一种高温季节混凝土仓面喷水养护动态调控方法与流程

本发明属于混凝土养护，特别涉及一种高温季节混凝土仓面喷水养护动态调控方法。

背景技术：

1、高温季节大体积混凝土浇筑仓收仓后，浇筑仓表面混凝土受太阳辐射热影响会造成表面温度梯度过大，导致温度应力超过混凝土抗拉强度，从而产生对结构不利的裂缝；因此，在高温季节大体积混凝土浇筑仓收仓后，需要采取必要的表面养护措施对仓面保湿，以避免产生危害结构安全性的裂缝。

2、目前在高温季节浇筑混凝土时，常采用仓面喷雾形成局部小气候的方式来降低太阳辐射热影响，浇筑仓收仓后，浇筑仓顶面采用洒水或旋喷水进行养护；当浇筑仓脱模后，侧面一般采用挂花管喷水进行养护。目前对混凝土浇筑仓表面养护效果进行监控的传统方式是由有经验的技术人员进行人工巡检，其主要依靠肉眼观察或辅助一些简单的测温手段来进行评价。然而实践表明存在如下问题：（1）由于大体积混凝土浇筑仓仓位面积大，尤其是一些浇筑仓侧面位于高位区域，导致人工巡检不仅耗时费力，且危险程度高。（2）在高温季节，浇筑仓表面不进行喷水养护时，表面干燥发白，将出现“外高内低”型温度梯度，此时遭遇降雨或突然喷低温水养护，容易产生冷击，从而产生较大的拉应力，对结构抗裂不利。（3）另外，对于泵送混凝土等水化速率快和最终水化温升大的混凝土浇筑仓，将出现“内高外低”型内外温差，此时喷低温水养护，容易出现因过大的内外温差而产生较大的拉应力，也对结构抗裂不利。即在高温季节，浇筑仓表面喷水养护措施不当时，一方面传统巡检方法费时耗力，另一方面容易产生过大的内外温差或浇筑仓表面温度降温速率过大，从而导致浇筑仓出现裂缝。因此，亟需发展一种浇筑仓表面喷水养护动态调控方法，保障混凝土工程的施工质量。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种高温季节混凝土仓面喷水养护动态调控方法，用于混凝土仓面喷水养护动态调控，以获得满足内外允许温差和表面允许降温速率的喷水养护效果。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种高温季节混凝土仓面喷水养护动态调控方法，包括以下步骤：

3、s1、初期通水冷却期间浇筑仓内部温度预测：结合浇筑仓内部实测温度、通水水温和通水流量，采用有热源浇筑仓温度计算公式预测浇筑仓在 t时刻的温度 tin( t)；

4、s2、浇筑仓表面初始温度检测：利用无人机机载的红外热成像技术检测获得浇筑仓表面初始温度 tsur0；

5、s3、浇筑仓表面温度预测：结合拟采用的养护水温或天气预报，预测浇筑仓表面温度；

6、s4、浇筑仓表面喷水措施优选：基于浇筑仓表面喷水养护措施优选模型，优选获得满足内外允许温差和表面允许降温速率的喷水措施；

7、s5、浇筑仓表面喷水养护动态调控：结合优选的喷水措施，准备相应水温的养护水进行喷水养护，并结合无人机机载的红外热成像技术检测浇筑仓表面温度，实时调控浇筑仓表面养护效果。

8、优选的方案中，所述步骤s1中，有热源浇筑仓温度计算公式为：

9、(1)；

10、为水冷函数，表达式为：

11、；

12、 p=dka/d2；

13、 k=2.09-1.35 ξ+0.320 ξ2；

14、 ξ=λl/( cw ρw qw)；

15、对于金属水管：

16、 d=1.947( α1 b)2；

17、 α1 b=0.926exp[-0.0314(b/c-20)0.48]，(20≤ b/ c≤130)；

18、对于塑料水管：

19、 d=ln100/[ln( b/ c)+( λ/λ1)ln( c/ r0)]；

20、d=2b=2×0.5836( s1 s2)1/2；

21、对于单指数型绝热温升 θ(τ)= θ0(1- e-mτ)，则：

22、 ψ( t)= m/( m- p)( e-pt- e-mt)；

23、对于组合指数型绝热温升，则：

24、；

25、式中： tw为通水水温； t0为混凝土初温，由浇筑仓内部埋设的温度计实测得到； t为冷却时间； a为导温系数； d、 b、 c分别为等效冷却柱体的直径、外半径、内半径； r0为聚乙烯水管内半径； λ、λ1分别为混凝土及水管的导热系数； s1、 s2分别为冷却水管水平和垂直向间距； l为冷却水管长度； cw为冷却水比热； ρw为冷却水密度； qw为通水流量； θ0为单指数型混凝土绝热温升最终值， θ1和 θ2为组合指数型混凝土绝热温升值； m为单指数型绝热温升速率， m1和 m2为组合指数型绝热温升速率， ψ( t)表示与混凝土绝热温升和通水冷却有关的函数，τ表示混凝土龄期。

26、优选的方案中，所述步骤s1中，如果在初期通水冷却期间，采用多档水温进行通水冷却时，对于[ ti, t]时段(即第i挡水温时)，有热源浇筑仓温度计算公式为

27、(2) ；

28、水冷函数的表达式为：

29、；

30、对于单指数型绝热温升，的表达式为：

31、；

32、对于组合指数型绝热温升，的表达式为：

33、；

34、式中： twi表示第 i挡通水水温、 ti表示 i-1挡水温通水结束且第i挡水温开始通水时的混凝土温度、表示第 i挡水温通水时的水冷函数、 pi表示第 i挡水温通水时的 p， ti为改变水温或流量时刻，当改变水温或流量时，时间 t需要从0开始。

35、优选的方案中，所述步骤s3中，浇筑仓表面温度预测，包括以下几种情况：

36、1)当采用河流表层水进行喷水养护时，结合天气预报 ta( t)，对浇筑仓表面温度 tsur进行预测，并计算浇筑仓表面温度变化速率， t时刻浇筑仓表面温度 tsur( t)表达式为：

37、 tsur( t)= tspw( t)= ta( t)+δ b1(3)；

38、(4)；

39、式中： ta( t)取天气预报气温，δ b1为受日照与取水口至仓面之间的引水管长度影响的温度增量；当 i=0时， tsur-t0= tsur0； i表示序数， tsur-ti表示 ti时刻的浇筑仓表面温度， tspw( t) 表示喷水水温；

40、2)当采用地下水进行喷水养护时，浇筑仓表面温度 tsur的表达式为：

41、 tsur= tspw= tgw+δ b2(5)；

42、式中： tgw取地下水水温，δ b2为受日照因素影响的温度增量；

43、3)当采用冷却水管出口水进行喷水养护时，浇筑仓表面温度 tsur的表达式为：

44、 tsur= tspw= tpout+δ b3(6)；

45、式中： tpout取冷却水管出口水温，δ b3为受日照因素影响的温度增量。

46、优选的方案中，所述步骤s4中，浇筑仓表面喷水措施优选方法为：

47、结合现场条件，给出 n种喷水养护措施集合m={ m1, m2,…, mn}，对每一种喷水养护措施 mi，根据步骤s3中的预测浇筑仓表面温度和表面温度变化速率，结合步骤s1预测的浇筑仓内部温度，由浇筑仓表面喷水措施优选模型，以喷水养护措施操作简单实用为原则，优选最优的喷水养护措施，浇筑仓表面喷水措施优选模型的表达式为：

48、(7)；

49、式中： tspw为喷水养护水温； tspq为喷水养护流量； tspt为喷水养护时间； tin为浇筑仓内部温度； tsur为浇筑仓表面温度；[δ tin/out]为大体积混凝土规范规定的容许内外温差； ta为环境气温； r为浇筑仓表面吸收的辐射热； β为浇筑仓表面放热系数； x为系数；

50、最优的喷水养护措施 mopt为：

51、 mopt= mk；

52、即：

53、 mopt= mk={ tspw-k, tspq-k, tspt-k}；

54、式中： mk为第 k种喷水措施； tspw-k、 tspq-k、 tspt-k分别表示第 k种喷水措施的喷水水温、喷水流量和喷水时间。

55、优选的方案中，所述步骤s5中，基于步骤s4优选的喷水养护措施，准备相应水温的养护水，然后进行浇筑仓表面喷水养护；与此同时，利用无人机机载的红外热成像技术检测获得浇筑仓实测表面温度，基于浇筑仓内外允许温差和仓表面温度允许降温速率，实时调控浇筑仓表面养护效果。

56、本发明提供的一种高温季节混凝土仓面喷水养护动态调控方法，具有以下有益效果：

57、1.针对高温季节大体积混凝土浇筑仓收仓后，由于现场条件复杂，人工巡检耗时费力，且危险程度高的问题，提出了采用无人机机载红外热成像相机对混凝土浇筑仓仓面养护状况进行巡视检查以提高巡视检查效率，解决了人工巡视检查费时耗力的问题。

58、2.针对在高温季节，浇筑仓表面喷水养护措施不当时，容易产生过大的内外温差或浇筑仓表面温度降温速率过大，从而导致浇筑仓出现裂缝的问题，提出了以浇筑仓内外允许温差和仓表面允许降温速率为目标的浇筑仓表面喷水养护措施优选模型，解决了浇筑仓表面盲目喷水养护而导致结构产生裂缝的问题。