珠光砂混凝土在LNG 含氧煤層氣液化工程中應(yīng)用

宗 燕

(山西省第二建筑工程公司，山西太原 030031)

1 概述

本工程為山西贊揚(yáng)煤層氣有限公司20 000 t/年LNG含氧煤層氣液化工程。煤層氣是一種吸附在煤層中的可燃性氣體，主要成分是甲烷，在煤礦開采過程中必須提前將它抽排掉，否則就會(huì)對(duì)煤礦工人的生命帶來嚴(yán)重威脅，同時(shí)煤層氣也是一種寶貴的清潔能源和重要的化工原料。在采煤過程中抽放的瓦斯氣壓力較低，甲烷含量大約50%，采用一種低溫分離的專利技術(shù)把煤層氣中的甲烷和空氣分離開來，然后進(jìn)行提純?cè)賹⒚簩託膺M(jìn)行液化即液體煤層氣(LNG)，較好的解決了煤層氣的運(yùn)輸問題。

煤氣層和天然氣一樣主要成分是甲烷，甲烷的臨界溫度為190.7 K即大約是-82.5℃，如果壓力是一個(gè)大氣壓，其液化溫度則是-161.5℃，煤層氣液化只能在低溫下實(shí)現(xiàn)。冷箱及膨脹機(jī)以及吸附塔是煤層氣液化主要的核心設(shè)備，為了防止設(shè)備基礎(chǔ)發(fā)生凍脹破裂，冷箱及膨脹機(jī)基礎(chǔ)、吸附塔基礎(chǔ)混凝土要求抗凍等級(jí)不低于F50，抗?jié)B等級(jí)不低于P8，并且在這些設(shè)備基礎(chǔ)上部設(shè)有一層珠光砂混凝土，要求珠光砂混凝土一個(gè)月后抗壓強(qiáng)度不小于7.35 MPa，熱傳導(dǎo)率不大于0.23 W/(m·K)。

2 冷箱及膨脹機(jī)基礎(chǔ)、吸附塔基礎(chǔ)概況

1)冷箱及膨脹機(jī)基礎(chǔ)長34.4 m，寬22.9 m，高2.2 m，受力鋼筋采用HRB400鋼筋直徑14 mm雙層雙向?；A(chǔ)鋼筋保護(hù)層厚度50 mm，基礎(chǔ)墊層混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C15，基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度等級(jí)C25，抗凍等級(jí)F50，抗?jié)B等級(jí)P8。冷箱及膨脹機(jī)基礎(chǔ)沿南北方向設(shè)φ159×6通長鋼管6根，主要作用是進(jìn)行通風(fēng)。所有地腳螺栓均設(shè)預(yù)留孔，待設(shè)備就位后用高等級(jí)灌漿料灌實(shí)。

2)吸附塔設(shè)備基礎(chǔ)共計(jì)4個(gè)均為圓形，直徑10.32 m，高2.2 m，受力鋼筋采用HRB400鋼筋直徑14 mm雙層雙向，基礎(chǔ)鋼筋保護(hù)層厚度50 mm，基礎(chǔ)墊層混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C15，基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度等級(jí)C25，抗凍等級(jí)F50，抗?jié)B等級(jí)P8。所有地腳螺栓均預(yù)埋灌漿料灌實(shí)。吸附塔防雷接地最大沖擊電阻為30 Ω。

3 設(shè)備基礎(chǔ)珠光砂混凝土施工

3.1 珠光砂混凝土配合比設(shè)計(jì)

1)珠光砂又叫膨脹珍珠巖，它是由玻璃質(zhì)山巖經(jīng)破碎及高溫焙燒而成，呈白色圓珠狀松散顆粒，無毒、無味、不燃燒、不腐蝕，具有極低的導(dǎo)熱性和可靠的化學(xué)穩(wěn)定性，珠光砂的化學(xué)成分主要有SiO2含量75.42%，Al2O3含量14.26%，F(xiàn)e2O3含量1.01%。珠光砂混凝土亦稱膨脹珍珠巖混凝土，它是以珠光砂為主要骨料，普通水泥為膠結(jié)材料加入摻合料及外加劑拌制而成。

2)原材料的選擇:a.水泥優(yōu)先選用太原獅頭牌42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥;b.砂選用施工當(dāng)?shù)厮瓷埃嗔坎淮笥?%;c.珠光砂選用SCP-60型松散密度50 kg/m3，振實(shí)密度70 kg/m3，含水率不大于0.5 wt%，安息角度(堆積高度100 mm時(shí))33°～37°，導(dǎo)熱系數(shù)(常壓系數(shù)在77 K～310 K)為0.02 W/(m·K);d.外加劑為高效減水劑，采用FND可減水18%，其技術(shù)性能符合行業(yè)一等品以上的質(zhì)量要求;e.水為能引用的自來水。

3)通過容重法計(jì)算珠光砂混凝土的配合比。首先根據(jù)珠光砂混凝土拌合物和施工要求的和易性，選擇坍落度為50 mm～70 mm，水灰比為0.5～0.70，砂率在0.33～0.36進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，在確定配合比的過程中制作了10組不同配比的試塊，然后根據(jù)7 d齡期的抗壓強(qiáng)度結(jié)果及導(dǎo)熱系數(shù)的檢測(cè)，最終確定珠光砂混凝土的配合比如表1所示。

表1 配合比表

3.2 珠光砂混凝土施工方法

1)珠光砂在運(yùn)輸及存放中應(yīng)注意保護(hù)，防止擠壓、受潮。各種材料的計(jì)量，必須嚴(yán)格按照配合比稱量配料，水泥及外加劑誤差控制在±1%，珠光砂及砂誤差控制在±2%。

2)主要機(jī)具:滾筒式攪拌機(jī)攪拌;100 kg臺(tái)秤一臺(tái)，10 kg臺(tái)秤一臺(tái);坍落度筒;外加劑計(jì)量筒;試模;溫度計(jì);卷尺;鐵鍬;抹子;手推車。

3)珠光砂混凝土采用滾筒式攪拌機(jī)現(xiàn)場(chǎng)攪拌，投料順序:外加劑→水→水泥→珠光砂→水洗砂。即先將水和外加劑用計(jì)量器具按配合比稱出，將計(jì)量好的水、外加劑倒入滾筒內(nèi)攪拌35 s后，再將計(jì)量好的水泥倒入攪拌機(jī)內(nèi)進(jìn)行攪拌1 min～2 min至均勻，再加入計(jì)量好的珠光砂和水洗砂進(jìn)行攪拌1 min～2 min至均勻，可以用手握成團(tuán)不散并且只能擠出少量水泥漿即可出罐，出罐后用坍落度筒測(cè)試坍落度控制在50 mm～70 mm。出罐的珠光砂混凝土溫度應(yīng)在10℃以上，如達(dá)不到，需將水加熱，但水溫不能超過80℃。出罐的珠光砂混凝土要盡快施工，存放時(shí)間不要超過30 min。

4)珠光砂混凝土澆筑時(shí)不能采用普通混凝土那樣用振搗器振實(shí)，可用鐵鍬和木抹子輕輕拍實(shí)，用木抹子將表面搓平。澆筑厚度應(yīng)為設(shè)計(jì)厚度的140%，經(jīng)輕度壓實(shí)后可達(dá)設(shè)計(jì)要求的厚度。

5)珠光砂混凝土施工應(yīng)從一端起一次性連續(xù)澆筑完成，澆筑完成一晝夜后用濕草袋覆蓋在潮濕狀態(tài)下養(yǎng)護(hù)7 d，然后進(jìn)行風(fēng)干，最后再做上面的面層。

6)混凝土試塊留置28 d齡期及同條件養(yǎng)護(hù)試塊100 mm×100 mm×100 mm各兩組，28 d導(dǎo)熱系數(shù)試塊200 mm×200 mm×30 mm兩組。

4 珠光砂混凝土質(zhì)量要求

1)珠光砂混凝土的允許偏差及檢驗(yàn)方法見表2。

表2 珠光砂混凝土的允許偏差及檢驗(yàn)方法

2)珠光砂混凝土所使用的材料品種性能均應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，禁止使用過期水泥。

3)所有原材料均應(yīng)有出廠合格證，檢驗(yàn)報(bào)告及復(fù)試報(bào)告。

4)珠光砂混凝土拌合物應(yīng)嚴(yán)格按照配合比，以防止隨意加大坍落度。

5)珠光砂混凝土應(yīng)拌合均勻，分層均勻鋪設(shè)，適當(dāng)壓實(shí)避免漏壓、欠壓或者超壓。

6)表面應(yīng)平整，抗壓強(qiáng)度、導(dǎo)熱系數(shù)均應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

7)珠光砂混凝土強(qiáng)度達(dá)到4 MPa時(shí)方可上人。

8)上面一層防水細(xì)砂混凝土應(yīng)等珠光砂混凝土達(dá)到風(fēng)干濕度和空氣平衡后再進(jìn)行。

5 安全注意事項(xiàng)

1)所有參與施工的管理人員及操作工人在施工前都必須進(jìn)行安全技術(shù)交底。

2)攪拌機(jī)作業(yè)前應(yīng)進(jìn)行無負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，運(yùn)轉(zhuǎn)正常后再開機(jī)工作，應(yīng)有專用開關(guān)箱并裝有漏電保護(hù)器，停機(jī)時(shí)應(yīng)拉斷電閘。

3)珠光砂混凝土在拌制過程中應(yīng)保存好，防止大風(fēng)將其四處吹散。

4)現(xiàn)場(chǎng)施工做到工完場(chǎng)清，文明施工。

6 質(zhì)量記錄

1)珠光砂混凝土原材料合格證、質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告。

2)珠光砂混凝土配比通知單。

3)珠光砂混凝土坍落度檢查記錄。

4)隱蔽工程檢查記錄。

5)珠光砂混凝土抗壓、導(dǎo)熱系數(shù)試驗(yàn)報(bào)告。

6)珠光砂混凝土檢驗(yàn)批質(zhì)量驗(yàn)收記錄。