專利名稱：一種大體積混凝土的降溫方法
技術領域：
本發(fā)明屬于建筑材料技術領域，具體涉及一種大體積混凝土的降溫方法。
背景技術：
大體積混凝土澆筑后，水泥的水化熱會導致混凝土內部溫度顯著升高，最高溫度通?？蛇_到6(T80°C，有時甚至會超過90°C，混凝土表面散熱相對較快，則混凝土形成內外溫差，使混凝土內部產生壓應力，外部產生拉應力，而混凝土早期的彈性模量和抗拉強度均很低，故混凝土表面易產生裂縫。在養(yǎng)護降溫期，混凝土內部溫度下降產生收縮變形，但變形受到基礎或其他約束的作用而導致內部裂縫的產生。
在大體積混凝土施工過程中，為了防止溫度裂縫的產生或者降低混凝土溫度裂縫產生的幾率，必須采取既能降低混凝土的最高水化溫度，又能減小混凝土的內外溫差的控溫方法。常用的混凝土控溫技術為通冷卻水管法，這種方法是利用冷水來吸收混凝土的水化熱，控制混凝土最高溫度。當混凝土澆筑塊的體積較小時，溫度應力較小，利用冷卻水管可有效控制混凝土塊的溫度和溫度應力。但隨著混凝土澆筑塊的體積增大，冷卻水管控制混凝土溫度上升的能力下降，并且在冷卻水管周圍會引起較大的混凝土溫差，產生大量冷縮微裂縫。有學者利用相變材料的儲能密度大、相變過程能從外界吸收或釋放大量熱量并且自身等溫或近似等溫的特點，研究在大體積混凝土中摻入相變材料的控溫措施。目前，相變控溫混凝土還處于理論研究階段，主要有以下幾種控制方法
I)直接摻入相變材料這種方法簡單，但是固-液相變材料在使用過程中有液相產生，并產生體積膨脹，會導致建筑基體材料的破壞，同時，某些相變材料還對建筑基體具有腐蝕性。2)制備定型相變復合材料采用相變材料和載體復合，將相變材料封裝到載體內部，制備成定型的相變復合材料，主要有微膠囊化、多孔材料吸附法、熔融共混法3種方法，這些方法雖然在一定程度上克服或緩解了固液相變材料在相變過程產生液相的負面影響，但也存在制備工藝復雜、封裝率不高、相變材料利用率低(只發(fā)生過兩次相變，即一次固-液相變，一次液-固相變)、相變材料摻入量有限、相變焓不夠等缺點。3)將相變材料加入到冷卻水管中國專利ZL 200910052803. 0提出了一種采用相變材料循環(huán)工藝的大體積混凝土溫控方法，該方法將固態(tài)的相變材料加入冷卻水中，再將混有相變材料的冷卻水注入大體積混凝土中的冷卻水管，達到提高冷卻循環(huán)水介質的熱容、減緩水溫的升高速率的目的。但該方法忽略了當環(huán)境溫度不在相變區(qū)間時，相變材料不發(fā)生相變吸熱，這使得該方法使用冷卻水對大體積混凝土的水化溫升進行降溫時，只在大體積混凝土的溫度到達相變材料的相變區(qū)間時，冷卻水的吸熱能力會明顯增加，但當混凝土的溫度低于或超過相變區(qū)間時，冷卻水的吸熱能力會顯著降低，混凝土的溫度會上升很快。
綜上，冷卻水管作為大體積混凝土的最常用的降溫方法，在冷卻水管周圍會產生大量冷縮微裂縫；而相變材料作為大體積混凝土控溫的新研究方向，還存在較多的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種能降低大體積混凝土的最高水化溫度，減小混凝土的內外溫差的大體積混凝土的降溫方法。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案是
一種大體積混凝土的降溫方法，它包括如下步驟
1)雙層水管的布置在準備澆筑大體積混凝土的工程部位處布置雙層水管；
2)相變材料的注入將相變材料融化成液態(tài)注入到雙層水管的外層管中，并堵住外層 管的出水端，然后讓雙層水管放置冷卻；
3)混凝土澆筑澆筑混凝土漿體到工程部位,并振搗；
4)通冷卻水向雙層水管的內層管持續(xù)注入冷卻水，并監(jiān)測出水端流出冷卻水的溫
度；
5)相變材料和內層管的回收待大體積混凝土冷卻后,將相變材料液化后從外層管排出，同時將內層管抽出；
6)水泥漿的注入制備水泥漿，將其注入到外層管中。上述方案中，所述的相變材料為固液相變材料，相變溫度范圍為25°C 45°C。上述方案中，所述的相變材料為固液相變材料，相變溫度范圍為25°C 40°C。上述方案中，所述的相變材料為CaCl2 *6H20,Na2SO4 IOH2O^Na2CO3 IOH2O^Na2HPO4,石蠟C18、十二醇、十二烷、十四烷、硬脂酸乙酯、葵酸中的任意一種或兩種以上以任意比例的混合。上述方案中，所述的相變材料為第一相變材料和第二相變材料以任意比例的混合，所述第一相變材料的相變溫度范圍為25°C 35°C，所述第二相變材料的相變溫度范圍為 40°C 45°C。上述方案中，所述第二相變材料為石蠟C16-C28或十二烷酸中的一種或兩種以任意比例的混合。上述方案中，所述的雙層水管的外層管為鋼管或鐵管，雙層水管內層管為金屬軟管。上述方案中，其特征在于，所述的步驟6)中的水泥漿為水泥、水、減水劑按重量比為I :0. 25 0. 5 :0 0. 015攪拌制得的水泥漿。值得注意的是，上述大體積混凝土在進行控溫的過程中，其表層還需做好保溫保濕養(yǎng)護。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明有益效果是
I)混凝土不會產生冷縮微裂縫
由于相變材料在相變溫度區(qū)間的溫度較為穩(wěn)定，使得雙層水管外層溫度穩(wěn)定，且與混凝土的溫差不會太大，不會產生大量冷縮微裂縫。2)減小了大體積混凝土內外溫差
相變材料具有蓄熱特性，在溫度升高至相變溫度時相變吸收熱量，而當溫度降低至相變溫度時亦可以相變放出熱量，因此，相變材料在混凝土的高溫區(qū)將吸收大量熱量，而在混凝土的低溫區(qū)(如混凝土結構的外層)，當混凝土的溫度低于相變材料的相變溫度時，相變材料將會放出熱量，有效地減小了混凝土的降溫速率，減小了混凝土的內外溫差，從而防止溫度裂縫的產生。3)相變材料的熱利用率高
實現(xiàn)了水與相變材料、相變材料與混凝土之間兩次熱交換同步持續(xù)地進行，提高了相變材料的熱利用率，解決了相變材料相變焓不夠的問題。4)相變材料可回收利用
大體混凝土結構冷卻后，相變材料可以回收，降低了成本。

5)不會對建筑產生負面影響
液化的相變材料不會流入混凝土結構中，不會對建筑產生負面影響。6)無需制備定型的相變復合材料
相變材料液化后可以直接注入雙管水管的外層管內使用，工藝簡單，無需制備定型的相變復合材料。7)可分析控制冷卻水的流量
通過監(jiān)測出水端流出冷卻水的溫度，將其與所用的相變材料的相變溫度對比，當水溫接近相變材料的相變溫度時，可提高水的流量或降低水的溫度；反之，可降低水的流量或提高水的溫度。


圖I為本發(fā)明的雙層水管的示意圖。圖2為雙層水管的工作狀態(tài)圖。圖中1_雙層水管，2-模板，11-冷卻水，12-內層管，13-相變材料，14-外層管，15-進水端，16-出水端，31-第一溫度傳感器、32-第二溫度傳感器。
具體實施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結合實施例和附圖對本發(fā)明做進一步的描述。實施例I :
實施例I中大體積混凝土的各原料及所占重量比為水泥300 kg/m3、粉煤灰90 kg/m3、礦粉 80 kg/m3、砂 680 kg/m3、石 1090 kg/m3、水 160 kg/m3、減水劑 6 kg/m3。各原料在攪拌前的投料溫度都為20°C。將各原料按上述重量比稱量，攪拌后制成混凝土漿體。所用的水泥為普通硅酸鹽水泥，強度等級為42. 5 ;粉煤灰為I級粉煤灰；礦粉為S95級礦粉；砂為河砂，細度模數2. 6，含泥量為2% ;石為5 31. 5_連續(xù)級配，減水劑為聚羧酸減水劑，固含量為20%,減水率23%。制作ImX ImX Im的立方模板2。模板2的底面和四周的保溫采用80mm厚的苯板，表面用薄膜+100_厚的巖棉被進行保溫，盡可能的減小大體積混凝土與外界的熱交換，實現(xiàn)模擬測試大體積混凝土的絕熱溫升的目的。本發(fā)明實施例提供一種大體積混凝土的降溫方法，它包括如下步驟
I)雙層水管I的布置如圖2所示，在準備澆筑大體積混凝土的工程部位處布置雙層水管，本實施例采用鋼筋(圖未示)對雙層水管I進行固定。雙層水管I可均勻布置，當然也可根據大體積混凝土的溫度場分布，布置在溫度較高區(qū)域的雙層水管密度較高，布置在溫度較低區(qū)域的雙層水管密度較低。在本實施例中，雙層水管I為盤形，其布置在大體積混凝土的中心橫截面上。雙層水管I包括進水端15和出水端16，可將雙層水管I的進水端15設在混凝土高溫區(qū)，雙層水管I的出水端16可設在混凝土的低溫區(qū)。為監(jiān)測本實施例對大體積混凝土的降溫較果，在雙層水管I外安裝若干溫度傳感器，本實施例在盤形的雙層水管I的中心和外圈的下方2cm處分別安裝第一溫度傳感器31及第二溫度傳感器32。2)相變材料13的注入
向雙層水管I的內層管12持續(xù)注入50°C左右的熱水；同時，將葵酸(固液相變材料，相變溫度為36°C)融化成液態(tài)，并將其注入到雙層水管I的外層管14中，待葵酸注滿后，停止向內層管12注入熱水并堵住外層管14的出水端，然后讓雙層水管放置冷卻。3)混凝土澆筑·
澆筑上述的混凝土漿體到工程部位，并振搗。4)通冷卻水
向雙層水管I的內層管12持續(xù)注入冷卻水，并監(jiān)測出水端流出冷卻水的溫度(為比較實施例1、2與對照例的大體積混凝土的降溫效果，控制冷卻水的流速為恒定，控制冷卻水的進水水溫為15°C ;當將本專利技術運用于工程時，可通過監(jiān)測出水端流出冷卻水的溫度，將其與所用的相變材料的相變溫度對比，當水溫接近相變材料的相變溫度時，可提高水的流量或降低水的溫度；反之，可降低水的流量或提高水的溫度)。5)相變材料和內層管的回收
待大體積混凝土冷卻后(如低于40°C時)，這時混凝土早已硬化，混凝土的抗拉強度已達到較高的水平，再向雙層水管I的內層管12持續(xù)注入50°C左右的熱水，使葵酸液化；同時，打開外層管14的下端口，使葵酸從外層管14內排出。當相變材料葵酸回收后，將內層管12抽出，以后再利用。6)水泥漿的注入
按重量比為水泥水減水劑=1 :0. 3 :0. 01攪拌制得水泥漿，水泥漿的流動性為260mm(水泥凈漿流動度參考GB/T 8077規(guī)定的方法進行)，流動性較好，并將其注入到外層管14中。所述雙層水管I的外層管14為鋼管，雙層水管內層管12為不銹鋼金屬軟管。實施例2
實施例2中大體積混凝土的配制、混凝土模板的制作、模板外的保溫措施、溫度傳感器設置、通冷卻水的流速、冷卻水的進水水溫、大體積混凝土的降溫方法的實施步驟與實施例I相同。實施例2與實施例I不同之處是將相變材料改為石蠟C18 (固液相變材料，相變溫度為28°C)和石蠟C16- C28 (固液相變材料，相變溫度范圍為42 44°C)兩種按重量比為8 2復合使用。對照例
對照例中大體積混凝土的配制、混凝土模板的制作、模板外的保溫措施、溫度傳感器設置與實施例I相同。對照例與實施例I不同之處在于不對大體積混凝土進行降溫處理，即不使用冷卻水管，也不使用相變材料。如表I所示，實驗結果表明
1)本專利方法能明顯降低大體積混凝土的最高溫度(對照例的最高溫度為73.9°C，實施例I的最高溫度為53. 1°C，實施例2的最高溫度為49. 4°C)；
2)本專利方法能明顯降低大體積混凝土內外溫差(對照例的內外溫差最大值為34. 8°C，實施例I的內外溫差最大值為15. 7°C，實施例2的內外溫差最大值為16. 1°C)，其原因是相變材料在混凝土的高溫區(qū)將吸收大量熱量，而在混凝土的低溫區(qū)(如混凝土結構的外層)，當混凝土的溫度低于相變材料的相變溫度時，相變材料將會放出熱量，有效地減 小了混凝土的降溫速率，減小了混凝土的內外溫差；
3)本專利方法能延遲大體積混凝土的最高溫度的出現(xiàn)時間(對照例最高溫度的出現(xiàn)時間為2天，實施例I最高溫度的出現(xiàn)時間為3天，實施例2最高溫度的出現(xiàn)時間為4天)，其原因是相變材料的相變吸熱量較大，能在水泥水化的早期吸收大量水化熱，降低大體積混凝土的溫度，也就同時降低了水泥的水化速率。表I大體積混凝土的溫度(V )
權利要求
1.一種大體積混凝土的降溫方法，其特征在于它包括如下步驟 1)雙層水管的布置在準備澆筑大體積混凝土的工程部位處布置雙層水管； 2)相變材料的注入將相變材料融化成液態(tài)注入到雙層水管的外層管中，并堵住外層管的出水端，然后讓雙層水管放置冷卻； 3)混凝土澆筑澆筑混凝土漿體到工程部位,并振搗； 4)通冷卻水向雙層水管的內層管持續(xù)注入冷卻水，并監(jiān)測出水端流出冷卻水的溫度； 5)相變材料和內層管的回收待大體積混凝土冷卻后,將相變材料液化后從外層管排出，同時將內層管抽出； 6)水泥漿的注入制備水泥漿，將其注入到外層管中。
2.如權利要求I所述的大體積混凝土的降溫方法，其特征在于，所述的相變材料為固液相變材料，相變溫度范圍為25°C 45°C。
3.如權利要求I所述的大體積混凝土的降溫方法，其特征在于，所述的相變材料為固液相變材料，相變溫度范圍為25°C 40°C。
4.如權利要求3所述的大體積混凝土的降溫方法，其特征在于，所述的相變材料為CaCl2 · 6H20、Na2SO4 · IOH2O, Na2CO3 · IOH2O, Na2HP04、石蠟 C18、十二醇、十二烷、十四烷、硬脂酸乙酯、或葵酸中的任意一種或兩種以上以任意比例的混合。
5.如權利要求I所述的大體積混凝土的降溫方法，其特征在于，所述的相變材料為第一相變材料和第二相變材料以任意比例的混合，所述第一相變材料的相變溫度范圍為25°C 35°C，所述第二相變材料的相變溫度范圍為40°C 45°C。
6.如權利要求5所述的大體積混凝土的降溫方法，其特征在于，所述第二相變材料為石蠟C16-C28或十二烷酸中的一種或兩種以任意比例的混合。
7.如權利要求I至6任一項所述的大體積混凝土的降溫方法，其特征在于，所述的雙層水管的外層管為鋼管或鐵管，雙層水管內層管為金屬軟管。
8.如權利要求I至6任一項所述的大體積混凝土的降溫方法，其特征在于，所述的步驟6)中的水泥漿為水泥、水、減水劑按重量比為I :0. 25 O. 5 :0 O. 015攪拌制得的水泥漿。
全文摘要
本發(fā)明提供一種大體積混凝土的降溫方法，它包括如下步驟1)布置雙層水管；2)將相變材料融化成液態(tài)注入到雙層水管的外層管中，并堵住外層管的出水端，然后讓雙層水管放置冷卻；3)澆筑混凝土漿體到工程部位，并振搗；4)向雙層水管的內層管持續(xù)注入冷卻水，并監(jiān)測出水端流出冷卻水的溫度；5)待大體積混凝土冷卻后，將相變材料液化后從外層管排出，同時將內層管抽出；6)制備水泥漿，將其注入到外層管中。由于相變材料在相變溫度區(qū)間的溫度較為穩(wěn)定，使得雙層水管外層溫度穩(wěn)定，且與混凝土的溫差不會太大，不會產生大量冷縮微裂縫，并且相變材料能有效地減小了混凝土的降溫速率，減小了混凝土的內外溫差，從而防止溫度裂縫的產生。
文檔編號E04G21/02GK102758534SQ20121026635
公開日2012年10月31日 申請日期2012年7月30日 優(yōu)先權日2012年7月30日
發(fā)明者吳俊龍, 吳媛媛, 吳雄, 吳靜, 楊文 , 王軍 申請人:中建商品混凝土有限公司