一种高墩柱爬模施工智能养生系统及其养生方法与流程

1.本发明涉及桥梁施工技术领域，更具体地说，涉及一种高墩柱爬模施工智能养生系统及其养生方法，适合于方形高墩柱爬模施工工艺的养生。


背景技术：

2.目前桥梁及其它土建工程的高墩柱养生方法很多，最简单的方法是墩柱顶加水灌，灌底开多处孔的滴漏法；当然不高的墩柱可以直接采用喷淋法。对于圆形柱还可采用缠绕土工布与塑料模保水再与喷淋法或滴漏法相结合，但缠绕土工布保水不适合方形墩柱，滴灌漏水加保水法不适合爬模的高墩柱施工。因此开发新的混凝土养生方法势在必行，若能实现自动化、智能化养生显然具有突出的实践意义。
3.经检索，关于混凝土养生技术已有大量专利公开，如申请号2021111137826的公开案提供了基于bim的预制梁混凝土养生方法，对预制梁在养生棚内进行养生，对蒸汽养生棚内、预制梁表面和内腔的温度和湿度进行采集，并根据检测到的温度和湿度调节蒸汽养生棚内的温度和湿度，实现了蒸汽养生棚的自动调控；申请号2020114882366的公开案提供了一种桥梁混凝土预制梁板蒸汽养生系统，同样设置有养生腔室，养生腔室的内部设有若干蒸汽管、温度传感器和湿度传感器，每一蒸汽管上设有电动蒸汽阀及若干蒸汽喷洒孔。与传统的加湿喷淋养护方式相比，上述申请案通过对温湿度的控制以及采用电控喷淋的形式，在一定程度上具有自动养护的功能，但上述设计是通过专门设置养生室进行部分混凝土结构的预先模拟养生，而无法直接应用于实践作业环境，且养护效果也有进一步可提升的空间。


技术实现要素：

4.1.发明要解决的技术问题
5.本发明的目的在于拟提供一种高墩柱爬模施工智能养生系统及其养生方法，本发明的养生系统能够自动测量控制保水，实现墩柱与水温的智能化控制，并能适用于方形高墩柱的施工养生。
6.2.技术方案
7.为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
8.本发明的一种高墩柱爬模施工智能养生系统，包括环绕设置在方柱混凝土外侧的封隔板，沿方柱混凝土的施工高度增加，多层封隔板依次向上分布，相邻两层封隔板外侧分别连接有侧板，上下层封隔板和侧板之间形成养生腔层，每层养生腔层内分别设有空气温湿度传感器，以及靠近方柱混凝土一侧分布的红外测温器；养生腔层内还设有雾化器和水流量控制器；侧板上设有半导体温度控制单元。
9.更进一步地，侧板上的半导体温度控制单元采用半导体pn结进行温控，包括在侧板上呈多排多列形式排列的pn结，具体按照一排为降温pn结，一排为升温pn结进行交替排布。
10.更进一步地，封隔板靠近方柱混凝土的一侧还设有滑轮，滑轮一侧与方柱混凝土接触，滑轮另一侧与封隔板之间还设有压紧弹簧。
11.更进一步地，封隔板靠近方柱混凝土的一侧设有封隔槽，封隔槽的两端还设有滑轮轴槽，滑轮的中心转动配合设有滑轮轴，滑轮轴两端分别与对应的滑轮轴槽相配合，滑轮轴两端与封隔槽内壁之间分别设有压紧弹簧。
12.更进一步地，压紧弹簧中部设有弹簧轴，封隔槽的内壁配合设有供弹簧轴穿入的弹簧轴槽，弹簧轴一端伸入弹簧轴槽，另一端垂直朝向滑轮轴并与滑轮轴抵靠接触。
13.更进一步地，封隔板和方柱混凝土外表面之间具有2cm以内的间隙。
14.更进一步地，侧板外侧还设有备水箱用于向雾化器供水，备水箱内设有液位监测器，备水箱的供水管与水泵相连，当液位过低时水泵启动向备水箱供水。
15.更进一步地，备水箱内的液位监测器和水泵分别与控制器电连接，一旦液位低至设定水位以下，控制器控制水泵向备水箱供水；控制器还与雾化器、水流量控制器、红外测温器、空气温湿度传感器、半导体温度控制单元分别进行电连接。
16.更进一步地，方柱混凝土外侧沿高度方向设有多层备水箱，且相邻层备水箱之间设有水泵供水，以将低层备水箱水分供向上层备水箱。
17.本发明的一种高墩柱爬模施工智能养生方法，采用如上所述的养生系统，按照以下过程施行：养生系统安装完成后，空气温湿度传感器测量养生腔层内空气的温湿度，红外测温器测量混凝土表面温度，并分别发送信息给控制器，控制器根据养生腔层的水汽湿度、腔内温度和混凝土表面温度差信息，控制相应层的雾化器水流量，并通过侧板上的半导体温度控制单元控制腔内温度，符合养生要求。
18.3.有益效果
19.采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
20.(1)本发明的养生系统，在养生腔层内设有空气温湿度传感器，以及用于测量混凝土表面温度的红外测温器，并在侧板上设有半导体温度控制单元，利用半导体pn结进行温控，根据检测的温湿度信息及时调整养生腔层内的温湿度情况，从而保持较好的养生条件，满足养生需求。
21.(2)本发明的养生系统，养生腔层通过封隔板和侧板拼接形成，并可以伴随混凝土施工过程逐层安装养生腔层，即根据爬模施工的进度直接在现场施行，而不需要提前或额外进行预养生判断，具有较高的实践意义。
附图说明
22.图1为实施例中的养生系统结构示意图；
23.图2为实施例中的养生系统俯视结构示意图；
24.图3为实施例中半导体温度控制单元的分布示意图；
25.图4为实施例中封隔板滑轮的俯视结构示意图。
26.示意图中的标号说明：
27.100、方柱混凝土；101、爬架；102、封隔板；103、红外测温器；104、压紧弹簧；105、滑轮；106、水流量控制器；107、雾化器；108、备水箱；109、空气温湿度传感器；110、水泵；111、侧板；112、侧板固定件；113、降温pn结；114、升温pn结；115、封隔槽；116、弹簧轴槽；117、滑
轮轴槽；118、弹簧轴；119、滑轮轴。
具体实施方式
28.为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。
29.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
30.下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
31.结合图1-图4，本实施例的一种高墩柱爬模施工智能养生系统，包括环绕设置在方柱混凝土100外侧的封隔板102，沿方柱混凝土100的施工高度增加，多层封隔板102依次向上分布，相邻两层封隔板102外侧分别连接有侧板111，上下层封隔板102和侧板111之间形成养生腔层，每层养生腔层内分别设有空气温湿度传感器109，以及靠近方柱混凝土100一侧分布的红外测温器103；养生腔层内还设有雾化器107和水流量控制器106；侧板111上设有半导体温度控制单元。
32.作为一种温度控制的优化实施方式，如图3所示，侧板111上的半导体温度控制单元采用半导体pn结进行温控，包括在侧板111上呈多排多列形式排列的pn结，其中多排pn结按照一排为降温pn结113，一排为升温pn结114进行交替排布，形成升温行和降温行交替分布。该设计利用半导体pn结的peltier效应，当有电流通过不同的导体组成的回路时，除产生不可逆的焦耳热外，在不同导体的接头处随着电流方向的不同会分别出现吸热、放热现象，这是j.c.a.珀耳帖在1834年发现的。电荷载体在导体中运动形成电流。由于电荷载体在不同的材料中处于不同的能级，当它从高能级向低能级运动时，便释放出多余的能量；相反，从低能级向高能级运动时，从外界吸收能量。能量在两材料的交界面处以热的形式吸收或放出。这一效应是可逆的，如果电流方向反过来，吸热便转变成放热。本实施例在侧板111上以矩阵形式排列pn结，以图3所示为三排四列，pn结的两级分别一级位于侧板111内侧，一级位于侧板111外侧，半导体的热量传导方向由p极向n极传递，即p级位于养生腔层内，n级位于养生腔层外的为降温pn结113，n级位于养生腔层内，p级位于养生腔层外的为升温pn结114，以排为间隔确保一排升温、另一排降温。
33.本实施例中还包括有控制器，控制器分别与雾化器107、水流量控制器106、红外测温器103、空气温湿度传感器109、半导体温度控制单元进行电连接。红外测温器103用于测量方柱混凝土100的表面温度，空气温湿度传感器109用于测量养生腔层内空气温湿度信息，分别将信息发送给控制器，控制器根据检测到的腔内信息和混凝土温度信息，配合实际需求设定的养生条件，控制雾化器107的水流量以调整空气湿度，控制半导体温度控制单元中的降温pn结113或升温pn结114工作，实现养护温度调节。即更具体来说，若养生腔层内的空气的温度高于设计养生的空气温度，控制器让降温pn结113通电工作将腔内的热量传到腔外，反之控制升温pn结114工作，将腔外热量吸腔内。如果测量的腔内空气湿度达不到设计的湿度，控制器控制雾化器107下部的水流量控制器106，从而控制进水量以控制雾化水汽的速度。控制器具有多路数据通道，可以控制不少于10层养生腔层的温度、湿度、混凝土
表面温度的传感器信号，并可同时控制多层养生腔层的雾化器速度。如图1所示为三层养生腔层的示意图。
34.本实施例采用上下层封隔板102和周围的侧板111拼接，配合对应位置的方柱混凝土100外侧面共同形成养生腔层，尤其能够适应方形墩柱的施工，结合图2所示，在方柱混凝土100的四周折角位置可以对应设置折角形的封隔板102，而方柱平直延伸段可以采用平板型封隔板102贴靠即可，且周向相邻的封隔板102之间可通过螺丝直接连接固定并按照所需长度拼接，侧板111和封隔板102亦可采用侧板固定件112如固定螺丝等进行固定连接，安装便利且容易适应方柱混凝土100表面。
35.本实施例的养护系统挂于爬模施工的爬架101下方，利用爬架101对安装好的养生腔层进行稳定支撑，采用近封闭式雾化水养生，封隔板102和周围的侧板111均可采用铝合金板以减轻重量。
36.为进一步提升养生腔层的安装便利性，实践中封隔板102安装可选择具体的实施方式之一为：
37.封隔板102靠近方柱混凝土100的一侧还设有滑轮105，滑轮105一侧与方柱混凝土100接触，滑轮105另一侧与封隔板102之间设有压紧弹簧104。封隔板102通过滑轮105和压紧弹簧104顶紧在方柱混凝土100上，再配合爬架101的稳定悬挂实现整体位置稳定。利用滑轮105便于后续实现整体养生腔层的移动，且封隔板102和方柱混凝土100外表面之间具有2cm以内的间隙，在保持活动性的基础上尽量减少水汽流失。
38.更具体地说，如图4所示为滑轮105和压紧弹簧104的某种具体设计方案，封隔板102靠近方柱混凝土100的一侧设有向内凹的封隔槽115，封隔槽115的两端还设有滑轮轴槽117，且滑轮轴槽117的外端并不贯穿封隔板102外壁，滑轮105的中心转动配合设有滑轮轴119，滑轮轴119两端分别与对应的滑轮轴槽117相配合，且能够避免滑轮轴119完全脱离出滑轮轴槽117；滑轮轴119两端与封隔槽115内壁之间分别设有压紧弹簧104。压紧弹簧104中部设有弹簧轴118，封隔槽115的内壁配合设有供弹簧轴118穿入的弹簧轴槽116，弹簧轴118一端伸入弹簧轴槽116，另一端垂直朝向滑轮轴119并与滑轮轴119抵靠接触。使用时利用压紧弹簧104的弹力实现对滑轮105的向外挤压，使滑轮105紧密贴合在方柱混凝土100表面，且当需要养生腔层时，利用滑轮105降低整体移动摩擦力。
39.本实施例的养生系统，每层养生腔层内沿方柱混凝土100周向间隔设有多个位于同一高度的雾化器107，以实现周向整个养生腔层的充分养护。侧板111高度根据每层爬模的模板高度定做，安装层数根据爬模施工的进度设置，爬模每施工一层，千斤顶上升时带动本系统上升，开始爬模施工时，方柱混凝土100的高度有限，一层爬模施工完，先安装一层，爬模每上升一层再安装一层养生层直到三层、四层等，对于硅酸盐水泥需要确保每层方柱混凝土100具有不少于7天的养生时间。
40.作为对雾化器107实现供水的实施方案，可直接在侧板111外侧设有备水箱108用于向雾化器107供水，备水箱108内设有液位监测器，备水箱108的供水管与水泵110相连，当液位过低时水泵110启动向备水箱108供水。具体液位监测器可采用浮标与继电器相配合的形式，当备水箱108内水位低于一定高度，浮标与继电器合上，发指令由数据线传递至控制器开启水泵110抽水，继电器因浮标上升断开但控制器继续抽水，直到备水箱108达到一定水位高度，浮标与另一继电器合上，指令传送控制器停止抽水。且对同一层的多个雾化器
107而言，可设置不止一个备水箱108，每个备水箱108分别对应向部分雾化器107供水。
41.实践中还需要考虑的是，当方柱混凝土100达到一定高度如10米以上，底部的水泵110难以送水时，可在方柱混凝土100外侧沿高度方向设有多层备水箱108，相邻层备水箱108之间设有水泵110供水，以将低层备水箱108水分供向上层备水箱108，以保证供水动力，分段将水送至高层备水箱108。多个水泵110电源可由控制器控制同时打开或关闭。
42.本实施例的一种高墩柱爬模施工智能养生方法，采用上述养生系统，按照以下过程施行：养生系统安装完成后，空气温湿度传感器109测量养生腔层内空气的温湿度，红外测温器103测量混凝土表面温度，并分别发送信息给控制器，控制器根据养生腔层的水汽湿度、腔内温度和混凝土表面温度差信息，控制相应层的雾化器107水流量，并通过侧板111上的半导体温度控制单元控制腔内温度，使符合养生要求。
43.施工时，随着方柱混凝土100高度的增加，连接数据线和供水管长度需要加长，可以设计水管的长度分段，每10米接一段10米长度，连接数据线设计成10米，段端加入公母排线块，便于接线安装。水管也是两端接一小段金属管，金属管之间以螺纹和防水漏胶布连接。另外控制器可以利用手机安装的app利用蓝牙无线通讯接口对需要控制的混凝土表面温度与层内空气的湿度数据进行设定。
44.实践中，由于本实施例的半导体温度控制单元利用半导体材料的peltier效应，当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量，可以实现制冷的目的。它是一种产生负热阻的制冷技术，其特点是无运动部件，可靠性也比较高。安装多行多列，一端吸收热量另一端放热量，利用pn结一个对腔内吸热对板外放热量来制冷，再利用一个对板外吸热对腔内放热用于加热内部空气，达到混凝土表面温度与腔内温度一个适当的温差，以至于本系统既可用于夏季施工也可用于冬季施工。
45.以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，只是本发明的实施方式之一，实际并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种高墩柱爬模施工智能养生系统，其特征在于：包括环绕设置在方柱混凝土(100)外侧的封隔板(102)，沿方柱混凝土(100)的施工高度增加，多层封隔板(102)依次向上分布，相邻两层封隔板(102)外侧分别连接有侧板(111)，上下层封隔板(102)和侧板(111)之间形成养生腔层，每层养生腔层内分别设有空气温湿度传感器(109)，以及靠近方柱混凝土(100)一侧分布的红外测温器(103)；养生腔层内还设有雾化器(107)和水流量控制器(106)；侧板(111)上设有半导体温度控制单元。2.根据权利要求1所述的一种高墩柱爬模施工智能养生系统，其特征在于：侧板(111)上的半导体温度控制单元采用半导体pn结进行温控，包括在侧板(111)上呈多排多列形式排列的pn结，具体按照一排为降温pn结(113)，一排为升温pn结(114)进行交替排布。3.根据权利要求1所述的一种高墩柱爬模施工智能养生系统，其特征在于：封隔板(102)靠近方柱混凝土(100)的一侧还设有滑轮(105)，滑轮(105)一侧与方柱混凝土(100)接触，滑轮(105)另一侧与封隔板(102)之间还设有压紧弹簧(104)。4.根据权利要求3所述的一种高墩柱爬模施工智能养生系统，其特征在于：封隔板(102)靠近方柱混凝土(100)的一侧设有封隔槽(115)，封隔槽(115)的两端还设有滑轮轴槽(117)，滑轮(105)的中心转动配合设有滑轮轴(119)，滑轮轴(119)两端分别与对应的滑轮轴槽(117)相配合，滑轮轴(119)两端与封隔槽(115)内壁之间分别设有压紧弹簧(104)。5.根据权利要求4所述的一种高墩柱爬模施工智能养生系统，其特征在于：压紧弹簧(104)中部设有弹簧轴(118)，封隔槽(115)的内壁配合设有供弹簧轴(118)穿入的弹簧轴槽(116)，弹簧轴(118)一端伸入弹簧轴槽(116)，另一端垂直朝向滑轮轴(119)并与滑轮轴(119)抵靠接触。6.根据权利要求3所述的一种高墩柱爬模施工智能养生系统，其特征在于：封隔板(102)和方柱混凝土(100)外表面之间具有2cm以内的间隙。7.根据权利要求1-6任一项所述的一种高墩柱爬模施工智能养生系统，其特征在于：侧板(111)外侧还设有备水箱(108)用于向雾化器(107)供水，备水箱(108)内设有液位监测器，备水箱(108)的供水管与水泵(110)相连，当液位过低时水泵(110)启动向备水箱(108)供水。8.根据权利要求7所述的一种高墩柱爬模施工智能养生系统，其特征在于：备水箱(108)内的液位监测器和水泵(110)分别与控制器电连接，一旦液位低至设定水位以下，控制器控制水泵(110)向备水箱(108)供水；控制器还与雾化器(107)、水流量控制器(106)、红外测温器(103)、空气温湿度传感器(109)、半导体温度控制单元分别进行电连接。9.根据权利要求7所述的一种高墩柱爬模施工智能养生系统，其特征在于：方柱混凝土(100)外侧沿高度方向设有多层备水箱(108)，且相邻层备水箱(108)之间设有水泵(110)供水，以将低层备水箱(108)水分供向上层备水箱(108)。10.一种高墩柱爬模施工智能养生方法，采用如权利要求1-9任一项所述的养生系统，其特征在于，按照以下过程施行：养生系统安装完成后，空气温湿度传感器(109)测量养生腔层内空气的温湿度，红外测温器(103)测量混凝土表面温度，并分别发送信息给控制器，控制器根据养生腔层的水汽湿度、腔内温度和混凝土表面温度差信息，控制相应层的雾化器(107)水流量，并通过侧板(111)上的半导体温度控制单元控制腔内温度，符合养生要求。

技术总结
本发明公开了一种高墩柱爬模施工智能养生系统及其养生方法，属于桥梁施工领域。本发明的养生系统，包括环绕设置在方柱混凝土外周的封隔板，沿方柱混凝土的施工高度增加，多层封隔板依次向上分布，相邻两层封隔板外侧分别连接有侧板，上下层封隔板和侧板之间形成养生腔层，每层养生腔层内分别设有空气温湿度传感器，以及靠近方柱混凝土一侧分布的红外测温器；养生腔层内还设有雾化器和水流量控制器；侧板上设有半导体温度控制单元。本发明的养生系统能够自动测量控制保水，实现墩柱与水温的智能化控制，并能适用于方形高墩柱的施工养生。生。生。


技术研发人员：陈曙霞 胡义 李新文 陈波 赵国辉 杨兵
受保护的技术使用者：中国十七冶集团有限公司
技术研发日：2023.04.27
技术公布日：2023/8/1