大型鼓风机基础施工控制研究理工论文
摘要:高炉鼓风机组是冶金行业高炉炼铁生产工艺系统中的动力供风关键设备。随着中国经济建设中环保、节能战略的推进,高炉大型化成为冶炼行业的发展方向,越来越多的大型鼓风机被运用在各项工业生产活动中。为确保其安全、高效的工作,如何设计与实现大型鼓风机的基础施工控制就至关重要。本文就对其基础施工控制做出一定的研究。
关键词:大型鼓风机;施工控制;混凝土施工;裂缝控制
在冶金行业中,大型高炉鼓风机是非常重要的复杂设备,具有永久性、隐蔽性、及不可修复性等特点,决定了高炉鼓风机工程必须质量优良、经久耐用。如何对大型鼓风机的基础施工控制达到质量最大化的效果,一直都是一项重要的内容。接着,我们就来对大型鼓风机做一个基础的认识以及其基础施工中可能出现的问题和如何控制做出一个大体的研究。
大型鼓风机基本介绍
1.大型鼓风机的定义
大型高炉鼓风机组是指为4000立方米以上大型高炉配备的动力供风设备,包括大型鼓风机、自控系统、电控系统及驱动机等、大型鼓风机风量可达到7000-10000Nm3/min,驱动功率可达到30000-60000kW,大型鼓风机中压缩机属于高技术密集型透平机械,其中最重要的因素当属可靠性,其次能耗、调节范围、噪音等参数也是衡量其技术先进与否的关键。
2.大型鼓风机的生产背景
随着中国经济建设中环保、节能战略的推进,可持续发展战略的实行,高炉大型化成为冶炼行业的发展方向。这就对大型高炉鼓风机国有化提出了紧迫要求。目前中国陕西鼓风机集团从瑞士公司引进技术后不断发展,已具备制造大型鼓风机的能力,完全可以满足大型高炉的要求。
而同时,随着中国经济的持续高速、稳定发展,中国的钢铁行业也进入了新一轮快速发展。宝钢作为中国最具竞争力的钢铁企业之一,也通过新建项目及对现有设备进行挖潜扩大产能,提升竞争力。随着GDP的持续、稳定增长,也面临着日益严峻的环保形势,出台了一系列节能减排的强制性措施,其中最主要的就是高炉大修扩容。而随着高炉的改造,也提高了对风量、压力的需求。鼓风机作为高炉的主要设备,其出口的风量、风压也随之提高。这样,安全问题也随之产生,大型鼓风机的基础施工控制问题也就需要很好的解决方案。
3.大型鼓风机基础施工特点及方法
鼓风机基础具有永久性、隐蔽性及不可修复性等特点,其结构形式为二层框架形式。正是因为其这些特点,决定了大型高炉鼓风机基础施工必须质量优良、经久耐用。
为此,国内外很多大型鼓风机的基础施工都采用的是大体积混凝土一次浇注施工的方法。虽然这方法比较成熟,不过这同时也具有一些弊端。大体积混凝土的施工,往往由于水泥用量过大,沙石等材料配比不严密,水灰比大,浇注速度快等原因造成混凝图裂缝,而裂缝的产生能严重影响到混凝土的质量和以后的使用功能,也对大型鼓风机的安全提出了挑战。而且还存在着工期长,过度使用造成人力物力资源的浪费。
二、大型鼓风机基础施工控制
1.大型鼓风机基础施工措施
大型鼓风机基础施工一般分为两层,一层为基础底板,一层为柱及框架梁板。基础底板施工过程中底板一般为1.5m至3m厚,混凝土浇筑量大。应按照大体积混凝土施工措施进行施工。框架梁厚度一般大于1m,对于梁板的脚手架搭设等相关措施需要进行必要的计算。
2、大型鼓风机基础施工过程中应注意的问题
1)、对混凝土裂缝的解决方案
大型鼓风机基础施工中,混凝土裂缝是不可避免的,只能最大程度上去减少裂缝的数量和提高混凝土的质量,却不能完全消除裂缝。其中裂缝的成因大概有几个方面。
首先,混凝土的收缩引起收缩裂缝,主要因素是用水量和水泥用量,两者越高,混凝土的收缩就越大,混凝土的逐渐散热和硬化过程引起的收缩,会产生很大的收缩应力,如果应力超过当时的混凝土极限抗拉强度,就会产生裂缝。对于这种裂缝,要求在混凝土浇筑后要及时覆盖及养护。
其次,混凝土内外部温差过大也会产生裂缝。其主要影响因素是水泥水化热引起的混凝土内外部温差过大。尤其是大体积混凝土,更易产生此类裂缝。由于大体积混凝土结构一般要求一次性整体浇筑,浇筑后,水泥因为水化引起水化过热,而混凝土体积大,热量聚集在起内部不易散发,升温显着;而混凝土外部则散热较快,形成较大的温度差,使其内部产生压应力,表面产生拉应力。此时,混凝土龄期短,抗拉强度很低。当表面产生的抗拉应力超过其极限抗拉强度时,就会产生裂缝。
对于混凝土裂缝的控制,可以从外部结构和内部原材料两个方面加以控制。
外部结构而言,可以在混凝土基础顶面和底面配置φ16@200钢筋网来控制温差裂缝。还可设置一道宽800mm的后浇带来释放温度应力,确保基础整体刚性连接较好,满足结构应力需求。
内部原材料来说,可以选择其他水化热较低种类的水泥,如矿渣硅酸盐水泥,有利于克服因温度应力而产生的混凝土裂缝。还可以控制沙石的含泥量,提高混凝土的密实性、耐久性和抗裂性。也可以在混凝土中掺加标准粉煤灰来提高其抗渗性和耐久性,减少收缩;掺加适应比例的减水剂和引气剂,大大减少大体积混凝土单位用水量和胶凝材料用量,改善其和易性降低水灰比,有助于提高混凝土的抗裂性能;同时在其中掺加微膨胀剂,补偿收缩及减少温度应力。
施工过程中的控制
对于以上对混凝土裂缝的控制并不都是万全之策,同时还需要在基础施工过程中达到很好的控制。
由于大型鼓风机基础表面积较大体积基础要大很多,故此在施工过程中有些大体积混凝土施工措施可以进行省略,一般采用以下措施既可:
控制混凝土入模温度在25度以下,初凝在4小时以上。这样做的目的是为了使材料水冷和风冷充分降温,各生产环节也加强保温以免冷量损失,降低混凝土初始温度。加强保温保湿工作,降低内外温差。这样的话可以使混凝土裂缝最小化,也能最大程度上保证大型鼓风机的安全问题,使其能更经久耐用。
浇注过程中由于受到支护措施的限制,在混凝土浇注过程中,采用分层浇注的方法施工,一层大约厚300mm,浇筑速度控制在500mm/小时。这样既可以保证脚手架支护系统的稳定性,又使得混凝土水花热得到了充分的时间散发,能有效地减少浇注完毕后混凝土内外温差,防止裂纹的产生
2、预埋地脚螺栓的施工
大型鼓风机基础由于其动载荷较大,一般梁板钢筋相对很密,故此地脚螺栓的安装难度相当之大。故此在大型鼓风机施工过程中对于地脚螺栓或套管埋设要放在顶板模板和钢筋安装过程中去安装,切不可等钢筋安装完毕后再进行地脚的安装。施工流程为:
首先待梁底板铺设完毕后进行放线,确定地脚螺栓的位置。
然后用角铁或埋件将地脚螺栓底板进行固定
固定完毕后进行钢筋绑扎
绑扎完毕后进行预埋件的埋设,此时由于下部位置固定,则预埋件只需要固定在底板上即可
待钢筋调整完毕后,在上方对预埋件进行精调,同时在上部进行固定。
4.其它的一些控制方法
除以上主要列出的大型鼓风机基础施工出现的一些问题和基本解决方法之外,还可以借鉴使用一些早已研发出来的技术工作和施工措施,如低水化热控制;基础底部滑动层控制;控制浇筑层厚;低塌落度控制;自动测温、恒温控制等。
结语:大型鼓风机对于现代我国冶金行业已经是大势所趋,是发展的必要,我国也已经有了自己的大型鼓风机创造研发技术和能力,这表明我国在重工业产业中也是位列世界的前茅!以上我列举了一些对大型鼓风机基础施工控制的研究,也只是我个人的一点小小见解,可能不够完善不够全面,还望大家多提宝贵意见,帮助我完成这次学术研究!
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