大型空分设备冷箱基础用珠光砂混凝土配合比试验研究

郭高峰 杨 燕 周 州 郑 奇

1 河南省建筑科学研究院有限公司（450053） 2 中铁四局集团第一工程有限公司（230000）

0 前言

大型空分设备是医药、金属冶金、石油化工、煤化工等行业的关键设备，由于冷箱的水平度要求极高，设备在运行中随时可能出现深冷液体（液态气体，低于-200 ℃）泄露的现象。 普通混凝土在这种环境下容易出现冻裂失效， 进而导致基础结构倾斜，甚至引发二次事故。鉴于此，空分设备冷箱基础顶面须设置一层隔冷性能较好的保护层，即珠光砂混凝土隔冷层[1]。作为隔冷层的珠光砂混凝土，其自身的强度和导热系数能否满足环境和设计要求，是冷箱基础施工的关键。 如同其他轻集料混凝土，珠光砂混凝土的强度和导热系数是两个相互制约的指标，如何配置较合理的、满足较高设计要求的珠光砂混凝土成为整个空分设备冷箱基础施工的技术关键[2]。文章结合工作实例，对珠光砂混凝土配合比进行了试验研究，对空分设备基础隔冷层的施工提供了一些技术指导。

1 试验原材料

水泥： 河南省新乡市某水泥厂，P·O 42.5 等级水泥；珠光砂：河北省某保温材料有限公司，容重110～120 kg/m3；砂：河南省鲁山市机制砂（中砂）；外加剂：河南省新乡市某外加剂有限公司；拌和用水：洁净的自来水。

2 试验步骤与方法

珠光砂混凝土采用20 L 砂浆搅拌机拌和，中间不停歇一次搅拌均匀。 成型试样时，采用抹子和平铲轻轻拍实搓平，然后表面覆盖带模放入20 ℃±5 ℃养护室养护，24 h 后拆模。

试样制作： 抗压强度试样 （100 mm×100 mm×100 mm）和 28 d 导热系数试样（300 mm×300 mm×30 mm）在脱模后，放入 20 ℃±2 ℃、相对湿度 95%以上的标准养护室中养护到相应龄期；

抗压强度试验：采用GB/T 50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》；

导热系数试验：采用GB/T 10294—2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》。

3 试验结果分析

工作案例中，设计要求珠光砂混凝土强度等级不小于C10，导热系数不大于0.232 5 W/m·K。 由于设计强度等级较高，且导热系数较低，因此进行了大量的试配试验，最终选择如下配合比进行分析，见表1。

表1 珠光砂混凝土配合比

配比1 和配比2 的强度和导热系数试验结果见表2。

表2 不同配比的珠光砂混凝土试验结果

由表2 可以看到，配比1、配比2 和配合比3 对应试样的抗压强度和导热系数均已满足前述设计要求。 随着配比中珠光砂掺量的增加，混凝土导热系数明显减小，这对珠光砂混凝土的隔冷是有利的。但其28 d 抗压强度也随之减小， 这对基础承载而言又是不利的。

由表1 和表2 数据可以看到，配比1、配比2 和配合比3 的水灰比基本相同且骨料总量基本接近，但二者在7 d 和28 d 抗压强度方面却表现出了明显的差异，可见珠光砂混凝土的强度除了受常规水灰比因素的影响外，轻集料珠光砂的掺量对强度影响也是非常明显的。 除上述外，表2 试验结果中随着珠光砂掺量的增加，珠光砂混凝土后期强度增加幅度明显减小，这是由于珠光砂自身强度较水泥砂浆强度低，珠光砂掺量的增加，增加了混凝土整体的薄弱点，使得后期砂浆强度的增加对整体混凝土强度的提升作用减小。

4 结语

通过研究不同配比的珠光砂混凝土性能，发现在骨料总量基本相同、 水灰比基本一样的条件下，珠光砂的掺量对混凝土的强度和导热系数影响非常明显，且随着珠光砂掺量的增加，珠光砂混凝土后期强度增加幅度明显减小。