天府机场高性能混凝土智能养护技术

天府机场高性能混凝土智能养护技术

发表时间：2019-08-07T11:59:31.077Z 来源：《工程管理前沿》2019年第10期作者：陈鹏陈波林石鹏何为张小勇

[导读] 实现混凝土养护过程智能化，解决了人工养护洒水不均、养护不及时、特殊区域人工养护作业困难等问题，混凝土成型质量好，取得了良好的效果，为类似工程提供经验。

（中国建筑第八工程局有限公司西南分公司，四川成都 610041）

[摘要]成都市天府国际机场混凝土智能养护系统依靠先进的自动化控制技术，自动调整喷淋管路喷淋养护时间，对高性能混凝土进行精细化养护，以保证满足养护过程满足混凝土养护指标，实现混凝土养护过程智能化，解决了人工养护洒水不均、养护不及时、特殊区域人工养护作业困难等问题，混凝土成型质量好，取得了良好的效果，为类似工程提供经验。

[关键词]航站楼智能养护高性能混凝土雾化喷淋

1 T1航站楼智能化养护技术背景

本工程为大跨、超长混凝土结构，创优目标为鲁班奖，航站楼采用跳仓法施工，混凝土全为高性能混凝土，航站楼在建设的过程中施工质量要求高，混凝土的养护对防止混凝土开裂和保证强度十分重要。养护不到位，水泥凝固过程中水化热控制不当、温差应力过大，将导致表面、内部裂缝，同时抗拉、抗压强度随之降低，最终影响混凝土成型构件的正常使用，缩短结构的使用寿命，造成巨大的经济损失。人工养护已经不能满足对高性能混凝土养护的要求，需要开发一套基于自动化、信息化，结合人工智能等技术，实现智能化的混凝的养护设备。

高性能混凝土智能养护系统依靠先进的自动化控制技术，根据不同配合比设计的混凝土，判断其放热量规律，设定相关的养护决策参数，并通过对不同区域混凝土的温、湿度数据监测，对增压水泵及雾化喷淋管路进行实时控制，自动调整喷淋管路喷淋养护时间，对混凝土进行精细化养护，以保证满足养护过程满足混凝土养护指标，实现混凝土养护过程智能化，同时避免人工养护洒水不均、养护不及时等问题。

2 总体技术思路及框架

智能养护系统总体方案采用分布式架构，可以同时对多个养护区域进行智能养护。每个养护区域由智能养护系统主机、传感器及喷淋管路组成。智能养护系统框见图2

智能养护系统主机通过对混凝土表面的温度、湿度传感器的数据采集，根据控制策略（依据混凝土养护指标及现场情况，对控制终端进行参数配置，形成相应控制策略），对增压水泵及喷淋管路进行自动控制，自动调整喷淋管路喷淋养护时间。如果混凝土里表温差过大，需要进行保温养护，提示相关养护人员进行覆盖保温作业。

养护过程中智能养护主机对混凝土温度实时监测，以保证满足养护过程满足混凝土养护指标，同时将养护过程中的数据及相应控制结

果通过无线网络上传远程服务器，由服务器进行数据保存。相关管理人员可以通过远程控制端进行数据查看，实时查看混凝土养护情况，同时，具有权限的管理人员可以通过远程控制端对各个现场采集控制系统进行远程配置管理，进行远程操作。

3 技术原理

3.1 智能养护系统硬件设计

智能养护系统由信号采集调理板、数据采集及控制量输出模块、电磁阀、固态继电器、增压水泵、漏电保护开关、远程数据传输模块和人机交互模块组成，硬件原理图见图3。

数据采集及控制量输出模块通过信号调理板将传感器输出信号转换为0～5V标准电压信号，采集模块将模拟量转换为数字量，并通过串口或蓝牙与人机交互模块进行通信，人机交互模块对数据分析处理将传感器信息图形化数字化显示。同时根据混凝土养护喷淋控制策略将控制信息传输给控制量输出模块，从而通过控制固态继电器、电磁阀来控制水泵及喷淋管路的启停。远程数据传输模块将养护过程中的数据实时上传服务器，同时，远程服务器可对混凝土养护喷淋控制策略进行配置。

3.2 控制软件设计

智能养护系统控制软件，支持多施工项目、多用户、分级权限管理，具有养护设备手动控制、自动运行控制、设备配置、远程查看数据、远程设备配置等功能。其中自动运行控制具有定时养护和条件养护两种模式，定时养护根据设定好的养护周期自动进行喷淋养护。条件养护根据控制策略，对混凝土温度、表面湿度、环境温度等多因素监控，自动调整喷淋管路喷淋养护时间，实现喷淋养护精细化控制。养护过程中，监测数据实时上传服务器，包括混凝土温湿度、环境温度、喷淋养护周期等信息。

自动运行流程图见图4，每一台智能养护设备都有一个唯一的设备ID，由服务器自动生成分配，此ID作为该设备在整个系统中的唯一身份识别。自动运行过程中，首先对设备ID进行检查，如果设备ID获取失败，则先由服务器进行ID分配，并对设备信息进行配置。设备ID获取成功后，加载对应的配置文件，对设备进行初始化。设备初始化成功则启动监测控制任务线程，定时对传感器进行数据读取，根据控制策略，判断是否满足执行条件，对水泵、电磁阀进行控制。

另外，启动监测控制任务同时启动配置更新轮询线程，监听设备配置是否有更新，以实现设备的远程配置。如果设备配置有更新，则重新加载配置文件，重新启动监测控制。

3.3 喷淋管路设计

智能养护设备采用雾化喷淋养护的方式，喷雾养护是一种行之有效的保湿措施，尤其在大铁及APM底板、厚墙等大体积混凝土养护效果明显。

智能养护设备喷头采用全铜雾化喷头。雾化喷头带滤网，避免水中杂质堵塞喷头，安装口径为DN15，工作水压为2～3bar，水流量约为60L/H，雾化直径范围为2~3m。

喷淋管路喷头间隔1.5m，管路每6m一段，两端加活接，方便现场快速安装。

4 实施效果

智能养护系统已成功应用于成都天府国际机场项目的大铁、管廊、APM等，养护后混凝土表面未发生可见裂缝，且通过埋设健康监测器及贴应变器，来监测构件的收缩情况,进而判断监测点的变异是否使结构出现裂缝，截止目前，应变监测数据良好。

5 结束语

经过实践证明，天府机场T1航站楼智能养护系统性能良好，基本达到了标养室养护的条件，而且大大节约了施工用水，混凝土成型质量良好，为类似工程施工提供了参考和指导。

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