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水泥窑用耐火材料的应用现状与发展 古城炉料新型水泥窑用耐火材料介绍 河南省新郑市古城冶金炉料厂坚持科技创新，依靠科技进步不断提升产品质量和档次，以满足各类大型水泥企业不断追求提高设备运转率、降低生产成本的内在需求，产品在市场上供不应求。2005年以来，厂内就瞄准了水泥企业的发展机遇，确立了依靠科技创新，走高端市场的发展思路，与国家级科研单位——洛阳耐火材料研究所、北京建筑科学研究院等国内知名科研院所建立起科研合作关系，对公司产品进行了全面优化和提升。古城牌耐火材料已形成六大系列60个品种，产品先后进入一些大型水泥企业。 为了不断提升古城牌耐火材料的内在品质，公司以国外先进指标为参照值，制订出高于国家标准的企业产品标准体系，并以此作为科研开发的方向和产品质量考核的标准。与此同时，公司科研人员联合有关专家，对各种耐火材料的上百种配方进行科学对比研究和性能测试，以提高产品使用效果。在原料选用上，公司坚持选用优质原料组织生产。这些措施的采用使古城牌耐火材料的防爆、耐磨及热稳定性能远远优于国家颁布的《水泥窑用耐火材料使用规范》所规定的指标。 第一部分 古城炉料现代机立窑节能型衬里技术与实践 机立窑水泥企业是中国水泥工业的特色，随着国家产业政策的调整，环保执法的力度加大，以及ISO新标准的实施，对立窑企业将是一个严竣的挑战，因此立窑企业只有加大科技投入力度，依靠合理的生产工艺、先进的生产设备、科学的管理方法，彻底的粉尘治理，才能够以低成本的投入，实现优质、高产低消耗（即各种生产指标、经济效益）达到现代化的水泥生产要求，立窑企业才有生存空间。 机立窑是我国建材工业中大量消耗能源的窑炉之一，节约能源显得十分重要。十几年来随着机械化立窑的不断发展，对优质耐火材料的需求也日益迫切，这种市场需求，有力地促进了我所在耐火材料方面的研究更进一步，并向优质高效、多品种、系列化发展，在提高质量、发展品种方面又取得了一定的成绩。至今在全国400多机立窑厂家使用实践表明，可降热耗15—20%，且改善操作工况，为高产优质创造良好的条件。 第一章：立窑窑衬的作用及机理 一 窑衬的作用 保护筒体 立窑是一个高温煅烧设备，料球在烧成带的煅烧温度达到1450℃，然而立窑筒体只是一个用一厘米厚的钢板卷制成的外壳，必须要求具有一定强度和密封性能的窑衬材料来保护它，共同承担来自窑内物料和气体的高温、高压、腐蚀、磨损作用，以完成物料在窑内的一系列物理化学变化过程。 减少热损失 每生产一吨熟料，需要消耗发热量为5500×18KJ/kg的实物煤146～200公斤，这其中真正用于熟料煅烧的用煤约80公斤，即：理论热耗仅占51%；另外，蒸发料球水分的热耗占8%、熟料带走5%、烟气带走2%，其余55%为包括“窑壁散热”在内的各种热损失。因此，窑衬材料的隔热保温对于立窑煅烧节能十分重要。 稳定热工制度 在立窑内，物料主要依靠自重作垂直向下运动，相互之间交叉换位较少，造成料球受热不均；加上窑体结构带来的先天不足，如：“边风过剩、中心通风不良”及窑壁散热损失等原因，使中部需要热量少、边部需要热量多，在立窑的同一断面上，煅烧所需要的热量是不一样的，一般情况下，边部比中部多需要（300～500）×18KJ/kg，这给生产工艺及煅烧操作带来难度。从传热角度考虑，优化窑衬材料、强化隔热保温效果、减少窑壁散热损失，是均衡立窑断面热力强度、稳定热工制度的最佳选择。 4．改善立窑煅烧状态 窑体内壁的形状由窑衬材料砌筑所决定，它直接影响着窑内风、料、煤的动态三平衡。上部预烧带的喇叭口角度、下部冷却带的倒喇叭口和倒阶梯形式，对控制立窑煅烧过程中的加料速度、上火速度、卸料速度三平衡至关重要。它不仅引导边风向窑中心移动、强化中心通风，而且在冷却带逐步扩大物料之间的空隙率，减小通风阻力、预热底风、改善熟料质量；近年来研制的新型节能窑衬材料，配套合理、热阻增大，还可以适当减薄立窑衬里厚度，在窑体规格不变的情况下，扩大窑内有效容积，提高单机生产能力及熟料台时产量。 二 立窑对窑衬材料的要求 常用的窑衬材料实际上是由三部分组成：耐火材料、隔热保温材料和胶结材料。 耐火材料 ①抗高温热力损失：耐火度不低于1580℃的无机非金属材料及制品称之为耐火材料。在窑内高温作用下，不软化、不溶化；在正常或不正常的情况下，都能保持一定的结构强度和体积密度的稳定性。这种耐火材料砌筑的窑体衬里，才能维持正常的操作和生产。 ②抗酸碱化学侵蚀：物料在窑内的煅烧过程，要经过一系列各种复杂的物理化学反应，不同部位产生的酸性气体或碱性熔渣都会侵蚀窑衬。尤其是烧成带，反应物料在高温下出现液相，对耐火材料的化学侵蚀作用更为强烈。因此要求材料不能参与化学反应，不出现粘料现象。 ③抗物料运动磨损：立窑煅烧过程中，物料从由上到下、从低温到高温、再到低温不停地运动。窑体内壁的衬里始终经受着物料的运动磨损，尤其是煅烧后形成的熟料磨琢性较强，对衬里的磨损更为严重。因此，砌筑在窑体内壁的耐火材料必须具备较强的抗磨能力。 ④规范的外形尺寸：耐火材料的砌筑质量对立窑煅烧过程有着重要影响。立窑内壁不圆，煅烧时容易引起“偏火”现象；砖面不平、接触不紧密，在窑内底火位置不稳定时，由于热震现象会发生衬里松动，降低使用寿命和窑体热损失增加等等。因此，耐火砖的形状和外形尺寸一定要规范和准确，这是保证砌筑质量最基本的条件。 GC-75高强耐磨砖 100mm 本产品采用多种规格的高铝熟料，并加入复合铝系超微粉和纳米级的硅微粉，使成品砖中氧化铝的含量达到75%以上，进一步提高了产品的抗侵蚀能力，延长了耐磨砖的使用寿命，使用时间达到一年以上，最高可达两年。 性 能 performance SA 化 学 成 份chemical composition Al2O3， % ≥75 Fe2O3， % ≤2 CaO， % ≤6 耐压强度 MPa cold crushing strength ≥70 体积密度 g/cm3 bulk density ≥6 2MPa荷重软化开始温度 不低于 ℃ 2MPa soften temperature under load ≥℃ ≥1350 耐火度 ℃ refractoriness ℃ ≥1780 隔热保温材料 ①导热系数小：传递热量能力大小的物理量称之为导热系数。金属导热系数大于非金属、液体导热系数大于气体；数值越大，传热能力越强，反过来说：隔热能力越差。在固体材料中，一般把导热系数最小的（≤22W/m·℃）非金属材料称之为隔热材料。这些材料气孔多、分布均匀、容积密度小，隔热保温性能好。 ②热稳定性好：隔热材料的使用温度低于耐火材料，一般在1100℃以下。在使用温度范围内，要求长期工作不变质、不损坏、不腐蚀立窑筒体；材料中可燃物、有机物、含水量极少。 ③具有一定的强度和可塑性：隔热保温层一般设置在耐火砖与筒体之间，需要满足施工要求，并能承受一定的外力作用；除隔热保温制品之外，在其余空间还要用不定型的浇注料，来胶结成一个保温的整体。 （1）GC-FB复合砖 120mm 本产品无毒、无害、无污染、无刺激、防水、不可燃。容量轻，导热系数小，保温绝热性能良好，物理性能稳定，不老化，施工快捷，可随意弯曲裁剪。也是大型机立窑的必需材料。 理化名称 physical &chemical name 单位 unit 指标和数值 index & date Al2O3+SiO2 ≥ % 96 Al2O3 ≥ % 50 Fe2O3 ≤ % 2 K2O+Ma2O ≤ % 5 工作温度 ≥ service temperature ℃ 1000—1200 渣球含量(>25mm) ≤ slag content (>25mm) ≤ % 5 线收缩1150℃×6h ≤ linear shrinkage 1150℃×6h ≤ % 4 含水量 ≤ water content ≤ % 5 容量 volume density Kg/m3 100—150 （2）GC-QZ多孔保温砖 180mm 本产品是采用轻质骨料和耐火粉料混合制作，具有多孔结构的保温砖，导热系数降低到小于等于4 W/（k），筒体高温带外部的温度小于等于45℃，保温性能更好，热能损失更少，节省了能源。因而达到整体密实的保温效果。 理化名称 physical & chemical name 单位 unit 指标和数值 index and date 常温耐压强度 > cold crushing strength > MPa 3 重烧线变化 不小于2%的试验温度 test temperature of linear change on reheating， ≥2% ℃ 1350 导热系数 coefficient of thermal conductivity w/(m·k) 50 建议使用温度 suggested service temperature ℃ 1200 体积密度 < bulk density < ㎏/m3 1000 （3）GC-135高强高温浇注料 220mm 本产品常温、中温强度高，具有很高的抗高温气流冲刷及耐磨损性能，热震稳定性好，高温体积微膨胀，有效保证窑炉衬底的气密性。 理化名称 physical & chemical name 单位 unit 指标和数值 index & date 耐压强度 crushing strength 常温 room temperature MPa 5 110℃ MPa 8 1000℃ MPa 4 线收缩1000℃×2h linear shrikage % ±3 导热系数 coefficient of thermal conductivity W/(m·k) 42 耐火度 refractoriness ℃ 1200 建议使用温度 suggested sercive temperature ℃ 1000 体积密度 bulk density ㎏/m3 2300 （4）GC-QZ陶粒隔热砖 300mm 本产品由轻质粘土陶粒，经高温烧制而成，具有轻质、隔热、隔音、高强、导热系数低、耐火、耐腐蚀、耐磨和抗震性好的特点。 理化名称 physical & chemical name 单位 unit 指标和数值 index and date 耐压强度 crushing strength 常温 room temperature MPa 19 110℃ MPa 5 1000℃ MPa 16 线收缩1000℃×2h linear shrinkage % ±5 导热系数 coefficient of thermal conductivity W/(m·k) 42 耐火度 refractoriness ℃ 1000 建议使用温度 suggested temperature ℃ 900 体积密度 bulk density ㎏/m3 1000 胶结材料 在砌筑耐火砖和保温砖的时候，需要化学成分与物理性能与砖接近的结合剂，来填充砖缝、使衬里形成一个严密的整体，这就是胶结材料。俗称：耐火泥（或称火泥）。它是由粉状耐火物料和结合剂组成的一种不定形耐火材料。按火泥的材质可分为粘土质，高铝质，硅质和镁质火泥，其粒度根据使用要求常控制在1毫米以下。选用时，除注意必须与所砌材料性质一致（或相当）之外，还要求它必须具备粘结力强、施工性能好、耐酸碱腐蚀、耐冲刷磨损和必要的耐火度；同时，不能因干燥和烧成引起的膨胀或收缩而造成砖缝开裂。 MF－170涂料（抹面料） 理 化 名 称 physical & chemical name 单 位 unit 指 标 及 数 值 Index and date 适用温度 Suggested temperature ℃ -40—800 浆体密度 Slurry density g/m3 600—700 容重 volume density kg/m3 180—220 导热系数 Coefficient of thermal conductivity w/(m·k) ＜052 体积收缩率 volumetric shrinkage % ＜15 抗压强度 Compressive strength MPa ＞100 粘结强度 adhesive strength MPa ＞25 产品特点 Product specification 1、 产品无毒、无害、无污染、无刺激、防水、不可燃。 1， nonpoisonous， harmless， non-pollution， waterproof， 2、粘结度高、收缩率小、用料省、不开裂、无施工缝隙、整体性好、中高温隔热效果优越。 2、high adhesive strength， little shrinkage， material saving， non-construction crack， good integral performance， superior heat insulating 第二章：立窑衬里节能技术的优化进程—新型窑衬材料的发展 立窑衬里材料的配套选用和砌筑质量，直接影响到立窑煅烧的产、质量，以及能耗和安全生产，这一点早已被人们所共识。上个世纪，立窑一直是我国水泥生产的主体，从70年代起，国家曾经投入一定数量的人力、物力和资金，进行了一系列的科学研究和工业试验。提出了一些办法和措施，并在生产中也曾经取得过一定的效果，但应用周期不长。主要原因之一是：“生产工艺变化较多、材料质量改进不足”。 九十年代后期，国、内外材料科学研究水平的提高，尤其是冶金行业的技术进步，促进了耐火材料行业的高速发展。许多新型耐火材料、隔热保温材料相继出现，其品质指标、使用性能，都上升到一个新的台阶。它带动了水泥行业的窑衬材料应用技术研究，相关部门也自动地由单一的熟料煅烧工艺研究，转变为衬里材料的品质、性能、配套、优化研究。 磷酸盐结合高铝质耐火砖简称为：磷酸盐砖。目前被公认为是水泥窑炉优质耐火、耐磨衬里之一。磷酸盐砖近于中性砖，无论是在氧化气氛、还是还原气氛，都不会影响使用强度。在1500℃以下，磷酸盐砖的化学稳定性非常好、在高温下，热稳定性也非常好，具有良好的抗冲击、抗磨损能力；实践证明，作为立窑高温带衬里，比高铝砖使用寿命长1～2倍。一般情况下，用于立窑喇叭口的磷酸盐砖寿命为5～2年、用于烧成带的寿命为3～4年。 磷酸盐砖以高铝矾土熟料为骨料和细粉，其吸水率为4%，体积密度12g/cm3；根据制品的使用条件，适当加入石墨粉、工业硅等，以磷酸或磷酸铝为结合剂，采用半干法成型，在400～600℃热处理，化学结合成为高铝质耐火制品。该耐火制品按结合剂不同分为： （1）磷酸盐结合高铝质砖（简称：磷酸盐砖）。代号P，锁缝砖代号PC。结合剂为磷酸溶液、浓度5%～50%； （2）磷酸铝结合高铝质耐磨砖（简称：耐磨砖）。代号PA。结合剂为工业氢氧化铝、工业磷酸配成的磷酸铝溶液。耐磨砖的耐磨性优于磷酸盐砖，因此在有条件的情况下，立窑衬里应优选耐磨砖。 用于立窑衬里的保温材料，除了要求导热系数小（热阻大）之外，还要看其使用温度能否达到900℃以上，否则保温层非常容易粉化，失去应有的强度和隔热性能。选择导热系数低于05w/m℃的硅酸钙隔热板与硅酸铝板、空心球浇注料等配套的保温层，能够使保温层整体化、延长服务年限，同时，厚度最薄、隔热效果最好。基本达到窑内中、边部物料温度差不大于50℃、烧成带窑体外壁温度低于45℃。最简单、最直观的感觉就是在现场去触摸窑体烧成带外壁，不感觉烫手。这样的工作状态，就给立窑煅烧热工制度稳定、实现优质、节能、高产，创造了有利条件。 第三章、新型窑衬材料的技术经济分析 河南省新郑市古城冶金炉料厂，多年来与科研院校合作，为耐火、保温材料的研制、开发，进行了大量工作。尤其是对水泥立窑节能衬里的材质优化、应用配套，为用户之急所急、为用户之想所想，取得了显著效果，赢得了赞誉。厂内提出“快乐来自为人着想、成功在于以诚相待”的服务宗旨，2004年获得“全国建材行业诚信、维权标兵企业”、“全国耐火材料行业领军企业放心品牌”的光荣称号。 在立窑煅烧过程中，影响产、质量及能耗的因素很多，一般可归纳为三大类：工艺因素、机械因素和操作因素。工艺因素如：配料方案、生料合格率、易烧性、煤质与配热、成球质量等；机械因素包括：窑体结构、加料装置、卸料篦子、通风除尘等；操作因素是指：煅烧方法、热工制度、控制手段、岗位工技术水平等等。一个生产多年的立窑水泥厂，在这诸多的影响因素中，采用“立窑节能衬里配套技术”，见效最快、受益最明显。因为仅“减少热损失和保温层减薄”这两点带来的经济效益，就十分可观。 中国水泥协会立窑研究会提出“现代立窑八个基本条件”后，各地立窑企业纷纷采用二十项适用技术，进行节能挖潜技术改造。河南省新郑市古城冶金炉料厂参与的就有许多家，他们原来的熟料热耗都在（1000～1100）×18 KJ/kg左右，改造后都达到900×18 KJ/kg以下，窑体外壁温度也能触摸不烫手。根据国内建材研究院校热工检测部门，对立窑热工标定的统计数据表明，立窑烧成带窑壁温度降低1℃，窑内熟料热耗可降低10～15KJ/kg。这些厂普遍都降低30℃以上，窑内熟料热耗一般降低（100～200）×18KJ/kg，相当于每生产一吨熟料可节省实物煤（发热量为5500×18KJ/kg）18～36公斤。一台年产十万吨熟料的立窑，每年就可以节煤1800～3600吨，折合当前的国内平均价格（400元/吨煤）节支人民币72～144万元。 采用新型耐火、隔热保温材料配套的窑体衬里，尽管材料价格有所增加，但整体用量减少，因此与传统材料相比，窑衬总投资基本持平。由于窑衬的厚度减薄，断面直径增加15～2米，窑内煅烧容积增大，熟料台时产量一般可提高1～2吨，每年、每台立窑熟料增产8～6万吨，折合人民币增收100～200万元。 其它效益，如：改善通风质量后，风机阻力减小的节电效益；断面热力强度改善，提高熟料质量的效益；延长窑衬材料使用寿命，降低维修费用的效益等等，在此就不一一列举。该新型节能窑衬已列入《立窑水泥企业技术进步指南》中的二十项适用技术，科学性、先进性、实用性和可操作性，已被上百家立窑企业所证实和共享，必将为立窑企业在竞争中求生存、求效益，开劈一条新的途径。 第四章、环保节能的新型机械化立窑 老式水泥立窑在我国经济快速发展时期是做出重大贡献的，但随着现代化大型，新型干法回转窑的快速发展立窑水泥退出数量上的主体地位，已成为我国水泥工业发展的历史必然。但作为中小水泥企业主体的立窑企业，在相当长的一段时期内，依然是我国水泥工业的重要组成部分，特别是经济相对落后的中西部地区更是不可忽视的。这些相对规模较小的水泥企业的合理布局，能缩短水泥运输距离，并且能充分利用中、小型石灰石矿山资源，这些都能起到较好的作用。所以不加区别的一律全世界人民部淘汰的做法是不可取的，但如果不加改造，落后的立窑企业也缺乏竞争能力，也将被淘汰出局，唯一方法是加快技术改造到节能环保效果的现代化新型机械化立窑。 表 国内不同型先进技术经济指标对比 窑 型 熟料质量 MPa 熟料热耗 Kcal/k（X18KJ） 水泥综合电耗kWh/t 全员劳动产率 （t/人·a） 熟料吨投资 （元/吨） 新型干法 700t/d 53～60 900 120 700以上 280～350 1000t/d 53～60 850 110 1000以上 300～330 2000t/d 53～60 760 100 2000以上 230～260 4000t/d 53～60 740 95 4000以上 260～280 湿法 53～60 1400 100 600左右 湿磨干烧 53～60 900 110 1000以上 100～150 （改造） 现代立窑窑 1000t/d 53～60 850 70 1000以上 100～120 JT型立窑1000t/d 55～60 800 60 2000以上 100左右 二十世纪九十年代后期，由于环保、节能的要求国内外对材料学的研究加大了力度，各种新型优质的耐火材料、保温、隔热材料相继出现。其品质指标与使用性能都上升到了一个崭新的高度，圣奥耐火材料有限公司一直致力于开发新型优质的节能型立窑衬里，经过多年的研究、开发、推广使用，形成了相当规模的市场，在全国水泥立窑生产企业用户已突破了3000家，并参与了多家企业的节能挖潜技术改造，取得了非常好的效果。 机立窑节能型衬里是一种高效、新型的水泥立窑窑衬，采用该窑衬一般要依据水泥立窑的设备和工艺条件进行砖型设计和热能设计，并涉及窑衬配套施工方法、水泥生料成分及其配料量的控制等多项技术。 该技术的综合效果显著、投资少、见效快、实用性强，已成功地应用于多项机立窑综合节能改造工程，经几百台各种规格的立窑采用，均取得良好效果。根据各应用厂的使用报告的综合反映和热工测试报告，可心充分肯定节能型窑衬具有以下功能： ①降低熟料热耗，节能显著； ②降低窑体表面温度； ③增加立窑台时产量； ④提高熟料质量。 ⑤结构稳定可靠，保温效果持久，使用寿命长。 为了提高熟料台时产量而扩径。窑径的扩大通常是通过减薄耐火砖的厚度来达到的。为了保证扩径后立窑的表面温度及表面散热损失不致提高，则更有必要采用节能型配套耐火材料，使窑体表面温度及散热损失大大降低，窑内边壁温度提高，断面温度场梯度趋于平衡，进而改善煅烧情况。 军事机械界里有一条来复线原理，在现代枪炮膛内刻上了一条螺旋形纹路，就是来复线，子弹沿着这条来复线的轨迹高速旋转飞出枪膛，这就是现代枪支先进的设计理念。我们利用来复线原理将现代立窑节能型耐火材料衬里有意识地砌筑成类似的结构，可以使窑面的通风均匀和均衡，中风得到了加强与改善，从而大大降低废气中一氧化碳量，避免过高的化学不完全燃烧损失。大大降低热耗，提高产量。 本厂参与多家企业节能挖潜技术改造直径5～8m立窑；实现立窑中边部截面温度≤50℃，筒体高温带外部温度≤45℃，熟料台时产量增加10～15%（8立窑产量≥25 t/h），28天抗压强度≥56MPa，热耗≤850kcal/kg。 第二部 河南省新郑市古城冶金炉料厂开发水泥回转窑用新型耐火材料 第一章 回转窑烧成带用砖的开发 我们针对大型回转窑烧成带和过渡带温度高，熟料出窑温度可达1400℃，这就要求耐火材料具备良好的耐高温性能和抗热震性能；大型回转窑直径大、转速高，是传统窑炉转速的3-4倍，为适应窑衬极大的热应力和机械应力，要求耐火材料具有足够的强度和稳定性；碱性和其他化学物质，包括R2O、Cr、SO2，随着窑温的升高会形成液相侵入砖体内部，形成变质层，使砖体结构变脆，失去韧性，导致剥落；因此要求耐火砖必须具备低气孔率和高纯化；为提高窑炉使用寿命，要求碱性砖在化学成分配比上要满足挂窑皮的性能，开发了一种具有自主知识产权的新产品古城牌特种低铬尖晶石砖，在这里我们引入了一种“活性尖晶石”的概念，由于Fe2+离子扩散到基质中的过程，使得在铁铝晶体石颗粒中有过剩的氧化铝。而且。Mg2+离子也部分扩散到铁铝晶石颗粒中。扩散进来的镁离子和来自铁铝晶石中过剩的氧化铝反应，形成直接结合的尖晶石。这种反应产生了额外的体积膨胀，所以产生了额外的弹性。由于连续的铁离子和镁离子的扩散，这种活性尖晶石的弹性效果在整个过程中（活性尖晶石）会一直保持着。这种砖特点是：一是利用了尖晶石优良的高温性能，通过人工合成原料，高压成型，高温烧结，产品具有强度高、高温性能好的特点，成功解决了耐火材料强度和热震性能之间的矛盾。二是尖晶石含量高，气孔率低，抗水泥熟料和碱性侵蚀能力强。三是产品的高温韧性好，可避免因温度变化而出现的脆性炸裂。四是产品中含铬量很低（Cr2O3<5%），是一种相对环保的产品。五是该产品生产采用国际控制标准，外型尺寸误差小，可满足大型窑炉的砌筑要求。 第二章 耐火浇注料的应用现状与发展 在我国，耐火浇注料在水泥窑上的应用，已经有很长时间的历史，但是许多水泥企业仍然寻找不到合适的耐火浇注料。耐火浇注料的质量及相关服务仍然是困扰水泥企业的难题之一，而与此同时，许多水泥生产企业对耐火浇注料仍然缺乏足够的了解。困而认真地分析、解决存在的问题，毫无疑问需要耐火浇注料生产企业与水泥生产企业共同的努力。作为耐火浇注料研究与生产服务企业，自我完善、自我发展是我们应对竞争的惟一手段，同时，我们愿意与业内及相关领域内的有识之士共同探讨这些问题，期待能够达成共识，使耐火浇注料在新型干法水泥上的应用不断完善、发展。当前影响耐火浇注料在水泥窑上应用的主要问题有以下几个 1耐火浇注料种类繁多、市场混乱 随着国内新型干法水泥的迅猛发展，耐火浇注料生产企业日益增多。近几年，国外的供应商也开始进入国内市场，竞争日益激烈。激烈的竞争一方面促进了一些供应商不断地提高产品质量与服务质量，另一方面也出现了不正当竞争、低价竞争等不良现象，尤其出现了让许多供应商和用户十分头疼的市场混乱情况。水泥生产企业在采购耐火浇注料时，由于不同供应商的产品名称、牌号、材质、价格及寿命有着极大的差异，往往很难做出正确的选择。 更多请详见下列网站 
毕业论文～大体积混凝土施工 班级： 学号： 姓名：目录一、施工方案的合理选择……………………………………………………1二、连续浇捣混凝土时在拌合及运输方面应采取的措施……………………………2三、在施工过程中钢筋工程及模板工程的质量控制………………………………2四、外加剂的合理选择………………………………………………………………6五高温条件下的混凝土浇筑质量……………………………………………………6大体积混凝土施工中的质量控制摘要：大体积混凝土的施工技术要求较高，特别在施工中要防止混凝土因水泥水化热引起的温度差产生温度应力裂缝。因此需要从材料选择上、技术措施等有关环节做好充分的准备工作，才能保证大体积混凝土顺利施工。 关键词：大体积混凝土 施工方案 高温条件 钢筋模板一、施工浇筑方案的选择:大体积混凝土的施工技术要求比较高，特别在施工中要防止混凝土因水泥水化热引起的温度差产生温度应力裂缝。因此需要从材料选择上、技术措施等有关环节做好充分的准备工作，才能保证大体积混凝土顺利施工。1、 材料选择本工程采用商品混凝土浇筑。对主要材料要求如下：（1）水泥：考虑普通水泥水化热较高，特别是应用到大体积混凝土中，大量水泥水化热不易散发，在混凝土内部温度过高，与混凝土表面产生较大的温度差，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。当表面拉应力超过早期混凝土抗拉强度时就会产生温度裂缝，因此确定采用水化热比较低的矿渣硅酸盐水泥，标号为525#，通过掺加合适的外加剂可以改善混凝土的性能，提高混凝土的抗渗能力。（2）粗骨料：采用碎石，粒径5-25mm，含泥量不大于1%。选用粒径较大、级配良好的石子配制的混凝土，和易性较好，抗压强度较高，同时可以减少用水量及水泥用量，从而使水泥水化热减少，降低混凝土温升。（3）细骨料：采用中砂，平均粒径大于5mm，含泥量不大于5%。选用平均粒径较大的中、粗砂拌制的混凝土比采用细砂拌制的混凝土可减少用水量10%左右，同时相应减少水泥用量，使水泥水化热减少，降低混凝土温升，并可减少混凝土收缩。（4）粉煤灰：由于混凝土的浇筑方式为泵送，为了改善混凝土的和易性便于泵送，考虑掺加适量的粉煤灰。按照规范要求，采用矿渣硅酸盐水泥拌制大体积粉煤灰混凝土时，其粉煤灰取代水泥的最大限量为25%。粉煤灰对水化热、改善混凝土和易性有利，但掺加粉煤灰的混凝土早期极限抗拉值均有所降低，对混凝土抗渗抗裂不利，因此粉煤灰的掺量控制在10以内，采用外掺法，即不减少配合比中的水泥用量。按配合比要求计算出每立方米混凝土所掺加粉煤灰量。。2、混凝土配合比（1）混凝土采用搅拌站供应的商品混凝土，因此要求混凝土搅拌站根据现场提出的技术要求，提前做好混凝土试配。（2）混凝土配合比应提高试配确定。按照国家现行《混凝土结构工程施工及验收规范》、《普通混凝土配合比设计规程》及《粉煤灰混凝土应用技术规范》中的有关技术要求进行设计。（3）粉煤灰采用外掺法时仅在砂料中扣除同体积的砂量。另外应考虑到水泥的供应情况，以满足施工的要求。二、连续浇捣混凝土时在拌合及运输方面应采取的措施1、混凝土浇筑（1）混凝土采用商品混凝土，用混凝土运输车运到现场，每区采用2台混凝土输送泵送筑。（2）混凝土浇筑时应采用“分区定点、一个坡度、循序推进、一次到顶”的浇筑工艺。钢筋泵车布料杆的长度，划定浇筑区域，每台泵车负责本区域混凝土浇筑。浇筑时先在一个部位进行，直至达到设计标高，混凝土形成扇形向前流动，然后在其坡面上连续浇筑，循序推进。这种浇筑方法能较好的适应泵送工艺，使每车混凝土都浇筑在前一车混凝土形成的坡面上，确保每层混凝土之间的浇筑间歇时间不超过规定的时间。同时可解决频繁移动泵管的间题，也便于浇筑完的部位进行覆盖和保温。（3）混凝土浇筑时在每台泵车的出灰口处配置1～2台振捣器，因为混凝土的坍落度比较大，在5米厚的底板内可斜向流淌1米远左右，2台振捣器主要负责下部斜坡流淌处振捣密实，另外2～4台振捣器主要负责顶部混凝土振捣。（4）由于混凝土坍落度比较大，会在表面钢筋下部产生水分，或在表层钢筋上部的混凝土产生细小裂缝。为了防止出现这种裂缝，在混凝土初凝前和混凝土预沉后采取二次抹面压实措施。（5）现场按每浇筑100立方米（或一个台班）制作3组试块，1组压7d强度，1组压28d强度归技术档案资料用;l组作仍14d强度备用。三、在施工过程中钢筋工程及模板工程的质量控制根据平面控制网，在防水保护层上放出轴线和基础墙、柱位置线；每跨至少两点用红油漆标注。顶板混凝土浇筑完成，支设竖向模板前，在板上放出该层平面控制轴线。待竖向钢筋绑扎完成后，在每层竖向筋上部标出标高控制点。1、机具准备1)、剥肋滚压直螺纹机械连接机具由该项技术提供单位配备。高峰期钢筋施工时至少保证5台钢筋剥肋滚压直螺纹机，其技术参数如下表示：设备型号 GHG40型滚丝头型号 40型可加工范围 16～40整机质量(kg) 5902)限位挡铁：对钢筋的夹持位置进行限位，型号划分与钢筋规格相同。3)螺纹环规：用于检验钢筋丝头的专用量具。4)力矩扳手力矩扳手精度为±5%5)辅助机具砂轮切割机：用于钢筋端面整平用于检验钢筋丝头的专用量具6)、钢筋焊接机具电焊机、控制箱、焊接夹具、焊剂罐等焊接电流：焊接电源400～450A；施工手续现场钢筋工人员必须佩戴上岗证，焊工必须有岗位资格证(有效)参加钢筋机械接头加工人员必须进行技术培训，经考试合格后方可执证上岗。未经培训人员严禁操作设备。钢筋连接及锚固要求A竖向钢筋D≥18mm，采用电焊压力焊；横向D≥18mm采用机械连接；D＜18mm用搭接。B相关要求(1)钢筋锚固必须符合GB5001-2002的规定，提供参考值如表：名称部位 锚固长度 末端弯钩长度 d＜25 d≥25 基础DL 35d ≥10d底板 35d 40d ≥10d墙柱插筋 直接插至底板下表面 ≥10d(2)钢筋搭接长度必须符合GB50010-2002或按GB50204-2002附录B：纵向受力钢筋的最小搭接长度(3)机械连接接头按加工标准，见2D项所述钢筋的加工钢筋加工的形状、尺寸必须符合设计要求：A钢筋调直采用冷拉方法进行钢筋调直，I级钢筋冷拉率为4%，由于钢筋加工区场地有限，钢筋冷拉长度为27m，冷拉后为08m；钢筋冷拉采用两端地锚承力，标尺测伸长，并记录每根钢筋冷拉值。B钢筋弯曲1)钢筋弯钩或弯折：I级钢筋末端做180°弯钩，其圆弧弯曲直径5d(d为钢筋直径)，平直部分长度为3d；Ⅱ级钢筋做90°或135°弯折时，其弯曲直径为4d。2)箍筋末端的弯钩：I级钢筋弯钩的弯曲直径≥受力钢筋直径或箍筋直径的5倍，弯钩平直长度为箍筋直径的10倍，弯钩角度45°/135°。C焊接接头1)施焊前检查设备、电源，随时处于正常状态，严禁超荷工作；2)钢筋安装之前，焊接部位和电极钳口接触的(150mm区段)钢筋表面的锈斑、油污、杂物等，应清除干净，钢筋端部若有弯折、扭曲，应予以矫直或切除，但不得锤击矫直。3)选择焊接参数主要参数为：焊接电流，焊接电压和焊接通电时间(参见施工工艺标准)。焊剂应存放于干燥的库房内，防止受潮。如受潮，便用前须经250～300℃烘焙2小时，并进行记录。D机械连接 钢筋端面整平→剥肋滚压螺纹→丝头质量检查→带帽保护→丝头质量抽检→存放待用。操作要点钢筋端面平头：采用砂轮切割机平头(严禁气割)，保证钢筋端面与母材轴线垂直。剥肋滚压螺纹：使用钢筋滚压直螺纹机，将待加工钢筋加工成直螺纹；丝头质量检查：对加工的丝头进行质量检验(按以上丝头设计表)；带帽保护：用专用的钢筋丝头塑料保护帽进行保护，防止螺纹损伤；丝头定量抽检：项目部质检部组织自检，存放待用：按规格型号及类型进行分类码放。钢筋绑扎及安装(1) 底板、基础梁钢筋防水保护层上放线，基础标高放线→搭设梁脚手架→南北向梁上铁放置、绑扎→东西向梁上钢筋放置、绑扎→放南北向梁箍筋→放置三道柱箍→东西向板梁钢筋下铁放置、绑孔→南北向板梁下铁放置、绑扎→放置底板、基础梁垫块→拆除基础梁脚手架→调整基础梁位置→墙柱插筋放线→放置墙柱插筋并临时固定→放置三道墙体水平筋→底板上铁标高放线→放置马凳→南北向底板上铁放置、绑扎→东西向底板上铁放置、绑孔→调整、固定墙柱插筋。底板、基础梁钢筋排列顺序为：东西向筋上铁在上，下铁在下；南北向钢筋在东西向钢筋中间；若基础梁上下铁不只一排，东西向筋与南北向钢筋交错布置；底板钢筋的弯钩，下排均朝上，上排均朝下；钢筋网的绑扎：所有钢筋交错点均绑扎，而且必须牢固；同一水平直线上相邻绑扎成“八”字型，朝向混凝土内部，同一直线上相临绑扣露头部分朝向正反交错；箍筋接头(弯钩叠合处)沿受力方向错开布置，箍筋转角与受力筋交叉点均应扎牢，绑扎箍筋时绑扣相互间应呈“八”字形 本工程主要是防护墙及顶板的支模及混凝土的浇筑，要确保混凝土的密实度防止射线泄漏， 防护墙、顶板模板在施工中的稳定性做到不变形、胀板。其它辅助用房按常规工程施工方法便可。 ⑴ 模板安装及支撑工程 本工程防护墙厚度有5m 、5m，高度8m、3m，为了保证工程需要，采用支模方法如下:模板采用20mm 厚竹胶合板、横档用80× 80 枋木间距400mm，拉丝及内撑均用Ф 16钢螺丝两用/ 梅花状80 × 80m 一道作为墙体拉结、墙体高度在0 米以上拉丝间距可墙大至20 × 20m 一道，立档采用宽160mm 槽钢、间距600，经计算防护墙体的侧压力在高5 米以下为5T/m2，因此，斜支撑需用200mm 槽钢间距为1200。立柱水平拉杆用40 × 40 角钢、十字交叉拉结。同时，在墙体转角位置由于拉丝不能固定，立档及斜撑槽钢按外侧壁的间距加密一倍安装。 为保证F 轴防护墙外侧模板的平整、垂直，除了在墙体用钢螺栓拉结外，在地梁上预埋Ф 16a1200 钢筋，作水平拉结，防止斜撑滑移。 ⑵ 顶板模板有支撑 本工程的顶板厚度不同， 梁部X 机房厚500，60CO 机房1000、直加机房2500，经计算，直加机房顶板的最大荷载重是65800N/m 2， 因此， 对模板、杉木支撑的要求很高， 为保证其模板的稳定生刚性， 采用支模如下。 模板为20mm 竹胶合板，下用80 × 80 枋木拼密。 模枋条用工字钢1 2 # ， 固定在支顶上。 支顶用Ф 108 无缝钢管。间距800mm。顶板厚度为5 — 0 米的支撑，间距可增大到1 米。 为确保整体稳定性， 防护墙、枯板部分的模板均采用满堂红支顶一次成型，互成连整体 外加剂：设计无具体要求，通过分析比较及过去在其它工程上的使用经验，每立方米混凝土2kg，减水剂可降低水化热峰值，对混凝土收缩有补偿功能，可提高混凝土的抗裂性。具体外加剂的用量及使用性能，商品混凝土站在浇筑前应报告送达施工单位４外加剂的合理选择外加剂：设计无具体要求，通过分析比较及过去在其它工程上的使用经验，每立方米混凝土2kg，减水剂可降低水化热峰值，对混凝土收缩有补偿功能，可提高混凝土的抗裂性。具体外加剂的用量及使用性能，商品混凝土站在浇筑前应报告送达施工单位(1)选择水泥。选用杭州水泥厂水化热较低的＃425矿渣硅酸盐水泥。其早期的水化热与同龄期的普通硅酸盐水泥相比，3d的水化热约可低30%。 (2)掺加磨细粉煤灰。在每立方米混凝土中掺加粉煤灰75kg，改善了混凝土的粘聚性和可泵性 ，还可节约水泥50kg。根据有关试验资料表明，每立方米混凝土的水泥用量每增减10kg，其水化热引起混凝土的温度相应升降1～2℃，因此可使混凝土内部温度降低5～6℃。 (3)选用优质外加剂。为达到既能减水缓凝，又使坍落度损失小的要求，经比较，最后选用了上海产效果明显优于木钙的EA—2型缓凝减水剂，可减少拌和用水10%左右，相应也减少了水泥用量，降低了混凝土水化热。 (4)充分利用混凝土后期强度。实践证明，掺优质粉煤灰混凝土后期强度较高，在一定掺量范围内60d强度比29d约可增长20%左右。同时按《粉煤灰混凝土应用技术规范(GBJ 146— 90 )》，地下室内工程宜用60d龄期强度的规定。为了进一步控制温升，减少温度应力，根据结构实际承受荷载情况，征得设计单位同意，将原设计混凝土28d龄期C30改为60d龄期C30(即用28d龄期C25代替设计强度)，这样可使每立方米混凝土的水泥用量减少50kg，混凝土温度相应随之降低5～6℃。５高温条件下的混凝土浇筑质量１，考虑高温和远距离运送造机坍落度18±2cm， 水泥用量控制在370kg/3以下。由于降低水泥用量可降低混凝土温度16～18℃。 成的坍落度损失较大，取出 用原材料降温控制混凝土出机温度 根据由搅拌前混凝土原材料总热量与搅拌后混凝土总热量相等的原理，可求得混凝土的出机温度T，说明混凝土的出机温度与原材料的温度成正比，为此对原材料采取降温措施：①将堆场石子连续浇水，使其温度自浇水前的56℃降至浇水后的29℃ ，且可预先吸足水分，减少混凝土坍落度损失；②黄砂在钱塘江码头起水时，利用江水淋水冷却，使之降温。③虽混凝土中水的用量较少，但它的比热最大，故在搅拌混凝土用的3只贮水池内加入冰块，使水温由31℃降到24℃，总共用去冰块75t。这样一来，经计算出机温度T为8℃，37次实测的平均实测值2℃，送达现场的实测温度为60℃，从而使入模温度大为降低。 3 保持连续均衡供应控制混凝土浇筑温度 (1)为了紧密配合施工进度，确保混凝土的连续均匀供应，经过周密的计算和准备，安排南星桥和六堡两个搅拌站同时搅拌，配备了18辆3搅拌车和两只移动泵，在三天四夜里始终保持了稳定的供应强度，基本上做到了泵车不等搅拌车，搅拌车不等泵车，未发生过一次由于相互等待而造成堵泵现象。 (2)本工程基坑挖深7m，坑内实测最高气温达62℃，为避免太阳直接暴晒，温度过高，造成浇筑困难，采取在整个坑顶搭盖凉棚，并安设了通风散热设施，使坑内浇筑温度大幅度降低，接近自然气温，不仅控制了最高温升，而且改善了工人劳动条件，得以顺利浇筑。 3)为不使混凝土输送管道温度过高，在管道外壁四周用麻袋包裹，并在其上覆盖草包并反复淋水、降温。 (4)考虑混凝土的水平分层浇筑装拆管道过于频繁，施工组织工作难于实施，故采取斜面分层浇筑，错开层与层之间浇筑推进的时间以利下层混凝土散热，但上下层之间严格控制，不得超过混凝土初凝时间，不得出现施工“冷缝”。由于泵送混凝土的浆体较多，在浇筑平仓后用直尺刮平。约间隔1～2h，用木蟹打压两次，以免出现表面收水裂缝。4 加强混凝土保湿保温养护 混凝土抹压后，当人踩在上面无明显脚印时，随即用塑料薄膜覆盖严实，不使透风漏气、水分蒸发散失并带走热量。且在薄膜上盖两层草包保湿保温养护，以减少混凝土表面的热扩散 ， 延长散热时间，减少混凝土内外温差。经实测混凝土3天内表面温度在48～55℃之间，且很少发现混凝土表面有裂缝情况。 5 通过监控及时掌握混凝土温度动态变化 (1)温度监控的最终目的是为了掌握混凝土内部的实际最高温升值和混凝土中心至表面的温度梯度，保证规范要求的内部与表面的温差小于25℃及降温速率。 (2)温度是直接关系整个混凝土基础质量的关键。为了客观反映混凝土温度状况，进行原材料温度 、出机温度、入模温度、自然温度、覆盖养护温度、混凝土内部温度、棚内温度等7个项目的测试，便于及时调整温控措施。(3)主楼基础的混凝土温度按不同平面部位和深度共布置了25个测点(图1)，由专人负责连续测温一周，每间隔2h测一次，比规范规定每8h测2次的频度要大些。效果及结论 (1)混凝土强度按《混凝土强度检验与评定标准(GBJ 107-87)》进行了测试，有关结果 如表1，属合格。(2)由于采用了“双掺技术”(缓凝减水剂和磨细粉煤灰)，延缓了凝结时间，减少了坍落度损失，改善了混凝土和易性和可泵性。使得混凝土在高温、远距离运送条件下仍能顺利泵送 ，也未发生堵泵。 (3)混凝土出机温度和入模温度共实测37次，原材料温度测试20次，混凝土内外温度连续测一周，混凝土中心最高温度出现在浇注后的3～4d之间，与文献介绍的一致。内外温差仅为1 5℃，且低于规范规定不得大于25℃的要求。 (4)经各有关单位的严格检查和近年来的使用，未发现有害裂缝(仅表面有个别收水裂缝)。 混凝土密实平整光洁，无蜂窝麻面
