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:TU74文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號: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。空分制冷設(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)均在一180℃左右。早期我國制氧機(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),整個基礎(chǔ)會呈粉碎性損壞,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,國內(nèi)專、設(shè)計、施工單位經(jīng)不斷總結(jié)經(jīng)驗,對空分塔基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)及構(gòu)造在設(shè)計上作了較大改進(jìn),如對基礎(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,也比較適合我國國情?？辗炙A(chǔ)對隔冷(絕熱)層的技術(shù)要求極為嚴(yán)格,須同時滿足絕熱和承載力要求。本工程設(shè)計采用珠光砂混凝土(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)是兩個相互制約的指標(biāo),不易同時滿足設(shè)計要求;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,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,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;珠光砂為信陽市平原區(qū)中原珍珠巖廠生產(chǎn),密度82kg/m。;水:潔凈自來水外加劑: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,該配合比珠光砂混凝土,試驗測得坍落度為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珠光砂混凝土壓實時存在體積收縮,施工時若忽略此因素會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,壓縮比通過試驗確定,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,存放時間不得超過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,振搗時可用竹片依次插搗,再用木板或平板鍬輕輕拍實,然后用木抹將表面抹平,不需抹光,嚴(yán)禁用振動器振搗。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)度增長加快水分迅速蒸發(fā)。加溫溫度不得超過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)過程中,施工現(xiàn)場設(shè)有防雨設(shè)施,采用腳手架管做支撐,上鋪彩條布,覆蓋整個澆筑區(qū)域?；炷翝仓?yīng)留置3種試件:恒重檢驗試件、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)過程中均不可淋雨,因此現(xiàn)場搭設(shè)雨棚,覆蓋整個隔冷層施工區(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)確及攪拌時間是否達(dá)到規(guī)定要求,按工程部位和數(shù)量抽樣測定某罐混凝土的實際容量和坍落度來控制其值小于設(shè)計規(guī)定值。隔熱層施工厚度可采用測針檢査,負(fù)誤差應(yīng)控制在設(shè)計厚度的5%內(nèi)。5結(jié)語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,通過工程實踐證明,該工藝具有安全可靠、施工便捷的特點,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,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。