高温季节浇筑混凝土,混凝土入仓后暴露在空气中,由于受气温、太阳辐射热等影响,周围环境与混凝土间存在热传递,形成气温回灌,导致浇筑温度及最高温度超标。当前,仓面喷雾是混凝土仓面控温的主要手段,其主要原理为:(1)通过仓面喷雾可在仓面形成具有一定覆盖厚度的雾层,遮挡太阳辐射;(2)雾滴在仓面形成蒸发,带走热量,从而实现降低仓面温度的目的。当前混凝土仓面喷雾的主要方式有风炮式喷雾机、冲毛枪、移动风炮式喷雾机等,这些喷雾方式因自身喷雾原理的限制而存在以下问题:(1)雾化颗粒较大,仓面容易形成积水,影响混凝土配合比;(2)喷雾点集中,不宜形成雾滴全仓面覆盖;(3)不能针对仓面环境进行量化控制,且降温效果不明显;(4)运行成本较高。因此,本课题基于当前喷雾方式存在的问题,并基于工程实际研究出一套全新的混凝土仓面喷雾方法—水气二相流喷雾成套技术,包括硬件装备、喷雾预测模型、软件系统,取得的主要创新成果如下:(1)开发与集成了适应大坝浇筑环境,与模板结构相结合,安装便捷的水气二相流成套喷雾硬件装备。基于工程现场气候条件与施工条件,按照仓面温控需求,进行了高压供气装置、高压供水装置、水气二相流喷雾装置、输水管道、输气管道、支撑结构等的设计、研发与集成,形成了成套的水气二相流喷雾硬件装备,本系统具有雾化颗粒更小(小于30um)、仓面全覆盖、快速安装、不影响施工等优点。(2)建立了成套的水气二相流仓面喷雾数值预测模型,主要包括混凝土仓面喷雾的混凝土温升预测模型、水气二相流需水量预测模型、水气二相流需气量预测模型。通过实时采集到的仓面信息,包括混凝土仓面的温湿度、风速、太阳辐射强度、入仓温度等数据,根据仓面控温目标温度,计算喷雾参数(需水量、需气量),工程应用结果表明,本模型预测结果良好,误差率小于5%。(3)设计了水气二相流喷雾的软件管理系统实现仓面温控信息的自动获取、实时互联、智能分析及反馈控制。主要包括:1)仓面小气候实时自动采集子系统;2)仓面小气候监测数据实时传输子系统;3)仓面喷雾控制子系统;4)信息管理与温控效果实时评价子系统。各个子系统融合反馈,构成一个闭环系统。(4)依托东北某混凝土坝及广西某大型水利枢纽工程,实现了仓面喷雾的首次工程应用。结果表明,应用水气二相流喷雾控温方法后,仓面温度平均可降低10℃-15℃,平均抑制浇筑温度回升2℃-2.5℃,相较于传统方式降温效果更显著。最后,水气二相流喷雾系统可有效解决传统喷雾方式的不足,应用前景广阔,具有较高的推广应用价值。