大型空分設備冷箱基礎用珠光砂混凝土配合比試驗研究

郭高峰 楊 燕 周 州 鄭 奇

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

0 前言

大型空分設備是醫藥、金屬冶金、石油化工、煤化工等行業的關鍵設備，由于冷箱的水平度要求極高，設備在運行中隨時可能出現深冷液體（液態氣體，低于-200 ℃）泄露的現象。 普通混凝土在這種環境下容易出現凍裂失效， 進而導致基礎結構傾斜，甚至引發二次事故。鑒于此，空分設備冷箱基礎頂面須設置一層隔冷性能較好的保護層，即珠光砂混凝土隔冷層[1]。作為隔冷層的珠光砂混凝土，其自身的強度和導熱系數能否滿足環境和設計要求，是冷箱基礎施工的關鍵。 如同其他輕集料混凝土，珠光砂混凝土的強度和導熱系數是兩個相互制約的指標，如何配置較合理的、滿足較高設計要求的珠光砂混凝土成為整個空分設備冷箱基礎施工的技術關鍵[2]。文章結合工作實例，對珠光砂混凝土配合比進行了試驗研究，對空分設備基礎隔冷層的施工提供了一些技術指導。

1 試驗原材料

水泥： 河南省新鄉市某水泥廠，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：河南省魯山市機制砂（中砂）；外加劑：河南省新鄉市某外加劑有限公司；拌和用水：潔凈的自來水。

2 試驗步驟與方法

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

試樣制作： 抗壓強度試樣 （100 mm×100 mm×100 mm）和 28 d 導熱系數試樣（300 mm×300 mm×30 mm）在脫模后，放入 20 ℃±2 ℃、相對濕度 95%以上的標準養護室中養護到相應齡期；

抗壓強度試驗：采用GB/T 50081—2002《普通混凝土力學性能試驗方法標準》；

導熱系數試驗：采用GB/T 10294—2008《絕熱材料穩態熱阻及有關特性的測定防護熱板法》。

3 試驗結果分析

工作案例中，設計要求珠光砂混凝土強度等級不小于C10，導熱系數不大于0.232 5 W/m·K。 由于設計強度等級較高，且導熱系數較低，因此進行了大量的試配試驗，最終選擇如下配合比進行分析，見表1。

表1 珠光砂混凝土配合比

配比1 和配比2 的強度和導熱系數試驗結果見表2。

表2 不同配比的珠光砂混凝土試驗結果

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

由表1 和表2 數據可以看到，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 抗壓強度方面卻表現出了明顯的差異，可見珠光砂混凝土的強度除了受常規水灰比因素的影響外，輕集料珠光砂的摻量對強度影響也是非常明顯的。 除上述外，表2 試驗結果中隨著珠光砂摻量的增加，珠光砂混凝土后期強度增加幅度明顯減小，這是由于珠光砂自身強度較水泥砂漿強度低，珠光砂摻量的增加，增加了混凝土整體的薄弱點，使得后期砂漿強度的增加對整體混凝土強度的提升作用減小。

4 結語

通過研究不同配比的珠光砂混凝土性能，發現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度和導熱系數影響非常明顯，且隨著珠光砂摻量的增加，珠光砂混凝土后期強度增加幅度明顯減小。