劉 露，范志勇，劉 毅，羅 山，張 磊

(1.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100038；2.華能西藏雅魯藏布江水電開(kāi)發(fā)投資有限公司，西藏拉薩850000)

0 前 言

經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，大體積混凝土溫控防裂技術(shù)已有相對(duì)完善的理論體系和較為完備的溫控防裂措施[1-6]。目前，隨著智能化技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，將智能優(yōu)化方法與溫控相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)雙優(yōu)。近些年，針對(duì)大體積混凝土溫控防裂，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)溫控參數(shù)優(yōu)選開(kāi)展了相關(guān)的研究，金鑫鑫等基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法，以通水冷卻各階段的通水流量和通水溫度為輸入，通水階段控制溫度為輸出，建立智能通水模型[7]。葉敏以冷卻系統(tǒng)能源消耗最低為目標(biāo)，采用遺傳算法對(duì)冷卻水流速，冷卻水溫度和水管直徑進(jìn)行了優(yōu)化，在保證混凝土冷卻效果的同時(shí)提高了經(jīng)濟(jì)性[8]。朱優(yōu)平等提出了以大體積混凝土溫控措施總費(fèi)用為優(yōu)化目標(biāo)，破壞強(qiáng)度準(zhǔn)則為約束方程，建立了混凝土通水冷卻參數(shù)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型[9]。強(qiáng)晟等采用改進(jìn)微粒群算法對(duì)混凝土施工期保溫措施、水管冷卻通水流量和水溫進(jìn)行優(yōu)化，在保證結(jié)構(gòu)安全的同時(shí)降低溫控成本[10]。以上研究主要集中于大體積混凝土通水冷卻過(guò)程，對(duì)混凝土出機(jī)口溫控參數(shù)優(yōu)化研究較少。

混凝土溫控的起點(diǎn)是出機(jī)口溫度，混凝土出機(jī)口溫度越低，最高溫度越好控制，因此混凝土出機(jī)口溫度是控制大體積混凝土最高溫度的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。傳統(tǒng)混凝土出機(jī)口溫控參數(shù)的設(shè)定主要是根據(jù)出機(jī)口目標(biāo)溫度，參照相關(guān)規(guī)范和工程經(jīng)驗(yàn)，設(shè)定粗骨料溫度，制冷水溫度和加冰率，這種情況下混凝土出機(jī)口目標(biāo)溫度達(dá)到要求，但是溫控參數(shù)往往不是最優(yōu)組合，導(dǎo)致工程造價(jià)不優(yōu)甚至偏高。在出機(jī)口溫控措施設(shè)計(jì)階段，如何確定粗骨料溫度、制冷水溫度和加冰率等溫控參數(shù)，對(duì)大體積混凝土出機(jī)口溫度控制至關(guān)重要，而且出機(jī)口溫控措施費(fèi)用在水利工程整個(gè)溫控費(fèi)用中所占的比重較大，因此需要從質(zhì)量達(dá)標(biāo)和經(jīng)濟(jì)最優(yōu)兩方面探討混凝土壩防裂出機(jī)口溫控環(huán)節(jié)的個(gè)性化溫控優(yōu)化方法[11]。

基于此，本文以大體積混凝土出機(jī)口溫控成本最低為優(yōu)化目標(biāo)，粗骨料溫度、制冷水溫度和加冰率為優(yōu)化變量，建立混凝土出機(jī)口溫控參數(shù)經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化模型，采用遺傳算法對(duì)模型進(jìn)行分析，得到出機(jī)口溫控參數(shù)與溫控成本的最優(yōu)解，為大體積混凝土出機(jī)口溫控參數(shù)選取提供參考。

1 出機(jī)口溫控參數(shù)經(jīng)濟(jì)性模型

本文主要研究大體積混凝土出機(jī)口溫控參數(shù)優(yōu)化問(wèn)題，已知量主要包括混凝土配合比和目標(biāo)出機(jī)口溫度，設(shè)計(jì)變量主要包括粗骨料溫度、制冷水溫度和加冰率。各優(yōu)化參數(shù)預(yù)冷最低溫度均滿足工程現(xiàn)場(chǎng)制冷設(shè)備配置的要求下，利用粗骨料溫度，制冷水溫度和加冰率等關(guān)鍵參數(shù)建立混凝土溫控參數(shù)與溫控成本的函數(shù)。在大體積混凝土出機(jī)口溫度滿足工程標(biāo)準(zhǔn)的情況下，通過(guò)調(diào)整溫控參數(shù)，達(dá)到出機(jī)口溫控成本最優(yōu)的目標(biāo)。

1.1 確定經(jīng)濟(jì)單價(jià)和目標(biāo)函數(shù)

在大體積混凝土出機(jī)口目標(biāo)溫度確定之后，通過(guò)調(diào)整粗骨料溫度、制冷水溫度、加冰率等溫控參數(shù)均可將混凝土出機(jī)口溫度降至目標(biāo)溫度，但是由于不同材料降溫的成本不同，導(dǎo)致不同溫控參數(shù)組合的總成本是不一樣的。

在確定混凝土出機(jī)口原材料降溫單價(jià)時(shí)，不考慮制冷設(shè)施固定安裝費(fèi)用。根據(jù)制冷系統(tǒng)人工、材料和機(jī)械的配置情況，每千克原材料降溫1 ℃溫控成本計(jì)算方法為

pi=e1+e2+e3

(1)

式中，pi為各材料降溫單價(jià)；e1為各材料降溫1 ℃需要的人工費(fèi)；e2為各材料降溫1 ℃需要的制冷材料費(fèi)；e3為各材料降溫1 ℃需要的機(jī)械運(yùn)行臺(tái)時(shí)費(fèi)。

在混凝土配合比和各原材料降溫措施單價(jià)pi已知情況下，根據(jù)粗骨料溫度、制冷水溫度、加冰率等溫控參數(shù)變化可以評(píng)估其對(duì)出機(jī)口溫度溫控費(fèi)用的影響，得到出機(jī)口溫控措施成本目標(biāo)函數(shù)為

P=pw(Tw-Tw1)(1-α)Gw+pg1(Tg-Tg1)Gg+pg2(Tg1-Tg2)Gg+pcαGw

(2)

式中，P為混凝土出機(jī)口溫控總費(fèi)用，元/m3；pw為每kg水降溫1 ℃單價(jià)，元/(℃·kg)；pc為片冰單價(jià)，元/kg；pg1為每kg粗骨料一次風(fēng)冷降溫1℃單價(jià)，元/(℃·kg)；pg2為每kg粗骨料二次風(fēng)冷降溫1 ℃單價(jià)，元/(℃·kg)；Gw為每m3混凝土中水質(zhì)量，kg；Gg為每m3混凝土中粗骨料質(zhì)量，kg；Tw為水初溫，℃；Tg為粗骨料初溫，℃；Tw1為制冷水目標(biāo)溫度，℃；Tg1為粗骨料一次風(fēng)冷目標(biāo)溫度，℃；Tg2為粗骨料二次風(fēng)冷目標(biāo)溫度，℃；α為加冰率。

1.2 約束條件

根據(jù)大體積混凝土出機(jī)口溫控措施確定模型約束條件，具體約束參數(shù)包括混凝土出機(jī)口目標(biāo)溫度、粗骨料溫度、制冷水溫度和加冰率，在進(jìn)行最優(yōu)化求解時(shí)根據(jù)不同參數(shù)的溫控措施單獨(dú)確定優(yōu)化上下限。

1.2.1 出機(jī)口溫度約束

實(shí)際工程中對(duì)混凝土出機(jī)口溫控參數(shù)的調(diào)整，都是在滿足目標(biāo)出機(jī)口溫度的條件下進(jìn)行的，出機(jī)口溫度過(guò)低會(huì)增加工程造價(jià)，故計(jì)算時(shí)要控制混凝土出機(jī)口溫度要低于出機(jī)口目標(biāo)最高溫度，高于目標(biāo)最低溫度，即

TN≤T0≤TM

(3)

式中，TM為混凝土出機(jī)口目標(biāo)最高溫度；TN為混凝土出機(jī)口目標(biāo)最低溫度；T0為混凝土出機(jī)口溫度計(jì)算值，出機(jī)口溫度主要由混凝土各骨料參數(shù)和拌合水的比熱容、溫度和質(zhì)量確定，預(yù)冷混凝土加入片冰拌合時(shí)，還需要考慮片冰的比熱容、溫度、質(zhì)量和潛熱，根據(jù)熱量平衡原理，預(yù)冷混凝土出機(jī)口溫度計(jì)算函數(shù)為

(4)

式中，T0為混凝土出機(jī)口溫度，℃；Tw為拌合水溫度，℃；Tg為粗骨料溫度，℃；Ts為水泥溫度，℃；Tf為粉煤灰溫度，℃；Tc為砂溫度，℃；Tb為片冰溫度，℃；Gw為混凝土中水的質(zhì)量，kg；Gg為混凝土中粗骨料質(zhì)量，kg；Gs為混凝土中水泥質(zhì)量，kg；Gf為混凝土中粉煤灰質(zhì)量，kg；Gc為混凝土中砂質(zhì)量，kg；cw為水比熱，kJ/(kg·℃)；cg為粗骨料比熱，kJ/(kg·℃)；cc為砂比熱，kJ/(kg·℃)；cs為水泥比熱，kJ/(kg·℃)；cf粉煤灰比熱，kJ/(kg·℃)；cb為冰霜比熱，kJ/(kg·℃)；Q為混凝土拌合時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械熱，kJ/m3；γg為粗骨料含水率；γs為砂的含水率；α為加冰率。

1.2.2 粗骨料溫度約束

相關(guān)研究表明[1]，當(dāng)粗骨料降溫幅度小時(shí)，直接在拌合樓內(nèi)將骨料風(fēng)冷至目標(biāo)溫度；降溫幅度較大時(shí)，宜采用兩次風(fēng)冷對(duì)粗骨料進(jìn)行降溫。故可采用兩次風(fēng)冷的最高溫度和最低溫度確定粗骨料溫度約束條件，即

(5)

式中，Tg1為一次風(fēng)冷目標(biāo)溫度；Tg2為二次風(fēng)冷目標(biāo)溫度；Tg1·max為自然狀態(tài)下粗骨料溫度；Tg1·min為一次風(fēng)冷最低溫度；Tg2·min為二次風(fēng)冷最低溫度，可以根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)粗骨料風(fēng)冷系統(tǒng)的每小時(shí)的風(fēng)冷總量和預(yù)冷混凝土每小時(shí)生產(chǎn)強(qiáng)度，可以估算出粗骨料最低溫度，計(jì)算公式如下

(6)

式中，cg為粗骨料的比熱；mg為粗骨料的質(zhì)量；Qg為風(fēng)冷系統(tǒng)總風(fēng)冷量；Qh為混凝土生產(chǎn)強(qiáng)度；Kg為風(fēng)冷骨料冷耗綜合系數(shù)，取1.4～1.5[12]。

1.2.3 制冷水溫度約束

拌合水采用河水時(shí)，計(jì)算水溫Tw·max的取值可以為月平均水溫，若由供水系統(tǒng)供應(yīng)拌合水時(shí)，計(jì)算水溫Tw·max的取值為月平均水溫加2～3 ℃[8]，需要冷卻水進(jìn)行拌合，采取制冷措施將自然拌合水溫降至冷卻水目標(biāo)溫度。故采用自然拌合水溫度和制冷水最低溫度作為拌合水溫約束條件，即

Tw·min≤Tw1≤Tw·max

(7)

式中，Tw1為制冷水目標(biāo)溫度；Tw·max為自然拌合水溫；Tw·min為制冷水最低溫度?？梢愿鶕?jù)工程現(xiàn)場(chǎng)制冷水系統(tǒng)的總制冷量和預(yù)冷混凝土的生產(chǎn)強(qiáng)度，可以估算出制冷水的最低溫度，計(jì)算公式如下

(8)

式中，cw為水的比熱；mw為水的質(zhì)量；Qw為制冷水系統(tǒng)總制冷量；Qh為混凝土生產(chǎn)強(qiáng)度；Kw為制冷水冷耗綜合系數(shù)，取1.4～1.5[12]。

1.2.4 加冰率約束

混凝土拌合時(shí)加入片冰能有效降低混凝土溫度，但是片冰加入過(guò)多會(huì)影響拌合時(shí)間，降低混凝土拌合質(zhì)量。根據(jù)相關(guān)規(guī)范，預(yù)冷混凝土生產(chǎn)過(guò)程中，常態(tài)混凝土加冰率不宜超過(guò)總水量的70%，碾壓混凝土加冰率不宜超過(guò)總水量的50%，故常態(tài)混凝土加冰率約束條件和碾壓混凝土加冰率約束條件分別為[13]

(9)

1.3 出機(jī)口溫控參數(shù)經(jīng)濟(jì)性模型

根據(jù)上述目標(biāo)函數(shù)公式和約束條件，本文提出大體積混凝土出機(jī)口溫控參數(shù)經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化模型，以約束條件為控制指標(biāo)，以目標(biāo)函數(shù)最小為優(yōu)化目標(biāo)，具體優(yōu)化模型為

minP=pw(Tw-Tw1)(1-α)Gw+pg1(Tg-Tg1)Gg+pg2(Tg1-Tg2)Gg+pcαG

(10)

1.4 求解方法

本文采用遺傳算法對(duì)大體積混凝土出機(jī)口溫控參數(shù)經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化模型進(jìn)行求解，在混凝土出機(jī)口溫度滿足控制要求的基礎(chǔ)上，尋找最優(yōu)的出機(jī)口溫控參數(shù)，使得大體積混凝土出機(jī)口溫控成本降到最低。

根據(jù)遺傳算法求解規(guī)則[14]，采用實(shí)數(shù)編碼，將解分為3個(gè)部分，第一部分為粗骨料溫度，第二部分為制冷水溫度，第三部分為加冰率，在每部分上隨機(jī)選擇值生成初始個(gè)體和種群。引入適應(yīng)度函數(shù)，通過(guò)計(jì)算個(gè)體適應(yīng)度對(duì)個(gè)體優(yōu)劣程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，在出機(jī)口溫度相等的情況下，個(gè)體適應(yīng)度值越大，個(gè)體性能就越優(yōu)秀。本文優(yōu)化目的是在滿足混凝土出機(jī)口目標(biāo)溫度前提下，尋找溫控成本最低的溫控參數(shù)。因此，在設(shè)置適應(yīng)度函數(shù)時(shí)，采用出機(jī)口溫度降低1 ℃溫控成本的相反數(shù)，當(dāng)單位溫度下溫控成本越高，個(gè)體適應(yīng)度越低。

針對(duì)優(yōu)化目標(biāo)適應(yīng)度函數(shù)計(jì)算公式為

(11)

式中，P(xi)為出機(jī)口溫控成本函數(shù)；T0(xi)為出機(jī)口溫度計(jì)算模型。

根據(jù)選擇、交叉和變異算子產(chǎn)生新的子代種群后，重復(fù)迭代，直到滿足程序結(jié)束條件，通過(guò)遺傳算法最終得到最優(yōu)解集。

2 工程算例

本文以某混凝土大壩工程為例，大壩處于亞熱帶季風(fēng)區(qū)，干燥少雨。壩址地區(qū)炎熱干燥季節(jié)集中在4月～10月，其中6月～9月氣溫和水溫都處于全年較高水平，氣溫平均最高達(dá)到27.5 ℃，河水平均水溫為22.5 ℃。在高溫季節(jié)澆筑的混凝土要求出機(jī)口溫度控制在14 ℃ 以內(nèi)，自然拌合混凝土無(wú)法滿足出機(jī)口溫度要求，必須對(duì)混凝土采取預(yù)冷措施。

2.1 工程參數(shù)

大壩混凝土拌合系統(tǒng)為2座HL240-4F3000L型自落式拌合樓，平均每小時(shí)生產(chǎn)預(yù)冷混凝土280 m3，拌合樓內(nèi)配置預(yù)冷設(shè)施包括骨料風(fēng)冷系統(tǒng)、制冰系統(tǒng)、制冷水系統(tǒng)，原設(shè)計(jì)混凝土預(yù)冷系統(tǒng)制冷總量為850×104kcal/h，其中風(fēng)冷和制冷水系統(tǒng)制冷量350×104kcal/h，制冰系統(tǒng)制冷量500×104kcal/h。為了滿足生產(chǎn)較低溫度混凝土的需求，在骨料倉(cāng)增設(shè)風(fēng)冷系統(tǒng)，增加制冷量300×104kcal/h，骨料經(jīng)過(guò)一次風(fēng)冷最大降溫幅度為15 ℃。骨料倉(cāng)和中轉(zhuǎn)料倉(cāng)均搭設(shè)遮陽(yáng)棚，降低骨料初始溫度，保證高溫季節(jié)骨料和砂初始平均溫度在27.5 ℃左右，水泥和粉煤灰儲(chǔ)存在膠凝材料罐內(nèi)，通過(guò)自然降溫水泥冷卻到50 ℃，粉煤灰冷卻到45 ℃。本文選取典型混凝土配合比如表1所示。

根據(jù)當(dāng)前拌合樓預(yù)冷設(shè)施的配置以及預(yù)冷混凝土每小時(shí)的生產(chǎn)強(qiáng)度，在滿足混凝土所需冷量的條件下，制冷水最低溫度為0 ℃，粗骨料風(fēng)冷最低溫度為-2 ℃，最大加冰率為0.7。

根據(jù)工程實(shí)際資料，參考水利部概算定額中對(duì)人工、機(jī)械和材料的配置情況[15]，結(jié)合工程所在地物價(jià)，得到粗骨料風(fēng)冷、河水冷卻和制冰措施的分項(xiàng)單價(jià)如表2所示。

表2 預(yù)冷措施分項(xiàng)單價(jià)

由表2計(jì)算得到，該混凝土預(yù)冷工程中1 t粗骨料一次風(fēng)冷降溫1 ℃單價(jià)為0.45元/(t·℃)，二次風(fēng)冷降溫1℃單價(jià)為0.65元/(t·℃)，1 t制冷水降溫1 ℃單價(jià)為0.66元/(t·℃)，由22.5 ℃制冷水制取-5 ℃片冰的單價(jià)為290.81元/t。

據(jù)此確定的大體積出機(jī)口溫控參數(shù)經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化模型

minP=0.66(22.5-Tw1)(1-α)0.101+0.45(27.5-Tg1)1.606+0.65(Tg1-Tg2)1.606+290.81α0.101

(12)

2.2 溫控參數(shù)計(jì)算

本文通過(guò)遺傳算法求解出不同出機(jī)口溫度下混凝土粗骨料最優(yōu)溫度、制冷水最優(yōu)溫度、最優(yōu)加冰率和最低溫控單價(jià)，表3為不同出機(jī)口溫度下各材料冷卻溫度和最優(yōu)單價(jià)。

表3 不同出機(jī)口溫度下各材料冷卻溫度和最優(yōu)單價(jià)

由表3中可以看出：當(dāng)出機(jī)口溫度較高時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)粗骨料溫度和制冷水溫度就能將出機(jī)口溫度降至目標(biāo)溫度，可以避免采用加冰措施造成溫控成本增加；當(dāng)出機(jī)口目標(biāo)溫度低時(shí)，采用風(fēng)冷粗骨料，加入制冷水的降溫方式已經(jīng)不能滿足目標(biāo)溫度要求，需要加入片冰降低混凝土出機(jī)口溫度，隨著加冰率增加，拌合時(shí)所需的制冷水量減少，制冷水溫對(duì)出機(jī)口溫度影響減小，因此可以在滿足出機(jī)口目標(biāo)溫度的條件下，通過(guò)適當(dāng)提高制冷水溫，降低溫控成本。

2.3 經(jīng)濟(jì)效益分析

在出機(jī)口溫度為14 ℃，最優(yōu)出機(jī)口溫控參數(shù)的基礎(chǔ)上，本文通過(guò)調(diào)整各溫控參數(shù)，分析粗骨料溫度、制冷水溫度和加冰率對(duì)溫控成本的影響。圖1為粗骨料溫度與最優(yōu)加冰率、溫控成本關(guān)系；圖2為制冷水溫度與最優(yōu)粗骨料溫度、溫控成本關(guān)系；圖3為制冷水溫度與最優(yōu)加冰率、溫控成本關(guān)系。由圖1可知，在制冷水溫為最優(yōu)溫度0 ℃時(shí)，粗骨料溫度每增加1 ℃，最優(yōu)加冰率增加0.05，出機(jī)口溫控成本增加0.35元/m3；由圖2可知，不考慮加冰措施時(shí)，制冷水溫度每增加1 ℃，粗骨料溫度降低0.2 ℃，出機(jī)口溫控成本增加約0.17元/m3；由圖3可知，在最優(yōu)粗骨料溫度1.3 ℃時(shí)，制冷水每上升1 ℃，加冰率增加0.01，溫控成本增加0.25元/m3。

圖1 粗骨料溫度與最優(yōu)加冰率、溫控成本關(guān)系

圖2 制冷水溫度與最優(yōu)粗骨料溫度、溫控成本關(guān)系

圖3 制冷水溫度與最優(yōu)加冰率、溫控成本關(guān)系

根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果可知，由于粗骨料占比較大，粗骨料溫度上升1 ℃，采用加冰措施調(diào)節(jié)出機(jī)口溫度，成本最高。因此，在預(yù)冷時(shí)應(yīng)該優(yōu)先保證粗骨料溫度滿足最優(yōu)溫度；制冷水溫度上升1 ℃，通過(guò)降低粗骨料溫度比采取加冰措施溫控成本低，若制冷水無(wú)法達(dá)到最優(yōu)溫度，可優(yōu)先降低粗骨料溫度。

2.4 優(yōu)化結(jié)果對(duì)比

當(dāng)前預(yù)冷系統(tǒng)生產(chǎn)出機(jī)口溫度為14 ℃的混凝土，采取的預(yù)冷措施主要有：在骨料倉(cāng)內(nèi)將27.5 ℃的粗骨料風(fēng)冷至13 ℃，通過(guò)密封保溫膠帶機(jī)運(yùn)輸?shù)桨韬蠘莾?nèi)進(jìn)行二次風(fēng)冷將粗骨料平均溫度降至4 ℃，同時(shí)采用4 ℃制冷水和片冰進(jìn)行拌合，加冰率為0.2。

選取出機(jī)口溫度為14 ℃的優(yōu)化方案與原設(shè)計(jì)方案進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如表4所示。

表4 出機(jī)口溫度為14℃混凝土結(jié)果對(duì)比

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，當(dāng)出機(jī)口目標(biāo)溫度為14 ℃，采用原設(shè)計(jì)的溫控措施，計(jì)算得到混凝土出機(jī)口溫度為13.48 ℃，溫控造價(jià)為26.14元/m3；優(yōu)化后，采用的溫控措施為粗骨料風(fēng)冷至0.4 ℃，使用0 ℃制冷水進(jìn)行拌合，不采取加片冰措施，計(jì)算得出機(jī)口溫度為13.47 ℃，出機(jī)口溫控造價(jià)為24.41元/m3。

優(yōu)化后的溫控方案與原方案相比，在滿足出機(jī)口目標(biāo)溫度為14 ℃的條件下，混凝土溫控造價(jià)降低1.73元/m3，相對(duì)之前方案溫控成本降低了9.4%。該工程需要預(yù)冷混凝土約803萬(wàn)m3，經(jīng)過(guò)優(yōu)化后的溫控方案能為該工程節(jié)省造價(jià)約1 389萬(wàn)元，優(yōu)化效果顯著。

3 結(jié) 論

本文針對(duì)大體積混凝土出機(jī)口溫控參數(shù)的選取進(jìn)行了研究，結(jié)合工程現(xiàn)場(chǎng)預(yù)冷單價(jià)，建立溫控參數(shù)與溫控成本函數(shù)，以混凝土出機(jī)口溫度控制成本最低為優(yōu)化目標(biāo)，以粗骨料溫度、制冷水溫度和加冰率為優(yōu)化變量，提出大體積混凝土出機(jī)口溫控參數(shù)經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化模型，并通過(guò)遺傳算法進(jìn)行求解，主要結(jié)論如下：

(1)當(dāng)出機(jī)口目標(biāo)溫度較高時(shí)，采用風(fēng)冷骨料和加入制冷水的降溫方式，能有效減少溫控成本；當(dāng)出機(jī)口目標(biāo)溫度較低時(shí)，僅采用降低粗骨料溫度和加入制冷水的降溫方式無(wú)法滿足目標(biāo)溫度，需要采用片冰降低出機(jī)口溫度，隨著加冰率增大，拌合時(shí)所需的制冷水量減少，制冷水溫對(duì)出機(jī)口溫度影響減小，可以通過(guò)適當(dāng)提高制冷水溫的方式，降低溫控成本。

(2)在出機(jī)口溫度一定時(shí)，通過(guò)加冰方式控制出機(jī)口溫度，產(chǎn)生的溫控成本最高。由于粗骨料占比較大，粗骨料溫度上升1 ℃，采用加冰措施調(diào)節(jié)出機(jī)口溫度，成本最高。因此，在預(yù)冷時(shí)應(yīng)該優(yōu)先保證粗骨料溫度滿足最優(yōu)溫度；制冷水溫度上升1 ℃，通過(guò)降低粗骨料溫度比采取加冰措施溫控成本低，故若制冷水無(wú)法達(dá)到最優(yōu)溫度，可優(yōu)先降低粗骨料溫度。

(3)本文通過(guò)遺傳算法求解變量的最優(yōu)解，在出機(jī)口溫度滿足混凝土14 ℃目標(biāo)溫度的條件下，變量最優(yōu)解為風(fēng)冷粗骨料降溫至0.4 ℃，加入0 ℃制冷水進(jìn)行拌合。與原方案相比溫控造價(jià)降低1.73元/m3，溫控費(fèi)用顯著減少，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益，證明本文所提出的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化模型能夠有效節(jié)省工程造價(jià)。

作為大體積混凝土智能溫控的一個(gè)環(huán)節(jié)，本文提出的出機(jī)口溫控參數(shù)優(yōu)化方法在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用時(shí)還面臨一些問(wèn)題，比如現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境復(fù)雜多變，如何針對(duì)工程實(shí)時(shí)環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化分析；此外，將本模型的出機(jī)口溫度與入倉(cāng)溫度、澆筑溫度、通水冷卻溫度相結(jié)合也是后續(xù)需重點(diǎn)研究的內(nèi)容。