1.本实用新型属于混凝土技术领域，具体涉及一种高寒高蒸发地区隧道二衬混凝土温度跟踪养护装置。
背景技术：
2.混凝土材料收缩引起的非荷载裂缝是混凝土早期裂缝产生的重要原因。研究表明，在大体积混凝土的施工过程中，由于水泥水化而产生大量的热量，而混凝土本身的散热性能比较差，从而导致大体积混凝土的内部温度上升幅度比表面大很多，而在温度最高点之后的降温过程中，混凝土内部的降温速度又比表面慢，混凝土由于温度变化而产生温度应力。衬砌混凝土由于体积大，表面散热快，温度应力导致的裂缝较为常见。
3.我国西北高寒高蒸发地区，地势较高，地域辽阔，气候复杂，距海较远，夏季酷热，雨量稀少，蒸发强烈，冬季寒冷，降水量少，具有典型的高寒、高温、高地震、高蒸发的地域特点。在高寒高蒸发地区建设的隧道二衬混凝土养护难度很大，经常发生温度和干缩裂缝。通常采用的人工喷淋养护方式，在实际应用中存在劳动强度大、效率低，需人工操作接管、拖拽管路等缺点；养护作业不规范，养护时间和养护方式随意性较大；养护水取自地下自然水，水温较低且水温无法调节，导致养护水温与二衬混凝土表面温差较大，养护效果不理想；用水量大，喷洒不均匀，造成水资源等严重浪费等缺陷。我国规范《大体积混凝土施工标准》（gb50496-2018）要求,混凝土的内外部温差小于25℃，温降速率不大于2℃/d。受目前养护技术和成本的限制，混凝土拆模之后的内外部温差和温降速率几乎无法控制。
技术实现要素：
4.本实用新型是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：
5.降低混凝土内外温差和加强混凝土的湿养护是控制由混凝土材料收缩引起的非荷载裂缝的主要措施。
6.本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的实施例提出一种高寒高蒸发地区隧道二衬混凝土温度跟踪养护装置。
7.根据本实用新型实施例的衬砌混凝土温度跟踪养护装置，包括：控制器，所述控制器位于加热水箱中；混凝土传感器组件，所述混凝土传感器组件位于衬砌混凝土内部，且所述衬砌混凝土位于所述加热水箱外部，所述混凝土传感器组件与所述控制器连接；空气温湿度传感器，所述空气温湿度传感器与所述控制器连接；加热器，所述加热器位于所述加热水箱中，所述加热器与所述控制器连接；和加湿器，所述加湿器位于所述加热水箱中，所述加湿器与所述控制器连接。
8.本实用新型实施例的衬砌混凝土温度跟踪养护装置，通过空气温湿度传感器和混凝土传感器组件监测混凝土与空气温差，控制器控制加热器和加湿器的启动与关闭，实现对混凝土的温度跟踪养护。通过对微电脑控制器程序的设定，实现温度跟踪与自动养护，节省了人力物力，既控制混凝土早期温度裂缝，也控制混凝土由于养护不到位产生的干缩裂
缝。
9.可选地，所述混凝土传感器组件包括混凝土中心温度传感器和混凝土表层温度传感器，所述混凝土中心温度传感器用于监测混凝土内部温度变化；所述混凝土表层温度传感器用于监测混凝土表面温度变化。
10.可选地，所述混凝土传感器组件进一步包括混凝土应变传感器，所述混凝土应变传感器用于监测混凝土的温度应变。
11.可选地，所述混凝土应变传感器为振弦式埋入式应变计。
12.可选地，进一步包括水温度传感器，所述水温度传感器位于所述加热水箱中，所述水温度传感器与所述控制器连接。
13.可选地，所述加热水箱顶部设置有加热水箱盖，所述加热水箱盖可拆卸地设在所述加热水箱的顶部，所述加热水箱盖中设有预留口。
14.可选地，所述加湿器顶部设有加湿器出风口，所述加湿器出风口贯穿所述加热水箱盖中的所述预留口。
15.可选地，所述加热器为加热管。
16.可选地，所述控制器为pid控制器。
附图说明
17.图1是本实用新型实施例的衬砌混凝土温度跟踪养护装置的结构示意图。
18.附图标记：
19.混凝土中心温度传感器1；加热器2；控制器3；加湿器4；加湿器出风口5；空气温湿度传感器6；水温度传感器7；混凝土表层温度传感器8；混凝土应变传感器9；加热水箱10。
具体实施方式
20.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
21.如图1所示，根据本实用新型实施例的衬砌混凝土温度跟踪养护装置，包括控制器3、混凝土传感器组件、空气温湿度传感器6、加热器2和加湿器4，加热器2位于加热水箱10中，加热器2与控制器3连接；加湿器4位于加热水箱10中，加湿器4与控制器3连接。也就是说，加热器2和加湿器4均位于加热水箱10中，且加热器2、加湿器4均与控制器3连接，控制器3可以控制加热器2和加湿器4的启动与关闭，实现对衬砌混凝土的温度跟踪养护。
22.混凝土传感器组件位于衬砌混凝土内部，混凝土传感器组件与控制器3连接，混凝土传感器组件用于监测衬砌混凝土的温度变化，并将混凝土的温度变化信息传递给控制器3。衬砌混凝土位于加热水箱10外部：衬砌混凝土是高寒高蒸发地区隧道二衬砌混凝土，通过衬砌混凝土中的混凝土传感器组件将监测到的温度变化信息传递给控制器3，再由控制器3控制加热器2和加湿器4的启动与关闭，实现对衬砌混凝土的温度跟踪养护。
23.空气温湿度传感器6与控制器3连接，空气温湿度传感器6用于监测外部空气环境的温度和湿度，并将温度和湿度变化信息传递给控制器3。
24.下面参考图1简要地描述本实用新型实施例的衬砌混凝土温度跟踪养护装置的工
作原理：通过埋于衬砌混凝土中的混凝土传感器组件监测混凝土内部和表面温度变化信息，将并混凝土内部温度与环境温度进行比较，或者将混凝土拉应变数值与设定值进行比较。当监测到的数值不符合设定值时，控制器3控制加热器2对加热水箱10中的水进行加热，加热后的水通过加湿器4向混凝土外部环境注入一定温度的湿气，使混凝土环境温度和湿度升高。当各个传感器监测到的数值达到设定值时，控制器3控制加热器2和加湿器4关闭。
25.本实用新型实施例的衬砌混凝土温度跟踪养护装置，通过空气温湿度传感器6和混凝土传感器组件监测混凝土与空气温差，控制器3控制加热器2和加湿器4的启动与关闭，实现对混凝土的温度跟踪养护。通过对控制器程序的设定，实现温度跟踪与自动养护，节省了人力物力，既控制了混凝土早期温度裂缝，也控制了混凝土由于养护不到位产生的干缩裂缝。
26.如图1所示，根据本实用新型实施例的衬砌混凝土温度跟踪养护装置，包括控制器3、混凝土传感器组件、空气温湿度传感器6、加热器2和加湿器4，控制器3可以位于加热水箱10中，具体的控制器位于加热水箱的顶部，不与水箱中的水接触；或控制器3可以位于加热水箱10的外部。
27.混凝土传感器组件包括混凝土中心温度传感器1、混凝土表层温度传感器8和混凝土应变传感器9。
28.混凝土中心温度传感器1用于监测混凝土内部温度变化，并将混凝土内部温度变化信息传递给控制器3；
29.混凝土表层温度传感器8用于监测混凝土表面温度变化，并将混凝土表面温度变化信息传递给控制器3。
30.混凝土应变传感器9，用于监测混凝土内部温度应变，并将混凝土内部温度应变信息传递给控制器3。
31.混凝土应变传感器9为振弦式埋入式应变计。振弦式埋入式应变计的型号：bgk4200/4200x/4200hp/4210/4210rcc。可直接埋入混凝土中，用于监测混凝土的应变,测量基础、桩基、桥梁、隧洞衬砌等的长期应变。
32.本实用新型实施例的衬砌混凝土温度跟踪养护装置，进一步包括水温度传感器7，水温度传感器7位于加热水箱10中，水温度传感器7与控制器3连接。水温度传感器7用于监测加热水箱10中水的温度，并将加热水箱10中水的温度信息传递给控制器3。
33.加热器2为加热管，用于对加热水箱10中的水进行加热，加热器2与控制器3连接，由控制器3控制加热器2的启动与关闭。
34.加热水箱10顶部设置有加热水箱盖，加热水箱盖可拆卸地设在加热水箱10的顶部，方便对加热水箱10中的加热管、加湿器4、控制器3等进行检修。
35.加湿器4顶部设有加湿器出风口，加热水箱盖中设有预留口，该预留口与加湿器出风口相配合。加湿器出风口贯穿加热水箱盖中的预留口，加湿器4中的湿气通过该加湿器出风口进入外部环境。
36.控制器3为pid控制器。通过采用pid控制器，控温精度高。
37.根据施工场地的不同，可设置不同的允许温差及不同的加湿功率。在混凝土浇筑时，将混凝土传感器组件埋设于混凝土内特定位置，浇筑完成后与外部的控制器连接。
38.如图1所示，本实用新型实施例的衬砌混凝土温度跟踪养护装置的工作原理如下：
39.通过混凝土中心温度传感器1监测混凝土内部温度，通过混凝土表层温度传感器8监测混凝土表面温度变化；通过应变传感器9监测混凝土内部温度应变，当混凝土内部温度与环境温度之差超过允许值、或混凝土内外温差超过允许值或混凝土内部温度应变超过允许值，或者混凝土表面温度降低速率超过允许值，或者混凝土外部环境湿度低于设定时，控制器3控制加热器2和加湿器4启动，通过加湿器4向混凝土外部环境注入一定温度的湿气，使混凝土环境温度和湿度升高。当混凝土内部温度与环境温度温差小于允许值，且混凝土表面温度降低速率小于允许值，且外部环境湿度超过设定值时，控制器3控制加热器2和加湿器4停止工作。通过以上，实现对环境温度和湿度的跟踪控制，进而实现环境温度与混凝土内部温度的温差保持在一定范围内，同时保持混凝土表面温降速率保持在一定范围内，进而避免温度裂缝和干缩裂缝的产生。
40.本实用新型可用于高寒高蒸发地区隧道二衬混凝土温度跟踪养护，达到控制混凝土早期裂缝的目的。
41.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
42.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
43.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征
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上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
44.在本实用新型中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、
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示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
45.尽管已经示出和描述了上述实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本实用新型的保护范围内。