1.本发明属于超大体积混凝土裂缝控制养护领域，具体地说是一种基于温差调控的超大体积混凝土裂缝控制养护方法。
背景技术：2.核电厂核岛反应堆底板基础混凝土用量一般在10000m3以上，属于超大体积混凝土施工。反应堆基础超大体积混凝土浇筑阶段，由于水泥水化热反应，使混凝土内部产生大量热量而产生较高温升，使反应堆基础内外部产生较大温差导致混凝土在浇筑完成阶段容易出现裂缝。基于核电站核原料可能从裂缝处渗漏的潜在考虑，因此对于裂缝的控制将比一般大体积混凝土更为严格，核岛反应堆结构施工为最大保证混凝土各项性能，规定混凝土浇筑与养护不允许使用内部降温，不允许使用外加剂，不允许设置施工缝，使混凝土各项物理力学性能能够自然产生发展，所以混凝土养护阶段裂缝控制成为主要问题焦点。根据《大体积混凝土施工标准》gb50496规定，为保证大体积混凝土浇筑阶段不产生水化热温升导致的裂缝，对大体积混凝土浇筑阶段的温度要求，混凝土浇筑块体的里表温差(不含混凝土收缩的当量温度)≤25℃；目前工程上常用的降低混凝土水化热的方法有使用外加剂，预埋冷却管采取内部降温，设置施工缝等方法，以上方法在核反应堆结构都禁止使用。
技术实现要素：3.本发明提供一种基于温差调控的超大体积混凝土裂缝控制养护方法，用以解决现有技术中的缺陷。
4.本发明通过以下技术方案予以实现：
5.一种基于温差调控的超大体积混凝土裂缝控制养护方法，包括如下步骤：
6.步骤一：选取大体积混凝土浇筑养护阶段温差及降温速率超标准限值部位；
7.步骤二：在该区域内的最大温度点及最小温度点(表面钢筋保护层)区域埋设热电偶传感器测试混凝土内部各区域温度；
8.步骤三：安装温湿度实时采集系统，实时采集大体积混凝土内部温度值、环境温度值及环境湿度数据；
9.步骤四：在需要温度调节区域安装发热模板；
10.步骤五：大体积混凝土浇筑养护，通过温湿度采集系统实时观测调节区域混凝土内部温升t1及表面边缘温度升高值t2，通过观测值估计计算混凝土里表最大温差γ
t
，以及混凝土本时间阶段各测点温度升高速率v
ci
；根据以上观测估算值，进行混凝土里表温差调控：根据公式(t1+v
c1
t)-(t2+v
c2
t+v
t
t)《25进行温度时间调控关系估算，来调控快速加热模板的开关时间；
11.式中：t1、v
c1
—分别为实测混凝土内部控制点温度及平均升温速率；
12.t2、v
c2
—分别为实测混凝土表面边缘控制点温度及平均升温速率；
13.v
t
、t—分别为快速升温模板平均升温速率及模板开关打开时间；
14.步骤六：在大体积混个凝土养护过程中，实时监测混凝土内表温度变化，反复循环步骤五操作，使大体积混凝土内表温差始终维持在规范要求范围内，可有效控制混凝土裂缝的产生。
15.如上所述的一种基于温差调控的超大体积混凝土裂缝控制养护方法，所述的步骤一中的大体积混凝土浇筑养护阶段温差及降温速率超标准限值部位可以先期通过有限元软件对大体积混凝土水化热进行分析确定，或者根据经验该部位一般位于结构形状突变出、结构侧面顶部等位置。
16.如上所述的一种基于温差调控的超大体积混凝土裂缝控制养护方法，所述的步骤四中的发热模板包括外模板、快速发热片、隔热材料和密封板；接触浇筑混凝土面为外模板，考虑到传热速率快的因素，采用钢板或铝板制作；快速发热片采用铝片加碳纤维加热丝组成，碳纤维是一种高电阻的半导体，通电后没有电流反应故没有电流危险；碳纤维丝采用回字形线性布置，电丝间距100mm；隔热材料由阻燃棉和保温棉组成，作用为阻断快速发热片与其他材料接触，以免引起其他材料燃烧。保温棉的作用是保证快速加热片向模板单方向传热，避免反方向(背向模板方向)热量损失，提高发热模板产热效率；密封板作用为保护模板内部材料及施工运输方便。发热模板大小可根据建筑结构浇筑混凝土外围尺寸及模板安装参数等因素确定。
17.如上所述的一种基于温差调控的超大体积混凝土裂缝控制养护方法，所述的发热模板的温升公为：y＝ax2+bx+c；式中：y为温度升高值；x为时间；系数a、b、c为曲线数值参数。
18.如上所述的一种基于温差调控的超大体积混凝土裂缝控制养护方法，所述的步骤四中根据有限元分析大体积混凝土中心最大温升值为70
±
5℃，所以发热模板安装前要确定以下参数：
①
根据模板加工后测量所得时间-温度曲线确定，模板温度升高70℃的时间ta；
②
计算发热模板平均升温70℃时的速率v
t
，确定模板每秒温度升高值；
19.v
t
计算公式为：
20.如上所述的一种基于温差调控的超大体积混凝土裂缝控制养护方法，所述的。
21.本发明的优点是：本发明通过制作发热模板，确定发热模板温升与时间关系方程等措施，来调控大体积混凝土内外温差及温升速率，实现超大体积混凝土裂缝控制。本发明可以实现大体积混凝土自然调控混凝土内外温差，实现混凝土物理力学性能的自然发展，相对于其他温升调控方法，易于操作、节省工日、成本及劳动力资源等，具有较高的经济、社会效益及推广价值。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1是本发明实施例中的加热模板的实物图；
24.图2是本发明实施例中的加热模板的内部结构示意图；
25.图3是本发明实施例中的加热模板的升温-时间曲线图；
26.图4是本发明实施例中的加热模板的红外线测试结果示意图；
27.图5是本发明实施例中的智能控制设备实物图；
28.图6是本发明实施例中的加热模板的智能控制设备显示界面示意图；
29.图7是是本发明的操作流程图。
具体实施方式
30.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.实施例
32.首先制作发热模板，发热模板主要有外模板、快速发热片、隔热材料及密封板等组成。接触浇筑混凝土面为外模板，考虑到传热速率快的因素，采用钢板或铝板制作。快速发热片采用铝片加碳纤维加热丝组成，碳纤维是一种高电阻的半导体，通电后没有电流反应故没有电流危险。碳纤维丝采用回字形线性布置，电丝间距100mm。隔热材料由阻燃棉和保温棉组成，作用为阻断快速发热片与其他材料接触，以免引起其他材料燃烧。保温棉的作用是保证快速加热片向模板单方向传热，避免反方向(背向模板方向)热量损失，提高发热模板产热效率。密封板作用为保护模板内部材料及施工运输方便。发热模板大小可根据建筑结构浇筑混凝土外围尺寸及模板安装参数等因素确定，发热模板的实物图和内部结构示意图如图1和图2所示：
33.按照建筑结物混凝土浇筑外边缘尺寸及施工模板模数批量加工快速加热模板，参照现行规范《混凝土结构工程施工质量验收规范》gb 50204检验批规则，抽取样本确定发热模板时间-温升关系曲线。发热模板时间-温升关系曲线确定步骤包括：(1)模板外观检查，检查整体模板完整性，以免出现漏缝，主要为焊接及连接部位的稳固性、漏焊等情况；(2)采用测温仪器如红外线测温仪测量模板温度数值及分布，温度测试频率可按照等时间间隔进行一般5-10分钟测试一次，包括正面模板正面测试来确定温升以及背面测试确定发热模板热量损失；(3)模板平均温升处温度绘制模板正面时间—温升关系曲线，如图3所示；
34.(4)根据模板正面时间—温升关系曲线拟合如式1所示基于时间为自变量的模板温升公式，来确定模板的温度增加速率；
35.y＝ax2+bx+c
ꢀꢀꢀ
(1)
36.式中：y为温度升高值；x为时间；系数a、b、c为曲线数值参数。
37.根据图4测得的曲线图得知已制作模板的拟合公式如式2所示：
38.y＝-0.027x2+1.6772x+42.53
ꢀꢀꢀ
(2)
39.根据《大体积混凝土施工标准》gb50496规定，当大体积混凝土浇筑养护阶段温度满足以下要求时，可以满足大体积混凝土浇筑养护阶段裂缝控制要求，温度控制如下：混凝土浇筑块体的里表温差(不含混凝土收缩的当量温度)≤25℃。
40.针对以上快速升温模板的制作设计与模板时间-温升关系的确定，在混凝土浇筑养护阶段只要根据大体积混凝土水化热温升情况来调节快速升温模板的开启与关闭，即可
实现核岛反应堆基础基于温差控制的裂缝控制，具体操作方法如下：
41.(1)选取大体积混凝土浇筑养护阶段温差及降温速率超标准限值部位。本部位可以先期通过有限元软件对大体积混凝土水化热进行分析确定，或者根据经验该部位一般位于结构形状突变出、结构侧面顶部等位置；
42.(2)在该区域内的最大温度点及最小温度点(表面钢筋保护层)区域埋设热电偶传感器测试混凝土内部各区域温度；
43.(3)安装温湿度实时采集系统，实时采集大体积混凝土内部温度值、环境温度值及环境湿度等相关数据；
44.(4)在需要温度调节区域安装发热模板，根据有限元分析或以前工程实例经验大体积混凝土中心最大温升值一般为70℃左右，所以发热模板安装前要确定以下参数：
①
根据模板加工后测量所得时间-温度曲线确定，模板温度升高70℃的时间ta；
②
计算发热模板平均升温70℃时的速率v
t
如式(3)所示，确定模板每秒温度升高值；
[0045][0046]
(5)大体积混凝土浇筑养护，通过温湿度采集系统实时观测调节区域混凝土内部温升t1及表面边缘温度升高值t2，通过观测值估计计算混凝土里表最大温差γ
t
，以及混凝土本时间阶段各测点温度升高速率v
ci
。
[0047]
(6)根据以上第(5)项观测估算值，进行混凝土里表温差调控：根据式(4)温度时间调控关系估算，来调控快速加热模板的开关时间。
[0048]
(t1+v
c1
t)-(t2+v
c2
t+v
t
t)《25
ꢀꢀ
(4)
[0049]
式中：t1、v
c1
—分别为实测混凝土内部控制点温度及平均升温速率；
[0050]
t2、v
c2
—分别为实测混凝土表面边缘控制点温度及平均升温速率；
[0051]vt
、t—分别为快速升温模板平均升温速率及模板开关打开时间。
[0052]
(7)在大体积混个凝土养护过程中，实时监测混凝土内表温度变化，反复循环步骤(5)(6)，使大体积混凝土内表温差始终维持在规范要求范围内，可有效控制混凝土裂缝的产生。
[0053]
(8)对于步骤(7)，可以设计制作智能温差调控系统，根据设定温差值，自动调控快速加热模板开关，实现自动控制，从而提高养护效率及大量节省劳动力；智能温差调控系统的智能控制设备以及控制界面如图5和图6所示。
[0054]
通过实施验证可知本发明通过设置加热模板，起到了升温速度快，可有效控制混凝土内外温差，热流量损较少，保温效果好的作用；同时通过智能温差调控系统，根据设定温差值，可以大大提高养护效率及大量节省劳动力。
[0055]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
技术特征：1.一种基于温差调控的超大体积混凝土裂缝控制养护方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：选取大体积混凝土浇筑养护阶段温差及降温速率超标准限值部位；步骤二：在步骤一选定的区域内的最大温度点及最小温度点区域埋设热电偶传感器测试混凝土内部各区域温度；步骤三：安装温湿度实时采集系统，实时采集大体积混凝土内部温度值、环境温度值及环境湿度数据；步骤四：在需要温度调节区域安装发热模板；步骤五：大体积混凝土浇筑养护，通过温湿度采集系统实时观测调节区域混凝土内部温升t1及表面边缘温度升高值t2，通过观测值估计计算混凝土里表最大温差γ
t
，以及混凝土本时间阶段各测点温度升高速率v
ci
；根据以上观测估算值，进行混凝土里表温差调控：根据公式(t1+v
c1
t)-(t2+v
c2
t+v
t
t)<25进行温度时间调控关系估算，来调控快速加热模板的开关时间；式中：t1、v
c1
—分别为实测混凝土内部控制点温度及平均升温速率；t2、v
c2
—分别为实测混凝土表面边缘控制点温度及平均升温速率；v
t
、t—分别为快速升温模板平均升温速率及模板开关打开时间；步骤六：在大体积混个凝土养护过程中，实时监测混凝土内表温度变化，反复循环步骤五操作，使大体积混凝土内表温差始终维持在规范要求范围内，可有效控制混凝土裂缝的产生。2.根据权利要求1所述的一种基于温差调控的超大体积混凝土裂缝控制养护方法，其特征在于：所述的步骤一中的大体积混凝土浇筑养护阶段温差及降温速率超标准限值部位可以先期通过有限元软件对大体积混凝土水化热进行分析确定。3.根据权利要求1所述的一种基于温差调控的超大体积混凝土裂缝控制养护方法，其特征在于：所述的步骤四中的发热模板包括外模板、快速发热片、隔热材料和密封板。4.根据权利要求1或3所述的一种基于温差调控的超大体积混凝土裂缝控制养护方法，其特征在于：所述的发热模板的温升公为：y＝ax2+bx+c；式中：y为温度升高值；x为时间；系数a、b、c为曲线数值参数。5.根据权利要求1所述的一种基于温差调控的超大体积混凝土裂缝控制养护方法，其特征在于：所述的步骤四中根据有限元分析大体积混凝土中心最大温升值为70
±
5℃，所以发热模板安装前要确定以下参数：
①
根据模板加工后测量所得时间-温度曲线确定，模板温度升高70℃的时间t
a
；
②
计算发热模板平均升温70℃时的速率v
t
，确定模板每秒温度升高值；v
t
计算公式为：
技术总结一种基于温差调控的超大体积混凝土裂缝控制养护方法，包括如下步骤：步骤一：选取大体积混凝土浇筑养护阶段温差及降温速率超标准限值部位；步骤二：在步骤一选定的区域内的最大温度点及最小温度点区域埋设热电偶传感器；步骤三：安装温湿度实时采集系统；步骤四：在需要温度调节区域安装发热模板；步骤五：通过温湿度采集系统实时观测进行温度时间调控关系估算，来调控快速加热模板的开关时间；步骤六：实时监测混凝土内表温度变化，反复循环步骤五操作。本发明可以实现大体积混凝土自然调控混凝土内外温差，实现混凝土物理力学性能的自然发展，相对于其他温升调控方法，易于操作、节省工日、成本及劳动力，具有较高的经济和社会效益。益。益。
技术研发人员：任永清 高峰 高兴武 王鹏 刘凯龙 王小月
受保护的技术使用者：济南大学
技术研发日：2022.04.07
技术公布日：2022/7/5
