大型空分設(shè)備冷箱基礎(chǔ)用珠光砂混凝土配合比試驗(yàn)研究

郭高峰 楊 燕 周 州 鄭 奇

1 河南省建筑科學(xué)研究院有限公司（450053） 2 中鐵四局集團(tuán)第一工程有限公司（230000）

0 前言

大型空分設(shè)備是醫(yī)藥、金屬冶金、石油化工、煤化工等行業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備，由于冷箱的水平度要求極高，設(shè)備在運(yùn)行中隨時(shí)可能出現(xiàn)深冷液體（液態(tài)氣體，低于-200 ℃）泄露的現(xiàn)象。 普通混凝土在這種環(huán)境下容易出現(xiàn)凍裂失效， 進(jìn)而導(dǎo)致基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)傾斜，甚至引發(fā)二次事故。鑒于此，空分設(shè)備冷箱基礎(chǔ)頂面須設(shè)置一層隔冷性能較好的保護(hù)層，即珠光砂混凝土隔冷層[1]。作為隔冷層的珠光砂混凝土，其自身的強(qiáng)度和導(dǎo)熱系數(shù)能否滿足環(huán)境和設(shè)計(jì)要求，是冷箱基礎(chǔ)施工的關(guān)鍵。 如同其他輕集料混凝土，珠光砂混凝土的強(qiáng)度和導(dǎo)熱系數(shù)是兩個(gè)相互制約的指標(biāo)，如何配置較合理的、滿足較高設(shè)計(jì)要求的珠光砂混凝土成為整個(gè)空分設(shè)備冷箱基礎(chǔ)施工的技術(shù)關(guān)鍵[2]。文章結(jié)合工作實(shí)例，對珠光砂混凝土配合比進(jìn)行了試驗(yàn)研究，對空分設(shè)備基礎(chǔ)隔冷層的施工提供了一些技術(shù)指導(dǎo)。

1 試驗(yàn)原材料

水泥： 河南省新鄉(xiāng)市某水泥廠，P·O 42.5 等級水泥；珠光砂：河北省某保溫材料有限公司，容重110～120 kg/m3；砂：河南省魯山市機(jī)制砂（中砂）；外加劑：河南省新鄉(xiāng)市某外加劑有限公司；拌和用水：潔凈的自來水。

2 試驗(yàn)步驟與方法

珠光砂混凝土采用20 L 砂漿攪拌機(jī)拌和，中間不停歇一次攪拌均勻。 成型試樣時(shí)，采用抹子和平鏟輕輕拍實(shí)搓平，然后表面覆蓋帶模放入20 ℃±5 ℃養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)，24 h 后拆模。

試樣制作： 抗壓強(qiáng)度試樣 （100 mm×100 mm×100 mm）和 28 d 導(dǎo)熱系數(shù)試樣（300 mm×300 mm×30 mm）在脫模后，放入 20 ℃±2 ℃、相對濕度 95%以上的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)到相應(yīng)齡期；

抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)：采用GB/T 50081—2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》；

導(dǎo)熱系數(shù)試驗(yàn)：采用GB/T 10294—2008《絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測定防護(hù)熱板法》。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

工作案例中，設(shè)計(jì)要求珠光砂混凝土強(qiáng)度等級不小于C10，導(dǎo)熱系數(shù)不大于0.232 5 W/m·K。 由于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級較高，且導(dǎo)熱系數(shù)較低，因此進(jìn)行了大量的試配試驗(yàn)，最終選擇如下配合比進(jìn)行分析，見表1。

表1 珠光砂混凝土配合比

配比1 和配比2 的強(qiáng)度和導(dǎo)熱系數(shù)試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 不同配比的珠光砂混凝土試驗(yàn)結(jié)果

由表2 可以看到，配比1、配比2 和配合比3 對應(yīng)試樣的抗壓強(qiáng)度和導(dǎo)熱系數(shù)均已滿足前述設(shè)計(jì)要求。 隨著配比中珠光砂摻量的增加，混凝土導(dǎo)熱系數(shù)明顯減小，這對珠光砂混凝土的隔冷是有利的。但其28 d 抗壓強(qiáng)度也隨之減小， 這對基礎(chǔ)承載而言又是不利的。

由表1 和表2 數(shù)據(jù)可以看到，配比1、配比2 和配合比3 的水灰比基本相同且骨料總量基本接近，但二者在7 d 和28 d 抗壓強(qiáng)度方面卻表現(xiàn)出了明顯的差異，可見珠光砂混凝土的強(qiáng)度除了受常規(guī)水灰比因素的影響外，輕集料珠光砂的摻量對強(qiáng)度影響也是非常明顯的。 除上述外，表2 試驗(yàn)結(jié)果中隨著珠光砂摻量的增加，珠光砂混凝土后期強(qiáng)度增加幅度明顯減小，這是由于珠光砂自身強(qiáng)度較水泥砂漿強(qiáng)度低，珠光砂摻量的增加，增加了混凝土整體的薄弱點(diǎn)，使得后期砂漿強(qiáng)度的增加對整體混凝土強(qiáng)度的提升作用減小。

4 結(jié)語

通過研究不同配比的珠光砂混凝土性能，發(fā)現(xiàn)在骨料總量基本相同、 水灰比基本一樣的條件下，珠光砂的摻量對混凝土的強(qiáng)度和導(dǎo)熱系數(shù)影響非常明顯，且隨著珠光砂摻量的增加，珠光砂混凝土后期強(qiáng)度增加幅度明顯減小。