探讨制氧厂空分制冷设备珠光砂混凝土隔冷层施工技术

探讨制氧厂空分制冷设备珠光砂混凝土隔冷层施工技术

摘要：介绍了贵州水钢制氧厂工程空分塔设备基础隔冷层珠光砂混凝土，阐述主要施工工艺及技术要求。

关键词：珠光砂；隔冷层；施工工艺；技术要求

前言：

贵州水钢制氧厂工程为一套15000Nm3/h的制氧机组，其空分塔设备基础长13.8米，宽12.7米，高4.5米，隔冷层采用3：1珠光砂混凝土,隔冷层抗冻标号不低于MP75，抗压强度不低于7.35MPa，导热系数不大于0.837KJ/m.h.℃。空分制冷设备是制氧厂的心脏部分，而珠光砂隔冷层的施工则是空分基础的核心。

1技术准备

制氧机空分塔是深制冷设备，本工程内填珠光砂作为保温材料。塔内主塔、粗氩塔和液氮罐各容器内介质温度(随压力变化有小幅波动)均在一180℃左右。早期我国制氧机空分塔基础均采用普通钢筋混凝土基础(上世纪60年代)，在应用实践中，曾发生多起空分塔基础混凝土冻裂事故。另外，当空分塔设施出现液体泄漏，一180℃低温液体经混凝土的毛细孔渗入基础，整个基础会呈粉碎性损坏，导致严重安全事故，因此必须采取有效隔冷措施保证空分塔基础的安全。多年来，国内专、设计、施工单位经不断总结经验，对空分塔基础的结构及构造在设计上作了较大改进，如对基础主体混凝土增加抗冻、抗渗要求，在基础顶部增设隔冷层、抗渗面层，在地下水位较高地区的空分塔基础内设置隔水板等，实践表明：只要严格控制空分塔基础隔冷层施工质量，上述方法可以保证空分塔基础的安全，同时，也比较适合我国国情。

空分塔基础对隔冷(绝热)层的技术要求极为严格，须同时满足绝热和承载力要求。本工程设计采用珠光砂混凝土(又称膨胀珍珠岩砂浆)作为隔冷层材料，其强度和导热系数是两个相互制约的指标，不易同时满足设计要求；此外，珠光砂混凝土具有水化热散发慢，吸水量大、亲水性小等特点，施工中必须采取有效预防措施。本文空分塔基础隔冷层施工的关键技术，所述内容适用于氧气站空分塔基础施工，也适用于其他有抗冻、保温要求的混凝土工程。

2材料和配比要求

珠光砂混凝土配合比和压缩比试验珠光砂混凝土以珠光砂为骨料，普通水泥为胶结材料，加入外加剂拌制而成。其强度和导热系数是两个相互制约的指标。珠光砂混凝土的强度，主要由水泥固化后形成网络状骨架结构来承担，并取决于水泥自身强度以及水灰比大小。珠光砂起绝热作用，主要用于降低混凝土导热系数，其物理性能是影响混凝土导热系数的主要因素。另外，若施工环境湿度大、搅拌、振捣方法不当，均会使其孔隙结构受到损坏，影响珠光砂混凝土最终隔冷效果。一般珠光砂混凝土稠度定为6-10 cm。虽然隔冷层厚度不大，混合物中骨

料粒径小，但由于珠光砂混凝土具有开放性气孔，吸水量多，故其稠度损失快。为改善珠光砂混凝土的流动性，提高强度，施工单位通常采用由松香、火碱和皮胶破碎筛分后熬制的松香皂泡沫剂，稀释后使用。但这种方法施工时间长，试制成功率低。本工程直接选用上海麦斯特MICRO—Air202 I气剂取代自制的松香皂泡沫剂。这类外加剂性能稳定，配制方便，可保证施工质量，同时也加快了施工进度。珠光砂与水泥的体积比为3：1。隔冷层珠光砂混凝土材料配合比为水泥：珠光砂：水：外加剂=l：0．19：0．78：0．15％。其中，水泥为水钢水泥P·042．5普通硅酸盐水泥，28 d强度为52 MPa；珠光砂为信阳市平原区中原珍珠岩厂生产，密度82 kg／m。；水：洁净自来水；外加剂：上海麦斯特MICRO—Air202引气剂；10 mL原液+990 mL水=1000mL稀释液。在理论水灰比基础上，根据材料、混凝土强度指标和施工稠度要求，经3组不同水灰比的强度试验，该配合比珠光砂混凝土，试验测得坍落度为6．7cm，7d抗压强度6．9MPa，28d抗压强度为8．12 MPa。

隔冷层珠光砂混凝土施工配合比：

水泥珠光砂水灰比外加剂

配合比1．000．19 0．78O．15％

用量／(kg／m3 )400 84 345 0.66

珠光砂混凝土压实时存在体积收缩，施工时若忽略此因素会使隔冷层厚度存在负偏差，可采

用施工厚度的压缩比进行补偿，压缩比通过试验确定，以保证获得规定的厚度。

3珠光砂混凝土的施工

3.1拌制：先将水泥和珠光砂按比例投入搅拌机并搅拌１－２分钟至均匀，然后加部分水拌合；再掺入外加剂和剩余的水并搅拌２－４分钟至均匀、颜色一致、外观松散、手握成团不散、挤不出水泥浆或只能挤少量水泥浆，并且用坍落度筒测试坍落度在３～５ｃｍ后即可使用。搅拌好的混凝土倒在料斗内应立即进行浇灌，存放时间不得超过30分钟。

3.2浇捣与养护：施工应从一端起一次性连续浇筑完毕，振捣时可用竹片依次插捣，再用木板或平板锹轻轻拍实，然后用木抹将表面抹平，不需抹光，严禁用振动器振捣。浇筑后采用远红外线养护，使珠光砂内部温度均匀升高，水泥水化作用加速，混凝土强度增长加快，水分迅速蒸发。加温温度不得超过80cIc，以均匀分布为原则，混凝土达到恒重后再做防水层。浇筑和养护过程中，施工现场设有防雨设施，采用脚手架管做支撑，上铺彩条布，覆盖整个浇筑区域。混凝土浇筑应留置3种试件：恒重检验试件、抗压试件和导热系数试件，其中抗压试件为7cm×7cm×7cm，每100m3留一组每组6块，导热系数试块30 cm×30 cm×2.5

cm一组2块。

4施工质量控制要素

4.1珠光砂密度控制：施工中要认真选料并仔细称量，严格按设计要求控制珠光砂密度。

4.2湿度控制：珠光砂运输和存放过程中要防止挤压，以免颗粒破碎，并要避免受潮。另外适度掌握施工时间，应等下部混凝土彻底干后再浇筑珠光砂混凝土，待风干后，再进行防水层作业，防止大量水分混入隔冷层内。隔冷层珠光砂混凝土的浇筑和养护过程中均不可淋雨，因此现场搭设雨棚，覆盖整个隔冷层施工区域（如图2所示）。

4.3隔冷层厚度控制：施工铺设厚度为压缩比系数值乘以设计厚度，以保证获得规定的厚度。施工中，要检查各种原材料的称量数量是否准确及搅拌时间是否达到规定要求，按工程部位和数量抽样测定某罐混凝土的实际容量和坍落度来控制其值小于设计规定值。隔热层施工厚度可采用测针检查，负误差应控制在设计厚度的5％内。

5结语

贵州水钢制氧厂空分设备基础隔冷层珠光砂混凝土的施工，通过工程实践证明，该工艺具有安全可靠、施工便捷的特点，总结了空分制冷设备隔冷层以及其他抗冻、保温基础施工的经验，为以后遇到此类工程提供了有力的技术参考。工程质量得到了业主和监理的一致好评。