技术摘要：
本申请公开一种大体积混凝土冷却装置，包括多层沿着上下方向平行排列设置的冷却系统、一号、二号冷却液储备箱，各层的冷却系统结构相同，所述的冷却系统包括管道系统，所述管道系统包括双层组合管，若干个双层组合管的中间节段并排平行设置，并且相邻的两个双层组合管  全部
背景技术：
随着我国一些建筑工程对于大体积混凝土需求的不断增加，大体积混凝土的质量 要求也就显得尤为突出。大体积混凝土浇筑后，在凝结硬化过程中会产生大量的水化热，如 果不能及时的将热量释放出去，将导致混凝土核心区温度过高，内外温差较大，产生较大应 力，导致混凝土开裂，影响结构的安全使用，甚至导致工程事故的发生，给人们的生命和财 产带来巨大的损失，因此在施工时控制混凝土温度对于大体积混凝土施工是很有必要的。 目前工程上常采用在混凝土中预埋冷凝管的技术并通水实现大体积混凝土冷却降温，但从 大量实施工程来看，其冷却效果并不好，效率较低且无法精确的控制温度与冷却液的流速 流量。 有鉴于此，为有效的解决大体积混凝土凝结硬化时内外温差的问题，对冷却装置 及方法进行改进，故提出本发明，一种大体积混凝土冷却装置及使用方法。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种利用流向不同的冷却液在管道 系统内的循环流动对混凝土进行降温，并通过应力-温度传感器对核心区混凝土温度以及 应力情况进行实时监测，利用冷却液控制系统来控制冷却液流量与流速的循环式冷却装置 及使用方法。 本发明所采用的技术方案如下：一种大体积混凝土冷却装置，包括多层沿着上下 方向平行排列设置的冷却系统、一号冷却液储备箱10、二号冷却液储备箱11，各层的冷却系 统结构相同，所述的冷却系统包括管道系统、冷却液调控系统、数据监测控制系统，所述管 道系统包括双层组合管1、双层橡胶软管节头9，所述双层组合管1包括中间节段，所述中间 节段包括内管7、外管6，所述冷却液调控系统包括冷却液流动控制装置5、普通管道13，所述 管道系统由若干个双层组合管1并排平行设置，并且相邻的两个双层组合管1的端部之间采 用双层橡胶软管节头9连接，所述的管道系统一端的内管7通过一个普通管道与一号冷却液 储备箱10的进液口连接，该端的外管6通过一个普通管道13与一号冷却液储备箱10的出液 口连接，且在该段普通管道上安装有一个冷却液流动控制装置5，冷却液流动控制装置5内 设置有液压泵，所述的管道系统另一端的内管7通过一个普通管道与二号冷却液储备箱11 的出液口连接，且在该段普通管道上安装有一个冷却液流动控制装置5，该端的外管6通过 一个普通管道13与二号冷却液储备箱11的进液口连接；所述数据检测分析系统包括应力- 温度传感器2、数据处理器12；若干个应力-温度传感器2均匀分布在双层组合管1的外管7管 壁上，同时若干个应力-温度传感器2均匀分布在混凝土的外表面上，并与混凝土接触，应 力-温度传感器2、冷却液流动控制装置5与数据处理器12连接，各冷却系统的管道系统的一 5 CN 111593889 A 说　明　书 2/6 页 端均与一号冷却液储备箱10连接，另一端均与二号冷却液储备箱11连接。 相邻两个双层组合管1之间的距离为0.65米-0.8米，相邻上层或下层冷却系统的 双层组合管1之间的距离为0.65米-0.8米，且混凝土外层边缘的组合管道距离混凝土边缘 0.65米-0.8米设置。 3.根据权利要求2所述的大体积混凝土冷却装置，其特征在于：所述内管7与外管6 之间沿着长度方向在间隔距离相等处设置有支撑构件一8；所述双层橡胶软管节头9包括内 层橡胶软管92、外层橡胶软管91，内层橡胶软管92与外层橡胶软管91之间沿着长度方向在 间隔距离相等处设置有支撑构件二4，外层橡胶软管91两端分别与与两个相邻的外管6端部 固定连接，内层橡胶软管92分别与两个相邻的内管7端部固定连接。 所述的冷却液为抑制性丙烯乙二醇。 所述的管道系统一端的内管7通过一个普通管道与一号冷却液储备箱10的进液口 连接的结构为：所述双层组合管1还包括端节段，所述的管道系统两端的中间节段分别通过 一个双层橡胶软管节头9连接一个端节段，所述端节段与中间节段结构基本相同，双层组合 管1的内管7在一侧端口处从外管6的管壁穿出；所述的管道系统一端的端节段内管7穿出外 管6后，通过一个普通管道与一号冷却液储备箱10的进液口连接，该端节段的外管6通过一 个普通管道13与一号冷却液储备箱10的出液口连接； 所述的管道系统另一端的内管7通过一个普通管道与二号冷却液储备箱11的出液 口连接的结构为：所述的管道系统另一端的内管7穿出外管6后通过一个普通管道与二号冷 却液储备箱11的出液口连接，该端节段的外管6通过一个普通管道13与二号冷却液储备箱 11的进液口连接。 所述的大体积混凝土冷却装置的使用方法，包括如下步骤: 步骤一：在浇筑混凝土之前，通过实地查勘并结合设计图纸，设计管道系统中的双 层组合管1的长度以及双层橡胶软管节头9的长度，相邻两个双层组合管1之间的距离为 0.65米-0.8米，相邻上层或下层的双层组合管1之间的距离为0.65米-0.8米，且混凝土外层 边缘的组合管道距离混凝土边缘0.65m-0.8m设置，完成多层冷却系统中各层冷却系统中的 管道系统安装； 步骤二：管道系统一端的内管7通过一个普通管道13与一号冷却液储备箱10的进 液口连接，该端的外管6通过一个普通管道13与一号冷却液储备箱10的出液口连接，且在该 段普通管道上安装有一个冷却液流动控制装置5，所述的管道系统另一端的内管7通过一个 普通管道与二号冷却液储备箱11的出液口连接，且在该段普通管道上安装有一个冷却液流 动控制装置5，该端的外管6通过一个普通管道13与二号冷却液储备箱11的进液口连接；冷 却液流动控制装置5与数据处理器12连接； 步骤三：将若干个应力-温度传感器2均匀分布在双层组合管1的外管7管壁上，浇 筑混凝土；数据处理器12控制管道系统一端和管道系统另一端的冷却液流动控制装置5的 液压泵开启，使冷却液在外管6和内管7流动； 步骤四：将若干个应力-温度传感器2均匀分布在混凝土的外表面上，并与混凝土 接触，双层组合管1的外管7管壁上的应力-温度传感器2和混凝土的外表面上应力-温度传 感器2与数据处理器12连接； 步骤五：当抑制性丙烯乙二醇在管道系统内流通设定时间后，应力-温度传感器2 6 CN 111593889 A 说　明　书 3/6 页 会将监测到的双层组合管1外混凝土的应力及温度数据及时传送到数据处理器12，再由数 据处理器12对收集到的数据进行计算与处理，发送命令至冷却液流动装置5调节液压泵的 转速来控制抑制性丙烯乙二醇的流速、流量； 同时，所述数据处理器12将接收应力-温度传感器检测到的混凝土在外管6处的温 度和混凝土外表面处温度进行对比，当混凝土在外管6处的温度比混凝土外表面处温度差 值小于25度时，则只启动与外管6连接的冷却液流动控制装置5，当混凝土在外管6处的温度 比混凝土外表面处温度差值大于或等于25度时，同时开启管道系统一端和管道系统另一端 的冷却液流动控制装置5的液压泵； 步骤六：当双层组合管1的外管7管壁上的应力-温度传感器2和混凝土的外表面上 应力-温度传感器2与环境温度温差不超过5度且持续2个小时后，混凝土冷却凝固结束，管 道系统一端和管道系统另一端的冷却液流动控制装置5的液压泵反转，控制抑制性丙烯乙 二醇从内管7流回一号冷却液储备箱10，从外管6流回二号冷却液储备箱11进行储存，循环 使用；拆卸普通管道13、管道系统一端和管道系统另一端的冷却液流动控制装置5、数据处 理器12，而管道系统留置在混凝土内，再向管道系统内灌入适合粒径的细石混凝土，以填充 管道保证混凝土的结构强度。 当抑制性丙烯乙二醇流回一号冷却液储备箱10、二号冷却液储备箱11后，一号冷 却液储备箱10、二号冷却液储备箱11对抑制性丙烯乙二醇进行冷却降温，所述的一号冷却 液储备箱10、二号冷却液储备箱11安装有温度检测器和冷凝装置，用于对回流进入一号冷 却液储备箱10、二号冷却液储备箱11中的抑制性丙烯乙二醇进行温度检测，与室外温度进 行对比，当冷却液温度超过室外温度10度以上，则启动冷凝装置对冷却液进行冷却，反之则 不启动冷凝装置，通过环境自然冷却。 与现有技术相比，本发明的有益效果在于： 1 .采用双层组合管，外管冷却液吸收混凝土释放的水化热之后温度升高，同时外 管冷却液通过内管壁将一部分热量传导至与外管流动方向相反的内管冷却液实现外管冷 却液的降温，以保证外管冷却液的吸热能力，提高了管道的冷却效率，改善了传统单层管、 冷却液单向流动的冷却效果。并且采用双层组合管配合冷却液储备箱完成了冷却液的回 流，实现循环利用。 2.采用双层橡胶软管节头能更好的配合组合管在混凝土内的排布形态，更好的实 现对大体积混凝土的降温，提高效率。 3.使用应力-温度传感器能直观、精确的监测混凝土内的应力及温度状态，配合冷 却液流动控制装置，精确地控制管道系统内冷却液的流速及流量，从而实现对冷却效果的 合理控制，提高混凝土冷却的效率，以达到更好的冷却效果。 附图说明 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中： 图1是单层冷却系统的的总装图； 图2是应力-温度传感器分布图； 图3是双层组合管与双层橡胶软管节头的组装图； 图4是双层组合管与冷却液流动控制装置的组装图； 7 CN 111593889 A 说　明　书 4/6 页 图5是双层组合管构造图； 图6是双层组合管端头处构造图； 图7是双层橡胶软管节头构造图； 附图标注说明：1、双层组合管；2、应力-温度传感器；4支撑构件二、；5冷却液流动 控制装置；6、外管；7、内管；8、支撑构件一；9、双层橡胶软管节头；10、一号冷却液储备箱； 11、二号冷却液储备箱；12、数据处理器；13、普通管道。 具体实施方案 为了使本发明的目的、技术方案和可行性更加清楚详细，下面结合附图及实施例， 对本发明进行详细说明。应当理解，以下所述具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定 本发明。 参见图1～图7，一种大体积混凝土冷却装置，包括多层沿着上下方向排列的冷却 系统、一号冷却液储备箱10、二号冷却液储备箱11，所述的冷却系统包括管道系统、冷却液 调控系统、数据监测控制系统，所述管道系统包括双层组合管1、双层橡胶软管节头9；所述 双层组合管1包括端节段、中间节段；所述的中间节段包括内管7、外管6和支撑构件一8；所 述内管7内径30mm管壁厚3mm；所述外管6内径60mm管壁厚5mm；所述支撑构件一8直径5mm；所 述内管7通过支撑构件一8同轴嵌套于外管6内，形成双层管道；内管7与外管6的同一个截面 上沿着内管7的圆周方向均匀设置有四个支撑构件一8，支撑构件一8内侧端固定在内管7的 外壁上，外侧端固定在外管6的内壁上，沿着双层组合管1的长度方向每隔0.5米设置四个支 撑构件一8。 所述的管道系统两端的中间节段分别通过一个双层橡胶软管节头9连接一个端节 段，所述端节段与中间节段结构基本相同，区别在于：双层组合管1的内管7在一侧端口处从 外管6的管壁穿出；所述的管道系统一端的端节段内管7穿出外管6后，通过一个普通管道与 一号冷却液储备箱10的进液口连接，该端节段的外管6通过一个普通管道13与一号冷却液 储备箱10的出液口连接，且在该段普通管道13上安装有一个冷却液流动控制装置5，冷却液 流动控制装置5内设置有液压泵，所述的管道系统另一端的内管7穿出外管6后通过一个普 通管道与二号冷却液储备箱11的出液口连接，且在该段普通管道上安装有一个冷却液流动 控制装置5，该端节段的外管6通过一个普通管道13与二号冷却液储备箱11的进液口连接。 所述管道系统的布置方案为：外层组合管道距离混凝土边缘0.65m-0.8m；所述冷 却液采用抑制性丙烯乙二醇，所述抑制性丙烯乙二醇是一种经过特别处理的工业传热流 体，其特点是凝固温度低，热传递效率高，同时防腐蚀保护性能优良，广泛作为高低温导热 流体使用；所述双层组合管1中的外管6中的抑制性丙烯乙二醇一方面吸收混凝土释放的水 化热之后温度升高，另一方面通过内管7的管壁将一部分热量传导至与外管6流动方向相反 的内管7中的抑制性丙烯乙二醇，实现对外管6抑制性丙烯乙二醇的降温，以保证外管6抑制 性丙烯乙二醇的吸热能力；所述双层橡胶软管节头9包括内层橡胶软管92、外层橡胶软管 91、支撑构件二4，内层橡胶软管92内径30mm管壁3mm，外层橡胶软管9内径60mm管壁5mm，支 撑构件一8直径5mm，内层橡胶软管92与外层橡胶软管91的同一个截面上沿着内层橡胶软管 92的圆周方向均匀设置有四个支撑构件二4，支撑构件二4内侧端固定在内层橡胶软管92的 外壁上，外侧端固定在外层橡胶软管91的内壁上，沿着双层橡胶软管节头9的长度方向每隔 8 CN 111593889 A 说　明　书 5/6 页 0.3米设置四个支撑构件二4。 所述内外内层橡胶软管92、外层橡胶软管91的内径分别大于双层组合管1的内管 6、外管7的内径； 所述管道系统的由若干个双层组合管1并排平行设置，并且相邻的两个双层组合 管1的端部之间采用双层橡胶软管节头9连接，即外层橡胶软管91与外管6嵌套固定连接，内 层橡胶软管92与内管7嵌套固定连接；所述管道系统采取多层的排布方式预埋在混凝土结 构里；所述冷却液调控系统包括冷却液流动控制装置5、普通管道13；所述冷却液流动控制 装置5设置两个，一个安装在双层组合管1外管6的入口处、另一个安装在双层组合管1内管7 的入口处，用于控制抑制性丙烯乙二醇在管道系统内的流量与流速；所述冷却液流动控制 装置5可根据管道系统的总长度进行流速的调节，可控制冷却液的流速为：外管1.2～1.5m/ s，内管1.5～2.0m/s；所述外管6入口指管道系统的首端，所述内管7入口指管道系统的尾 端；所述一号冷却液储备箱10、二号冷却液储备箱11用于回收、储存抑制性丙烯乙二醇，并 分别通过一个普通管道13将冷却液流动控制装置5和管道系统连接；所述一号冷却液储备 箱10、二号冷却液储备箱11安装有温度检测器和冷凝装置，用于对回流进入一号冷却液储 备箱10、二号冷却液储备箱11中的抑制性丙烯乙二醇进行温度检测，与室外温度进行对比， 当冷却液温度超过室外温度10度以上，则启动冷凝装置对冷却液进行冷却，反之则不启动 冷凝装置，通过环境自然冷却，实现节能环保；所述数据检测分析系统包括应力-温度传感 器2和数据处理器12；若干个应力-温度传感器2均匀分布在双层组合管1的外管7管壁上，以 及若干个应力-温度传感器2均与分布在混凝土的外表面上，并与混凝土接触，应力-温度传 感器2与数据处理器12连接用于监测混凝土的应力及温度变化，并将数据传输到数据处理 器12；所述数据处理器12同时与冷却液流动控制装置5连接，并且安装在冷却液流动控制装 置5上；所述数据处理器12将接收应力-温度传感器检测到的混凝土在外管6处的温度和混 凝土外表面处温度进行对比，当混凝土在外管6处的温度比混凝土外表面处温度差值小于 25度时，则只启动与外管6连接的冷却液流动控制装置5，当混凝土在外管6处的温度比混凝 土外表面处温度差值大于或等于25度时，同时启动与外管6和内管7连接的冷却液流动控制 装置5，实现满足冷凝效果的同时节能环保。 所述的一种大体积混凝土冷却装置的使用方法，包括如下步骤: 步骤一：在浇筑混凝土之前，通过实地查勘并结合设计图纸，设计管道系统中的双 层组合管1的长度以及双层橡胶软管节头9的长度，相邻两个双层组合管1之间的距离为 0.65米-0.8米，相邻上层或下层的双层组合管1之间的距离为0.65米-0.8米，且混凝土外层 边缘的组合管道距离混凝土边缘0.65m-0.8m设置，完成多层冷却系统中各层冷却系统中的 管道系统安装； 步骤二：管道系统一端的内管7通过一个普通管道13与一号冷却液储备箱10的进 液口连接，该端的外管6通过一个普通管道13与一号冷却液储备箱10的出液口连接，且在该 段普通管道上安装有一个冷却液流动控制装置5，所述的管道系统另一端的内管7通过一个 普通管道与二号冷却液储备箱11的出液口连接，且在该段普通管道上安装有一个冷却液流 动控制装置5，该端的外管6通过一个普通管道13与二号冷却液储备箱11的进液口连接；冷 却液流动控制装置5与数据处理器12连接； 步骤三：将若干个应力-温度传感器2均匀分布在双层组合管1的外管7管壁上，浇 9 CN 111593889 A 说　明　书 6/6 页 筑混凝土；数据处理器12控制管道系统一端和管道系统另一端的冷却液流动控制装置5的 液压泵开启，使冷却液在外管6和内管7流动； 步骤四：将若干个应力-温度传感器2均匀分布在混凝土的外表面上，并与混凝土 接触，双层组合管1的外管7管壁上的应力-温度传感器2和混凝土的外表面上应力-温度传 感器2与数据处理器12连接； 步骤五：当抑制性丙烯乙二醇在管道系统内流通设定时间后，应力-温度传感器2 会将监测到的双层组合管1外混凝土的应力及温度数据及时传送到数据处理器12，再由数 据处理器12对收集到的数据进行计算与处理，发送命令至冷却液流动装置5调节液压泵的 转速来控制抑制性丙烯乙二醇的流速、流量； 同时，所述数据处理器12将接收应力-温度传感器检测到的混凝土在外管6处的温 度和混凝土外表面处温度进行对比，当混凝土在外管6处的温度比混凝土外表面处温度差 值小于25度时，则只启动与外管6连接的冷却液流动控制装置5，当混凝土在外管6处的温度 比混凝土外表面处温度差值大于或等于25度时，同时开启管道系统一端和管道系统另一端 的冷却液流动控制装置5的液压泵； 步骤六：当双层组合管1的外管7管壁上的应力-温度传感器2和混凝土的外表面上 应力-温度传感器2与环境温度温差不超过5度且持续2个小时后，混凝土冷却凝固结束，管 道系统一端和管道系统另一端的冷却液流动控制装置5的液压泵反转，控制抑制性丙烯乙 二醇从内管7流回一号冷却液储备箱10，从外管6流回二号冷却液储备箱11进行储存，循环 使用；拆卸普通管道13、管道系统一端和管道系统另一端的冷却液流动控制装置5、数据处 理器12，而管道系统留置在混凝土内，再向管道系统内灌入适合粒径的细石混凝土，以填充 管道保证混凝土的结构强度。 10 CN 111593889 A 说　明　书　附　图 1/5 页 图1 11 CN 111593889 A 说　明　书　附　图 2/5 页 图2 图3 12 CN 111593889 A 说　明　书　附　图 3/5 页 图4 13 CN 111593889 A 说　明　书　附　图 4/5 页 图5 14 CN 111593889 A 说　明　书　附　图 5/5 页 图6 图7 15