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                解決方案

                耐火澆注料冬季施工防凍措施方案

                 

                GB 50211-2004《工業爐砌筑工程及驗收規范》第19章“冬季施工”中規定“凡根據當地多年氣溫條件,在室外晝夜平均溫度低于5℃,以及最低溫度低于3℃時,應作為冬季施工”爐子砌筑完畢,但不能隨烘爐投產時,應采取烘干措施,否則砌體周圍的溫度不應低于5℃?梢,含水耐火澆注料的施工過程都要避開冰凍期,目的是為了防止耐火澆注料因水分凍結而失效。

                所謂“冰凍”是要使含水耐火澆注料處于水的冰點(0℃)以上,不會因水分凍結而產生內部應力造成失效,要求溫度>0℃,而不劃定固定溫度范圍。所謂“保溫”是指采取手段,使耐火澆注料溫度保持在某一個固定點或特定點范圍內,而該溫度范圍可以<0℃。本文中“防凍”是目的,“保溫”是手段:保溫的溫度范圍>0℃。

                耐火澆注料施工

                一:低溫施工對不定形耐火澆注料的影響

                不定形耐火澆注料是由顆粒、細粉、結合劑和添加劑等組成的一種多組分材料,通過加入水或其他液體結合劑而具有施工性,并經過一定時間的養護后產生強度。以鋁酸鈣水泥結合的耐火澆注料為例,低溫或負溫對澆注料施工十分不利。環境溫度低,水泥的水化反應慢,妨礙澆注料強度的增長。當溫度低于0℃時,游離水將開始結冰,溫度達到-15℃時,游離水幾乎全部凍結成冰,致使水泥的水化和硬化完全停止。 當水轉化為固態的冰時,其體積約增大9%,使澆注料產生內應力和造成骨料與水泥顆粒的相對位移及 內部水分向負溫表面遷移;在澆注料體內形成冰聚體引起局部結構破壞。水在4℃時的密度最大,當溫度降至4℃以下時,實際上水的體積已開始膨脹,這對于澆注料新形成的水泥水化物結構會造成損害。 不定形耐火澆注料受凍傷后的表現為受凍材料表面有冰紋、螺旋紋、顏色發白、不均勻等現象,材料看上去較濕,邊、角顏色較深,很容易碎裂,用肉眼即可看見骨料窩坑的邊緣和底 面有化石似的冰晶體,易碎,與鋼筋(錨固件)幾乎沒有粘結力,材料內部有較多大孔隙。 所以,冬季施工對不定形耐火材料有較大影響。從凝結硬化上來說,溫度低,凝結硬化速度慢,影 響施工速度。當溫度為負溫時,不僅不能正常硬化,還將對旌工體結構產生不利影響。

                二:不定形耐火澆注料冬季施工防凍害的預防措施

                2.1 澆注前的保溫 不定形耐火材料施工前包括攪拌、運輸等。材料攪拌時因加熱而得到的熱量在運輸過程中要盡最減 少損失。如選用適當的運輸工具,減少運轉次數,縮短運輸距離等。在一些關鍵部位,如錨固件、孔道 和拼縫灌漿處要進行預熱,并在不大于45℃的條件下養護。施工縫在繼續澆灌時也要對已成部分預熱, 一般為7-15℃,預熱深度不小于0.3m。

                2.2 養護冬季不定形耐火澆注料施工完畢后要充分利用材料本身的熱量和水泥水化后放出的水化熱進行養護, 必要時再補充一部分熱量。補充熱量的方法有:

                (1)蓄熱法。在養護時所用的保溫覆蓋材料應以導熱性低,密封性好,能防風,防潮,質輕,價格低廉且能多次周轉為宜。傳統使用的材料有木屑、麥秸、稻草、干草以及制成的草簾子、草袋等,木 屑中加入石灰,既能保溫又能加熱。但這類材料易起火,損耗大,易受潮,淋濕后影響效能,且現場文明施工較差。塑料薄膜也是一種使用方便的覆蓋材料,透明玻璃鋼罩養護預制構件實際上也是蓄熱法的 一種。隨著現代工業的發展,保溫材料也逐步改進,國外有使用泡沫乙烯制成的保溫氈,用塑料作面層, 內裝泡沫材料芯的保溫被,以及輕鋼作邊框的保溫板塊。這些保溫材料在.5℃的氣溫下三天之內仍可保持+10℃,不但保溫性能好,而且重復使用率高,不怕風吹雨打,使用方便,而且還可用于垂直材料的 保溫。

                (2)暖棚法。將現場圍起來,并設熱源,使棚內保持所需溫度。暖棚造價低,重復使用次數多, 密封嚴實,材料可就地取材,用價廉的材料,如:防水布、塑料薄膜等。

                 (3)加熱養護法。有火爐加熱,蒸汽加熱,熱空氣加熱,紅外線加熱及電加熱等。加熱法有的和 暖棚合并使用,火爐加熱較為簡單,但消耗燃料多,易引起火災。紅外線加熱法是以高溫電加熱器或紅 外線發生器對施工襯體進行密封輻射加熱,目前尚不普遍。我國北方寒冷地區應用較廣的是蒸汽加熱和 電熱法。蒸汽加熱法是將蒸汽通入模板內的細孔道,這種模板是特制的,靠施工體的一面有許多細管, 叫毛細管模板,這種模板厚度不少于4cm,管的間距不小于20~25cm,并有鐵皮覆蓋。蒸汽由分氣箱 輸入管中,上部有回氣口,蒸汽壓力大于0.7kg.cm-1,過大的壓力會引起材料裂縫。升溫不宜過快,每 小時升溫高度不能大于15℃,厚大構件不大于IO℃,配筋密的構件最大不能超過20℃。電加熱法是給電板通電以產生熱量。電極為直徑6-12mm的鋼筋,插入施工體或固定在模內,通電后,由于施工體 本身的電阻而產生熱量,為安全起見,電壓應控制在50~llOV,同樣要控制電熱的升溫速度。電加熱法效果好但耗電大,費用較高。

                耐火澆注料施工

                2.3添加防凍劑關于水的結冰,一般認為,在不定形耐火材料的使用時需要加入一定量的調和水,形成由骨料、基質以及可溶性物質的水溶液構成的混合物。水溶液中一般含有A13+、Ca2+等離子構成的鹽類,鹽類的存在使溶液的結冰點降低。

                2.4添加促凝劑 冬季施工中,添加促凝劑(硬化劑)是一種常用的加快不定形耐火澆注料硬化的方法。例如鋁酸鹽水泥結合的耐火澆注料常用鋰鹽、鈉鹽等來加快澆注料的硬化;水玻璃結合澆注料常用氟硅酸鈉作為硬化劑;磷酸鹽結合澆注料或搗打料常用鎂砂粉、鋁酸鹽水泥等作為硬化劑。但需注意這種方法僅對一定的 溫度范圍適合,對更低溫度下作用較小甚至根本不起作用。促凝劑僅能從反應動力學上起效果,如果硬 化反應在一定溫度時從熱力學上就不可能發生反慮,促凝劑也就談不到使用效果了。

                耐火澆注料施工

                三:結論 通過上述現狀分析認為冬季施工時,如完全不采取措施會對不定形耐火澆注料產生較大的負面影響。 可以采取以下措旌改善不定形耐火澆注料在冬季下的施工狀況。

                (1)避免反復凍融。不定形耐火材料在施工完畢后,在凝結硬化前如果受凍,只要不反復凍融, 在第一次融化后恢復正常養護后,強度可以重新發展,與未受凍基本相同。 (2)充分養護。不定形耐火材料在產生足夠的強度后再受凍基本上凍害的危害就較小。一般采取 加熱保溫措施,必要時利用鋁熱反應,為施工體提供足夠的熱量或避免熱量損失,使材料能正常養護硬化。

                (3)添加防凍劑來降低水的冰點,使其在負溫下保持足夠的液相,使水泥的水化作用得以繼續進 行,促進坯體強度的快速產生,以防凍傷。防凍劑應優先選用對耐火性能沒有影響的有機防凍劑,且加 入量不能太大,以免影響組織結構和強度。

                (4)添加促凝劑,促進材料硬化。 實際應用中建議以上措施復合采用,對冬季施工效果的改善會更為明顯。

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