探討制氧廠空分制冷設(shè)備珠光砂混凝土隔冷層施工技術(shù)丁江峰/十五治第七工程有限公司摘要:介紹了貴州水鋼制氧廠工程空分塔設(shè)備基礎(chǔ)隔冷層珠光砂混凝土,闡述主要施工工藝及技術(shù)要求。關(guān)鍵詞:珠光砂;隔冷層;施工工藝;技術(shù)要求中圖分類號(hào):TU74文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):前言貴州水鋼制氧廠工程為一套15000Nm3/h的制氧機(jī)組,其空分塔設(shè)備基礎(chǔ)長(zhǎng)13.8米寬12.7米,高4.5米,隔冷層采用3:1珠光砂混凝土,隔冷層抗凍標(biāo)號(hào)不低于MP75,抗壓強(qiáng)度不低于7.35MPa,導(dǎo)熱系數(shù)不大于0.837KJ/m.h.℃C?？辗种评湓O(shè)備是制氧廠的心臟部分而珠光砂隔冷層的施工則是空分基礎(chǔ)的核心。1技術(shù)準(zhǔn)備制氧機(jī)空分塔是深制冷設(shè)備,本工程內(nèi)瑱珠光砂作為保溫材料。塔內(nèi)主塔、粗氬塔和液氮罐各容器內(nèi)介質(zhì)溫度(隨壓力變化有小幅波動(dòng))均在一180℃左右。早期我國(guó)制氧機(jī)空分塔基礎(chǔ)均采用普通鋼筋混凝土基礎(chǔ)(上世紀(jì)60年代),在應(yīng)用實(shí)踐中,曾發(fā)生多起空分塔基礎(chǔ)混凝土凍裂事故。另外,當(dāng)空分塔設(shè)施岀現(xiàn)液體泄漏,一180℃低溫液體經(jīng)混凝土的毛細(xì)孔滲入基礎(chǔ),整個(gè)基礎(chǔ)會(huì)呈粉碎性損壞,導(dǎo)致嚴(yán)重安全事故,因此必須采取有效隔冷措施保證空分塔基礎(chǔ)的安全。多年來(lái),國(guó)內(nèi)專、設(shè)計(jì)、施工單位經(jīng)不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn),對(duì)空分塔基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)及構(gòu)造在設(shè)計(jì)上作了較大改進(jìn),如對(duì)基礎(chǔ)主體混凝土增加抗凍、抗?jié)B要求,在基礎(chǔ)頂部增設(shè)隔冷層、抗?jié)B面層,在地下水位較高地區(qū)的空分塔基礎(chǔ)內(nèi)設(shè)置隔水板等,實(shí)踐表明:只要嚴(yán)格控制空分塔基礎(chǔ)隔冷層施工質(zhì)量,上述方法可以保證空分塔基礎(chǔ)的安全,同時(shí),也比較適合我國(guó)國(guó)情?？辗炙A(chǔ)對(duì)隔冷(絕熱)層的技術(shù)要求極為嚴(yán)格,須同時(shí)滿足絕熱和承載力要求。本工程設(shè)計(jì)采用珠光砂混凝土(又稱膨脹珍珠巖砂漿)作為隔冷層材料,其強(qiáng)度和導(dǎo)熱系數(shù)是兩個(gè)相互制約的指標(biāo),不易同時(shí)滿足設(shè)計(jì)要求;此外,珠光砂混凝土具有水化熱散發(fā)慢,吸水量大、親水性小等特點(diǎn),施工中必須采取有效預(yù)防措施。本文空分塔基礎(chǔ)隔冷層施工的關(guān)鍵技術(shù),所述內(nèi)容適用于氧氣站空分塔基礎(chǔ)施工,也適用于其他有抗凍、保溫要求的混凝土工程。石抗?jié)B抗凍混凝土(100厚)珠光砂混凝土隔冷層(280厚)水泥砂漿隔漏層(20厚)鋼筋混凝土層(承重)通風(fēng)孔圖1空分塔基礎(chǔ)剖面2材料和配比要求珠光砂混凝土配合比和壓縮比試驗(yàn)珠光砂混凝土以珠光砂為骨料,普通水泥為膠結(jié)材料,加入外加劑拌制而成。其強(qiáng)度和導(dǎo)熱系數(shù)是兩個(gè)相互制約的指標(biāo)。珠光砂混凝土的強(qiáng)度,主要由水泥固化后形成網(wǎng)絡(luò)狀骨架結(jié)構(gòu)來(lái)承擔(dān),并取決于水泥自身強(qiáng)度以及水灰比大小。珠光砂起絕熱作用,主要用于降低混凝土導(dǎo)熱系數(shù),其物理性能是影響混凝土導(dǎo)熱系數(shù)的主要因素。另外,若施工環(huán)境濕度大、攪拌、振搗方法不當(dāng),均會(huì)使其孔隙結(jié)構(gòu)受到損壞,影響珠光砂混凝土最終隔冷效果。一般珠光砂混凝土稠度定為6-10cm。雖然隔冷層厚度不大,混合物中骨料粒徑小,但由于珠光砂混凝土具有開(kāi)放性氣孔,吸水量多,故其稠度損失快。為改善珠光砂混凝土的流動(dòng)性,提高強(qiáng)度,施工單位通常采用由松香、火堿和皮膠破碎篩分后熬制的松香皂泡沫劑,稀釋后使用。但這種方法施工吋間長(zhǎng),試制成功率低。本工程直接選用上海麥斯特 MICRO-Air202I氣劑取代自制的松香皂泡沫劑。這類外加劑性能穩(wěn)定,配制方便,可保證施工質(zhì)量,同時(shí)也加快了施工進(jìn)度。珠光砂與水泥的體積比為3:1。隔冷層珠光砂混凝土材料配合比為水泥:珠光砂:水:外加劑=1:019:0.78:0.15%。其中,水泥為水鋼水泥P·042.5普通硅酸鹽水泥,28d強(qiáng)度為52MPa;珠光砂為信陽(yáng)市平原區(qū)中原珍珠巖廠生產(chǎn),密度82kg/m。;水:潔凈自來(lái)水外加劑:上海麥斯特 MICRO一Air202引氣劑;10mL原液+990mL水=1000nL稀釋液。在理論水灰比基礎(chǔ)上,根據(jù)材料、混凝土強(qiáng)度指標(biāo)和施工稠度要求,經(jīng)3組不同水灰比的強(qiáng)度試驗(yàn),該配合比珠光砂混凝土,試驗(yàn)測(cè)得坍落度為6.7cm,7d抗壓強(qiáng)度6.9MPa,28d抗壓強(qiáng)度為8.12MPa。隔冷層珠光砂混凝土施工配合比:水泥珠光砂水灰比外加劑配合比0.190.780.15%用量/(kg/m3)45珠光砂混凝土壓實(shí)時(shí)存在體積收縮,施工時(shí)若忽略此因素會(huì)使隔冷層厚度存在負(fù)偏差,可采用施工厚度的壓縮比進(jìn)行補(bǔ)償,壓縮比通過(guò)試驗(yàn)確定,以保證獲得規(guī)定的厚度。3珠光砂混凝土的施工3.1拌制:先將水泥和珠光砂按比例投入攪拌機(jī)并攪拌1-2分鐘至均勻,然后加部分水拌合;再摻入外加劑和剩余的水并攪拌2-4分鐘至均勻、顏色一致、外觀松散、手握成團(tuán)不散、擠不出水泥漿或只能擠少量水泥漿,并且用坍落度筒測(cè)試坍落度在3~5cm后即可使用。攪拌好的混凝土倒在料斗內(nèi)應(yīng)立即進(jìn)行澆灌,存放時(shí)間不得超過(guò)30分鐘。3.2澆搗與養(yǎng)護(hù):施工應(yīng)從一端起一次性連續(xù)澆筑完畢,振搗時(shí)可用竹片依次插搗,再用木板或平板鍬輕輕拍實(shí),然后用木抹將表面抹平,不需抹光,嚴(yán)禁用振動(dòng)器振搗。澆筑后采用遠(yuǎn)紅外線養(yǎng)護(hù),使珠光砂內(nèi)部溫度均勻升高,水泥水化作用加速,混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)加快水分迅速蒸發(fā)。加溫溫度不得超過(guò)80clc,以均勻分布為原則,混凝土達(dá)到恒重后再做防水層。澆筑和養(yǎng)護(hù)過(guò)程中,施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)有防雨設(shè)施,采用腳手架管做支撐,上鋪彩條布,覆蓋整個(gè)澆筑區(qū)域?；炷翝仓?yīng)留置3種試件:恒重檢驗(yàn)試件、抗壓試件和導(dǎo)熱系數(shù)試件,其中抗壓試件為7cm×7cm×7cm,每100m3留一組每組6塊,導(dǎo)熱系數(shù)試塊30cm30cm×2.5cm一組2塊。4施工質(zhì)量控制要素4.1珠光砂密度控制:施工中要認(rèn)真選料并伃細(xì)稱量,嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求控制珠光砂密度。4.2濕度控制:珠光砂運(yùn)輸和存放過(guò)程中要防止擠壓,以免顆粒破碎,并要避免受潮。另外適度掌握施工時(shí)間,應(yīng)等下部混凝土徹底干后再澆筑珠光砂混凝土,待風(fēng)干后,再進(jìn)行防水層作業(yè),防止大量水分混入隔冷層內(nèi)。隔冷層珠光砂混凝土的澆筑和養(yǎng)護(hù)過(guò)程中均不可淋雨,因此現(xiàn)場(chǎng)搭設(shè)雨棚,覆蓋整個(gè)隔冷層施工區(qū)域(如圖2所示)。御手架管維護(hù)支架頂棚及四周外圍防水彩條布珠光砂混凝土施工層科豐圖2珠光砂混凝土澆筑防雨措施4.3隔冷層厚度控制:施工鋪設(shè)厚度為壓縮比系數(shù)值乘以設(shè)計(jì)厚度,以保證獲得規(guī)定的厚度。施工中,要檢査各種原材料的稱量數(shù)量是否準(zhǔn)確及攪拌時(shí)間是否達(dá)到規(guī)定要求,按工程部位和數(shù)量抽樣測(cè)定某罐混凝土的實(shí)際容量和坍落度來(lái)控制其值小于設(shè)計(jì)規(guī)定值。隔熱層施工厚度可采用測(cè)針檢査,負(fù)誤差應(yīng)控制在設(shè)計(jì)厚度的5%內(nèi)。5結(jié)語(yǔ)貴州水鋼制氧廠空分設(shè)備基礎(chǔ)隔冷層珠光砂混凝土的施工,通過(guò)工程實(shí)踐證明,該工藝具有安全可靠、施工便捷的特點(diǎn),總結(jié)了空分制冷設(shè)備隔冷層以及其他抗凍、保溫基礎(chǔ)施工的經(jīng)驗(yàn),為以后遇到此類工程提供了有力的技術(shù)參考。工程質(zhì)量得到了業(yè)主和監(jiān)理的一致好評(píng)。