现浇混凝土框架梁浇筑防开裂温控施工方法及系统与流程

本发明涉及建筑施工，具体为现浇混凝土框架梁浇筑防开裂温控施工方法及系统。

背景技术：

1、现浇混凝土框架梁在浇筑施工过程中，因水泥水化热作用，梁体芯部温度显著高于表层温度，当梁体芯部与表层的温差超过25℃时，表层混凝土受芯部高温膨胀产生的拉应力作用，易在梁体表面形成温度裂缝，尤其对于框架梁，其端部与梁柱节点刚性连接，约束条件远强于跨中区域，降温阶段端部区域因约束强、散热快，温度应力集中现象更为突出，裂缝往往率先在梁端出现，现有温控措施多针对大体积混凝土底板或墩台，采用通水冷却或表面覆盖草垫等通用手段，缺乏针对框架梁截面特性及端部约束条件的专项温控流程，难以实现梁体芯部与表层温差的精准调控以及拆模时机的科学判定，导致框架梁在施工阶段仍普遍面临温度裂缝风险。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供现浇混凝土框架梁浇筑防开裂温控施工方法及系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：现浇混凝土框架梁浇筑防开裂温控施工方法，包括以下步骤：

3、s1、在待浇筑框架梁的梁侧模板外表面铺设第一保温层，并在梁侧模板的顶部开口处覆盖第二保温层，使第二保温层覆盖梁侧模板顶部开口的整个区域，在框架梁的梁顶面形成蓄热覆盖层；

4、s2、向梁侧模板内浇筑混凝土，在浇筑过程中，于框架梁的梁体内部沿梁体截面高度方向分层预埋多个测温元件，各测温元件的感应端埋设于梁体混凝土内部，各测温元件的信号线从梁体引出并连接至温度采集设备；

5、s3、在混凝土浇筑完成后的静停时段内，保持第一保温层和第二保温层对梁体的包裹覆盖状态，在静停时段结束后，启动温度采集设备，获取各测温元件输出的温度信号，根据各测温元件在梁体截面高度方向的位置，将温度信号区分为梁体芯部温度值和梁体表层温度值；

6、s4、在静停时段结束后的升温养护时段内，持续获取梁体芯部温度值和梁体表层温度值，当梁体芯部温度值与梁体表层温度值的差值大于预设温差阈值时，在第一保温层的外表面沿梁体长度方向逐层增贴保温毡片，并减少第二保温层在梁顶面的覆盖面积，使梁顶面的局部区域暴露于环境空气中进行散热，直至差值回落至小于预设温差阈值；

7、s5、在梁体芯部温度值达到峰值温度并开始下降后，持续获取梁体芯部温度值在单位时间内的下降幅度，当下降幅度大于预设降温速率阈值时，增加第一保温层的覆盖层数，同时增大第二保温层在梁顶面的覆盖面积，使梁顶面的散热区域缩小；

8、s6、当梁体芯部温度值下降至梁体芯部温度值与环境温度值的差值小于预设环境温差阈值，并且梁体芯部温度值与梁体表层温度值的差值在连续三个监测周期内均小于预设温差阈值时，依次拆除第二保温层、第一保温层和梁侧模板，完成框架梁的温控施工。

9、作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤s1中，在铺设第一保温层之前，根据框架梁的梁体截面宽度确定梁侧模板外表面的预热分区数量：

10、当梁体截面宽度小于等于500mm时将梁侧模板外表面划分为单个预热区，当梁体截面宽度大于500mm时将梁侧模板外表面沿截面宽度方向划分为两个以上预热区，各预热区内分别贴合加热毯且各加热毯独立控制加热启停；

11、在框架梁的梁端区域和跨中区域分别设置端部温度检测探头和跨中温度检测探头，各温度检测探头贴附于梁侧模板的内表面，将端部温度检测探头的检测温度与跨中温度检测探头的检测温度进行比较，当端部检测温度与跨中检测温度的差值超过3℃时，优先启动端部区域的加热毯对梁侧模板端部进行局部预热，直至端部检测温度与跨中检测温度的差值回落至小于等于3℃时停止端部区域的局部预热；

12、各加热毯的加热温度设定为环境温度加5℃至环境温度加15℃之间的任一恒定温度值，各加热毯持续加热至所覆盖区域的梁侧模板内表面温度与环境温度之间的温差小于3℃时停止加热；在停止加热后的5分钟之内完成第一保温层在梁侧模板外表面的铺设。

13、作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤s1中，在铺设第一保温层之前，对梁侧模板的外表面涂覆导热调节涂层，导热调节涂层由石墨粉体和粘结剂混合而成，涂层厚度为0.5mm至2.0mm，在导热调节涂层外表面与第一保温层内表面之间预留空腔层，空腔层的厚度为5mm至15mm；

14、s4中当梁体芯部温度值与梁体表层温度值的差值大于预设温差阈值时，向空腔层内灌注导热增强介质，所述导热增强介质为导热凝胶，导热增强介质填充于导热调节涂层的外表面与第一保温层的内表面之间的整个空腔层空间，将梁体表层热量经梁侧模板向外传导至第一保温层的外侧；

15、在梁体芯部温度值达到峰值温度并开始下降后，将空腔层内的导热增强介质排出，使空腔层恢复为空气隔层状态。

16、作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤s5中，当梁体芯部温度值达到峰值温度并开始下降后，在框架梁的梁侧模板底部沿梁体长度方向布设循环水管，循环水管贴合于梁侧模板底部外表面，循环水管的进水口连接至冷水供给源，出水口连接至回水收集容器；

17、在梁体芯部温度值下降过程中，根据梁体芯部温度值的当前降温速率与预设降温速率阈值的比较结果，调节循环水管内冷却水的流量和温度，使梁体芯部温度值的实际降温速率不超过预设降温速率阈值；

18、在调节循环水管内冷却水的流量和温度时，以框架梁的梁柱节点交界处为起始点，从梁端向跨中方向依次开启循环水管的各段支路，使梁端区域的冷却水先于跨中区域通入，梁端区域的冷却水通入时刻与跨中区域的冷却水通入时刻之间的时间差为2小时至4小时。

19、作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤s6中，在依次拆除第二保温层、第一保温层和梁侧模板的过程中，对已拆除模板的梁体暴露面执行随拆随护操作：

20、在梁侧模板拆除后立即对梁体侧表面覆盖第一保温毡，在第二保温层拆除后立即对梁体顶面覆盖第二保温毡；

21、第一保温毡的覆盖厚度为第二保温毡覆盖厚度的1.5倍至2.0倍；

22、第一保温毡沿梁体长度方向从梁端向跨中铺设，第二保温毡沿梁体长度方向从跨中向梁端铺设，第一保温毡与第二保温毡在梁体长度方向的交汇处形成搭接重叠区域，搭接重叠区域沿梁体长度方向的宽度为300mm至500mm；

23、在全部模板及保温层拆除完成后，保持第一保温毡和第二保温毡对梁体的覆盖状态持续24小时，24小时后先拆除第二保温毡，再间隔48小时拆除第一保温毡。

24、作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤s4和步骤s5中，在框架梁的梁顶面设置湿度补偿层，湿度补偿层铺设于第二保温层与梁顶面混凝土之间，湿度补偿层由吸水性纤维织物制成，吸水性纤维织物的内部孔隙中填充有保水凝胶颗粒；

25、在第二保温层减少覆盖面积或缩小散热区域的过程中，第二保温层从梁顶面揭开所暴露出的梁顶面区域上，湿度补偿层随第二保温层一同揭开或者保留于梁顶面；

26、当湿度补偿层暴露于环境空气中时，每隔预设时间间隔向暴露出的湿度补偿层喷洒雾化水，使湿度补偿层的含水率保持在预设含水率区间内；

27、当梁体表层温度值高于环境温度值超过预设表层温差阈值时，增大雾化水的喷洒量并减小雾化水的喷洒粒径。

28、作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤s6中，依次拆除第二保温层、第一保温层和梁侧模板之后，对框架梁的梁体暴露面执行梯度覆膜养护流程：

29、在梁体暴露面的全部区域喷涂第一层养护膜，第一层养护膜的喷涂厚度为0.3mm至0.6mm；

30、在第一层养护膜表面固化后，在梁体暴露面的梁端区域和跨中区域分别喷涂第二层养护膜，梁端区域第二层养护膜的喷涂厚度为跨中区域第二层养护膜喷涂厚度的1.8倍至2.5倍；

31、第二层养护膜喷涂完成后，在梁体暴露面的梁端区域包裹第一层塑料薄膜，在梁体暴露面的跨中区域包裹第二层塑料薄膜，第一层塑料薄膜的厚度为第二层塑料薄膜厚度的1.5倍至2.0倍，第一层塑料薄膜和第二层塑料薄膜均从梁体一侧表面经梁顶面连续包裹至梁体另一侧表面。

32、现浇混凝土框架梁浇筑防开裂温控施工系统，用于执行本发明所述的现浇混凝土框架梁浇筑防开裂温控施工方法，系统包括：

33、保温铺设模块，用于在待浇筑框架梁的梁侧模板外表面铺设第一保温层，并在梁侧模板的顶部开口处覆盖第二保温层，使第二保温层覆盖梁侧模板顶部开口的整个区域，在框架梁的梁顶面形成蓄热覆盖层；

34、温度监测模块，用于在混凝土浇筑过程中，接收预埋于梁体内部沿梁体截面高度方向分层布置的多个测温元件所输出的温度信号，并根据各测温元件在梁体截面高度方向的位置，将温度信号区分为梁体芯部温度值和梁体表层温度值；

35、升温调控模块，用于在静停时段结束后的升温养护时段内，获取温度监测模块输出的梁体芯部温度值和梁体表层温度值，当梁体芯部温度值与梁体表层温度值的差值大于预设温差阈值时，驱动增贴执行器在第一保温层的外表面沿梁体长度方向逐层增贴保温毡片，并驱动覆盖调节器减少第二保温层在梁顶面的覆盖面积，使梁顶面的局部区域暴露于环境空气中进行散热，直至差值回落至小于预设温差阈值；

36、降温调控模块，用于在梁体芯部温度值达到峰值温度并开始下降后，获取温度监测模块输出的梁体芯部温度值在单位时间内的下降幅度，当下降幅度大于预设降温速率阈值时，驱动叠铺执行器增加第一保温层的覆盖层数，同时驱动展开执行器增大第二保温层在梁顶面的覆盖面积，使梁顶面的散热区域缩小；

37、拆模控制模块，用于在梁体芯部温度值下降至梁体芯部温度值与环境温度值的差值小于预设环境温差阈值，且梁体芯部温度值与梁体表层温度值的差值在连续三个监测周期内均小于预设温差阈值时，发出用于依次拆除第二保温层、第一保温层和梁侧模板的拆模控制指令；

38、拆模后养护模块，用于在梁侧模板拆除后，对框架梁的梁体暴露面执行梯度覆膜养护流程：驱动第一喷涂装置在梁体暴露面的全部区域喷涂第一层养护膜，在第一层养护膜表面固化后，驱动第二喷涂装置在梁体暴露面的梁端区域和跨中区域分别喷涂第二层养护膜，以及驱动第一覆膜装置在梁端区域包裹第一层塑料薄膜、驱动第二覆膜装置在跨中区域包裹第二层塑料薄膜。

39、作为本发明的一种优选技术方案，所述保温铺设模块中设置有模板预热单元，模板预热单元包括贴合于梁侧模板外表面的多个独立控制的加热毯和多个温度检测探头，各温度检测探头贴附于梁侧模板内表面的梁端区域和跨中区域；模板预热单元在铺设第一保温层之前启动加热毯，各加热毯的加热温度设定为环境温度加5℃至环境温度加15℃之间的任一恒定温度值，各温度检测探头实时检测所覆盖区域的梁侧模板内表面温度，当所覆盖区域的梁侧模板内表面温度与环境温度之间的温差小于3℃时，对应的加热毯停止加热并发出该区域的铺设允许信号；保温铺设模块在收到全部区域的铺设允许信号后的5分钟之内完成第一保温层的铺设。

40、作为本发明的一种优选技术方案，所述降温调控模块中设置有冷却水控制单元，冷却水控制单元在梁体芯部温度值达到峰值温度并开始下降后，按照框架梁的梁柱节点交界处为起始点，从梁端向跨中方向依次开启循环水管各段支路的进水阀门，梁端区域的进水阀门开启时刻与跨中区域的进水阀门开启时刻之间的时间差为2小时至4小时；冷却水控制单元根据梁体芯部温度值的当前降温速率与预设降温速率阈值的比较结果，调节各段支路内冷却水的流量和温度，使梁体芯部温度值的实际降温速率不超过预设降温速率阈值。

41、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

42、1、本发明通过设置梁侧第一保温层与梁顶第二保温层的双层覆盖结构，并在升温阶段和降温阶段对两层保温层的覆盖面积实施反向调节，即在升温阶段芯部与表层温差超限时减少梁顶覆盖面积以释放表层热量、在降温阶段降温速率过快时增大梁顶覆盖面积以减缓整体散热，实现了对框架梁截面温度梯度的主动控制，有效解决了框架梁因缺乏梁体专项温控流程而导致的芯部与表层温差超限问题，避免了表层混凝土在拉应力作用下产生温度裂缝。

43、2、本发明通过在梁侧模板外表面设置导热调节涂层及可灌注、可排出的空腔层，在升温阶段芯部与表层温差超限时向空腔层灌注导热增强介质以强化模板侧向散热，在降温阶段将导热增强介质排出使空腔层恢复空气隔层状态以降低热传导速率，实现了模板传热系数随梁体温控阶段变化的工况适应性切换，克服了现有模板保温层传热性能固定、无法兼顾升温期散热需求与降温期保温需求的缺陷。

44、3、本发明通过在梁体内部沿截面高度方向分层布置测温元件，获取芯部与表层温度值，并以芯部温度值与环境温度值的差值小于预设环境温差阈值、且芯部温度值与表层温度值的差值在连续三个监测周期内均小于预设温差阈值，作为拆模的双重判定依据，克服了现有技术中单一温度阈值判定导致的拆模时机过早或过晚问题，既防止了过早拆模导致梁体降温速率失控而产生贯穿性裂缝，又避免了过晚拆模影响施工进度和模板周转效率。

45、4、本发明通过在降温阶段以梁柱节点交界处为起始点、从梁端向跨中方向依次开启循环水管各段支路，使梁端区域的冷却水优先通入，以及在拆模过程中对梁端区域采用厚度更大、拆除时间更晚的保温毡进行差异化覆盖养护，充分考虑了框架梁端部与梁柱节点刚性连接所导致的强约束特性和散热路径不同于跨中的结构特点，有效降低了梁端区域因约束强、降温快而产生的温度应力集中，解决了框架梁端部裂缝率先出现的工程顽疾。