑施工，特别涉及一种大体积混凝土在桥梁施工中的温控养护装置及方法。

背景技术：

1、大体积混凝土工程中，温度控制和养护主要用于施工中后期的混凝土升温和降温阶段，在升温阶段进行温度控制，遏制最高温度过高；在降温阶段进行养护，防止降温过快。这两者本质上皆旨在控制混凝土浇筑前后温差过大，防止产生破坏性裂缝而影响工程质量。目前在桥梁方面的温度控制手段，仅限于桥面养护，桥面与一般建筑底板、路面和地基养护方法相同，可用土工布或塑料膜进行覆盖，并人为控制适当进行水雾喷洒；但在桥梁承台侧面，由于侧面形状各异、凹凸不平，存在包裹物难以固定易滑落、无法进行水雾喷洒等问题，因此目前没有妥当的养护方法，只能裸露在大气中自然养护，极易产生裂缝。

2、因此，针对大体积混凝土在桥梁承台侧面自然裸露养护易开裂的问题，如何提供一种大体积混凝土在桥梁施工中的温控养护装置及方法，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明提供大体积混凝土在桥梁施工中的温控养护装置及方法，通过自动检测温度上升和下降来启动温差预警和高温预警模式，进而智能控制养护水雾喷洒和冷管通水，减少人工成本；并通过桥梁桥面和承台侧面的磁感钢筋和一体化养护膜，以解决桥梁承台侧面自然裸露养护易开裂的问题。

2、为解决以上技术问题，本发明包括如下技术方案：

3、大体积混凝土在桥梁施工中的温控养护装置，包括：

4、磁感钢筋，所述磁感钢筋用于替换桥梁承台钢筋网最外侧钢筋；

5、养护膜，所述养护膜一体化铺设于桥梁表面，养护膜由若干养护膜单元组成，相邻的养护膜单元之间互相吸附，按照实际养护部位形成尺寸和数量不同的形状，所述养护膜单元为外面两层塑料膜层包裹中间一层土工布层的夹心结构，所述土工布层由强力磁铁和超轻土工布均匀掺杂而成，所述塑料膜层的塑料膜上布设供水汽进入和蒸发的均匀细密通孔；

6、云平台，所述云平台无线连接温度采集盒，所述云平台实时收集温度采集盒采集的数据，并通过智能计算公式得到实时温差以及未来2h智能预测温差，当智能预测温差大于风险温差时，自动触发温差预警模式，当采集到的最高温度大于风险温度时，自动触发高温预警模式；

7、温度测轴，按照从桥梁承台中心到两侧的方式在钢筋网上布设多根温度测轴，整根温度测轴的长度比桥梁承台外表面高出一定高度，所述温度测轴上均匀布设温度传感器，所述温度测轴的外露侧顶端还设有温度采集盒，所述温度采集盒通过导线与所述温度测轴上的所有温度传感器串联；

8、冷水管，在桥梁承台内部铺设蛇形冷水管。

9、进一步地，还包括水雾喷洒装置，所述水雾喷洒装置均匀分布于桥梁承台表面，采用泵压式360°全自动转向养护喷头，通过云平台指令开启泵压后进行喷洒，通过云平台控制通水流量和喷洒时间。

10、进一步地，所述智能计算公式推导过程如下：

11、第一步，根据大体积混凝土内部温度的最高温度tmax和最低温度tmin，每1h实时计算一次大体积混凝土内部实时最大温差△tmax，

12、△tmax＝tmax-tmin，单位℃，若△tmax≥风险温度，则触发高温预警模式，风险温度为浇筑温度+45℃，规范中规定最大升温不得高于50℃，此处预留5℃温度滞后反映；

13、第二步，根据△tmax，绘制历史实时温差曲线△tt(℃h)，曲线横坐标为浇筑时刻t，单位为h，从浇筑开始每隔1h记录一个最大温差△tmax，单位为℃；

14、第三步，云平台将历史实时温差曲线△tt(℃h)描述为函数关系f(t)，函数关系f(t)自动拟合成指数式、对数式或多项式函数式,并确保f(t)相关系数k≥95％；其中函数自变量为t，代表浇筑时间，单位h；因变量为f(t)，代表实时最大温差，即△tmax，单位℃；从浇筑混凝土开始，每隔1h都可得到一个坐标，第n小时的坐标记为(tn，f(tn))；

15、第四步，智能计算未来2h智能预测温差△t2h，△t2h＝f(t参+2h)＝a×[f(t参)+f’(t参)×△h]，若该△t2h≥风险温差，则触发温差预警模式，风险温差为20℃；△t2h为需要预测参照时刻的未来2h内的最大温差△t2h，单位℃；f(t参)为参照时刻的实时最大温差△tmax，单位℃，一般参照时刻为实时温度数据对应的最新时刻；f’(t参)为参照时刻的实时最大温差△tmax对时间t的导数；△h为预测时刻与参照时刻的时间间隔，单位h；a为混凝土配合比影响因子，a＝λ+μ-1，λ和μ取值与胶凝材料掺量有关；设胶凝材料粉煤灰和矿渣粉掺量为m(0≤m≤40％)，其影响系数分别为λ和μ，其中：

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18、进一步地，所述通水流量的计算公式为q＝bw/p，式中q为泵送水流量，单位m3/h；w为水泵额定功率，单位kw；p为水泵泵压，单位为mpa；b为换算系数，取3.6。

19、进一步地，所述磁感钢筋材质含有钕铁硼稀土元素。

20、本发明还提供了大体积混凝土在桥梁施工中的温控养护方法，该方法包括如下步骤：

21、步骤s1:在施工前期，对目标桥梁的尺寸和混凝土材料类型进行分析确定温度测轴的根数和冷水管层数；

22、步骤s2:按照从桥梁承台中心到两侧的方式在钢筋网上布设多根温度测轴，所述温度测轴上按照50～100mm的间距均匀布设温度传感器，在所述温度测轴露出桥梁承台外表面的30mm和200mm处各放置一个温度传感器，整根温度测轴的长度比桥梁承台外表面高出500mm，所述温度测轴的外露侧顶端布设温度采集盒，所述温度采集盒通过导线与所述温度测轴上的所有温度传感器串联；

23、步骤s3:在大体积混凝土离内表面1m处开始密集铺设蛇形冷水管，每条冷水管距离0.5m～2.0m，冷水管内径为1.2英寸～2.0英寸；

24、步骤s4:在钢筋网最外侧钢筋处加设磁感钢筋，然后进行混凝土浇筑；

25、步骤s5:在桥梁表面铺设一体化养护膜和水雾喷洒装置；

26、步骤s6:云平台实时收集温度采集盒采集的数据，并通过智能计算公式得到实时温差以及未来2h智能预测温差，当智能预测温差大于风险温差时，自动触发温差预警模式，当采集到的最高温度大于风险温度时，自动触发高温预警模式，触发高温预警模式时，以冷水管冷却为主，表面保温养护为辅，云平台会迅速触发指令开启并调小冷水管水泵泵压使得水流量q超过5～8m3/h，提高其换热效率，带走多余热量，直到温度下降至风险温度以下，再线性降低水流量，直至为0；同时，调整养护喷头水泵泵压使得水雾喷洒装置开始缓慢启动，并能够360°自动转向，保持大体积混凝土表面微微湿润，进行养护模式，直至浇筑后28d养护完成。

27、进一步地，所述智能计算公式推导过程如下：

28、第一步，根据大体积混凝土内部温度的最高温度tmax和最低温度tmin，每1h实时计算一次大体积混凝土内部实时最大温差△tmax，△tmax＝tmax-tmin，单位℃，若△tmax≥风险温度，则触发高温预警模式，风险温度为浇筑温度+45℃；

29、第二步，根据△tmax，绘制历史实时温差曲线△tt(℃h)，曲线横坐标为浇筑时刻t，单位为h，从浇筑开始每隔1h记录一个最大温差△tmax，单位为℃；

30、第三步，云平台将历史实时温差曲线△tt(℃h)描述为函数关系f(t)，函数关系f(t)自动拟合成指数式、对数式或多项式函数式,并确保f(t)相关系数k≥95％；其中函数自变量为t，代表浇筑时间，单位h；因变量为f(t)，代表实时最大温差，即△tmax，单位℃；从浇筑混凝土开始，每隔1h都可得到一个坐标，第n小时的坐标记为(tn，f(tn))；

31、第四步，智能计算未来2h智能预测温差△t2h，△t2h＝f(t参+2h)＝a×[f(t参)+f’(t参)×△h]，若该△t2h≥风险温差，则触发温差预警模式，风险温差为20℃；△t2h为需要预测参照时刻的未来2h内的最大温差△t2h，单位℃；f(t参)为参照时刻的实时最大温差△tmax，单位℃，一般参照时刻为实时温度数据对应的最新时刻；f’(t参)为参照时刻的实时最大温差△tmax对时间t的导数；△h为预测时刻与参照时刻的时间间隔，单位h；a为混凝土配合比影响因子，a＝λ+μ-1，λ和μ取值与胶凝材料掺量有关；设胶凝材料粉煤灰和矿渣粉掺量为m(0≤m≤40％)，其影响系数分别为λ和μ，其中：

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34、进一步地，所述通水流量的计算公式为q＝bw/p，式中q为泵送水流量，单位m3/h；w为水泵额定功率，单位kw；p为水泵泵压，单位为mpa；b为换算系数，取3.6。

35、与现有技术相比，本发明有益的技术效果在于：

36、本发明的大体积混凝土在桥梁施工中的温控养护装置和方法，通过在桥梁承台中心到两侧的方式布设多根温度测轴，在测轴上均匀布设温度传感器和温度采集盒，温度采集盒实时采集数据并传送至云平台，再由云平台通过智能计算公式得到实时温差以及未来2h智能预测温差，当智能预测温差大于风险温差时，自动触发温差预警模式，当采集到的最高温度大于风险温度时，自动触发高温预警模式。同时，通过在桥梁承台内部铺设冷水管，在桥面铺设一体化养护膜，实现桥梁上表面和侧面全包裹，并在桥梁上表面养护膜上均匀分布喷洒装置，通水开关通过蓝牙和云平台智能连接，由云平台控制通水量、喷洒强度和通水时间。然后，通过触发温差预警或高温预警模式后，开启冷水管通水和喷洒养护，根据智能计算通水流量公式来确定冷管泵压流量和喷洒水雾强度，直至最终养护完成。该养护装置通过自动检测混凝土温度上升和下降来启动温差预警和高温预警模式，借助云平台，智能控制冷水管通水量、养护水雾的喷洒量和时间段，减少人工成本。该装置通过桥梁桥面和承台侧面的一体化养护膜，解决了桥梁承台传统养护由于侧面形状各异、凹凸不平，导致包裹物难以固定易滑落、无法进行水雾喷洒等问题，传统养护只能自然裸露，易开裂的问题。