羅茨風機基礎施工控制研究

羅茨風機基礎施工控制研究

山東錦工有限公司是一家專業生產羅茨鼓風機、羅茨真空泵、回轉風機等機械設備公司，位于有“鐵匠之鄉”之稱的山東省章丘市相公鎮，近年來，錦工致力于新產品的研發，新產品雙油箱羅茨風機、水冷羅茨風機、油驅羅茨風機、低噪音羅茨風機，贏得了市場好評和認可。

在冶金行業中，大型高爐鼓風機是非常重要的復雜設備，具有永久性、隱蔽性、及不可修復性等特點，決定了高爐鼓風機工程必須質量優良、經久耐用。如何對羅茨風機的基礎施工控制達到質量最大化的效果，一直都是一項重要的內容。接著，我們就來對羅茨風機做一個基礎的認識以及其基礎施工中可能出現的問題和如何控制做出一個大體的研究。
一、 羅茨風機基本介紹
1.羅茨風機的定義
大型高爐鼓風機組是指為4000立方米以上大型高爐配備的動力供風設備，包括羅茨風機、自控系統、電控系統及驅動機等、羅茨風機風量可達到700-1000Nm3/min，驅動功率可達到30000-60000kW，羅茨鼓風機中壓縮機屬于高技術密集型透平機械，其中最重要的因素當屬可靠性，其次能耗、調節范圍、噪音等參數也是衡量其技術先進與否的關鍵。
2.羅茨風機的生產背景
隨著中國經濟建設中環保、節能戰略的推進，可持續發展戰略的實行，高爐大型化成為冶煉行業的發展方向。這就對大型高爐鼓風機國有化提出了緊迫要求。目前山東錦工羅茨風機從瑞士公司引進技術后不斷發展，已具備制造羅茨風機的能力，完全可以滿足大型高爐的要求。
而同時，隨著中國經濟的持續高速、穩定發展，中國的鋼鐵行業也進入了新一輪快速發展。寶鋼作為中國最具競爭力的鋼鐵企業之一，也通過新建項目及對現有設備進行挖潛擴大產能，提升競爭力。隨著GDP的持續、穩定增長，也面臨著日益嚴峻的環保形勢，出臺了一系列節能減排的強制性措施，其中最主要的就是高爐大修擴容。而隨著高爐的改造，也提高了對風量、壓力的需求。鼓風機作為高爐的主要設備，其出口的風量、風壓也隨之提高。這樣，安全問題也隨之產生，羅茨風機的基礎施工控制問題也就需要很好的解決方案。
3.羅茨風機基礎施工特點及方法
鼓風機基礎具有永久性、隱蔽性及不可修復性等特點，其結構形式為二層框架形式。正是因為其這些特點，決定了大型高爐鼓風機基礎施工必須質量優良、經久耐用。
為此，國內外很多羅茨風機的基礎施工都采用的是大體積混凝土一次澆注施工的方法。雖然這方法比較成熟，不過這同時也具有一些弊端。大體積混凝土的施工，往往由于水泥用量過大，沙石等材料配比不嚴密，水灰比大，澆注速度快等原因造成混凝圖裂縫，而裂縫的產生能嚴重影響到混凝土的質量和以后的使用功能，也對羅茨風機的安全提出了挑戰。而且還存在著工期長，過度使用造成人力物力資源的浪費。
二、羅茨風機基礎施工控制
1.羅茨風機基礎施工措施
羅茨風機基礎施工一般分為兩層，一層為基礎底板，一層為柱及框架梁板。基礎底板施工過程中底板一般為1.5m至3m厚，混凝土澆筑量大。應按照大體積混凝土施工措施進行施工。框架梁厚度一般大于1m，對于梁板的腳手架搭設等相關措施需要進行必要的計算。
2、羅茨風機基礎施工過程中應注意的問題
1）、對混凝土裂縫的解決方案
羅茨風機基礎施工中，混凝土裂縫是不可避免的，只能最大程度上去減少裂縫的數量和提高混凝土的質量，卻不能完全消除裂縫。其中裂縫的成因大概有幾個方面。
首先，混凝土的收縮引起收縮裂縫，主要因素是用水量和水泥用量，兩者越高，混凝土的收縮就越大，混凝土的逐漸散熱和硬化過程引起的收縮，會產生很大的收縮應力，如果應力超過當時的混凝土極限抗拉強度，就會產生裂縫。對于這種裂縫，要求在混凝土澆筑后要及時覆蓋及養護。
其次，混凝土內外部溫差過大也會產生裂縫。其主要影響因素是水泥水化熱引起的混凝土內外部溫差過大。尤其是大體積混凝土，更易產生此類裂縫。由于大體積混凝土結構一般要求一次性整體澆筑，澆筑后，水泥因為水化引起水化過熱，而混凝土體積大，熱量聚集在起內部不易散發，升溫顯著；而混凝土外部則散熱較快，形成較大的溫度差，使其內部產生壓應力，表面產生拉應力。此時，混凝土齡期短，抗拉強度很低。當表面產生的抗拉應力超過其極限抗拉強度時，就會產生裂縫。
對于混凝土裂縫的控制，可以從外部結構和內部原材料兩個方面加以控制。
外部結構而言，可以在混凝土基礎頂面和底面配置φ16@200鋼筋網來控制溫差裂縫。還可設置一道寬800mm的后澆帶來釋放溫度應力，確保基礎整體剛性連接較好，滿足結構應力需求。
內部原材料來說，可以選擇其他水化熱較低種類的水泥，如礦渣硅酸鹽水泥，有利于克服因溫度應力而產生的混凝土裂縫。還可以控制沙石的含泥量，提高混凝土的密實性、耐久性和抗裂性。也可以在混凝土中摻加標準粉煤灰來提高其抗滲性和耐久性，減少收縮；摻加適應比例的減水劑和引氣劑，大大減少大體積混凝土單位用水量和膠凝材料用量，改善其和易性降低水灰比，有助于提高混凝土的抗裂性能；同時在其中摻加微膨脹劑，補償收縮及減少溫度應力。
施工過程中的控制
對于以上對混凝土裂縫的控制并不都是萬全之策，同時還需要在基礎施工過程中達到很好的控制。
由于羅茨風機基礎表面積較大體積基礎要大很多,故此在施工過程中有些大體積混凝土施工措施可以進行省略,一般采用以下措施既可:
1) 控制混凝土入模溫度在25度以下，初凝在4小時以上。這樣做的目的是為了使材料水冷和風冷充分降溫，各生產環節也加強保溫以免冷量損失，降低混凝土初始溫度。加強保溫保濕工作，降低內外溫差。這樣的話可以使混凝土裂縫最小化，也能最大程度上保證羅茨風機的安全問題，使其能更經久耐用。
2) 澆注過程中由于受到支護措施的限制，在混凝土澆注過程中，采用分層澆注的方法施工，一層大約厚300mm，澆筑速度控制在500mm/小時。這樣既可以保證腳手架支護系統的穩定性，又使得混凝土水花熱得到了充分的時間散發，能有效地減少澆注完畢后混凝土內外溫差，防止裂紋的產生
2、預埋地腳螺栓的施工
羅茨風機基礎由于其動載荷較大，一般梁板鋼筋相對很密，故此地腳螺栓的安裝難度相當之大。故此在羅茨風機施工過程中對于地腳螺栓或套管埋設要放在頂板模板和鋼筋安裝過程中去安裝，切不可等鋼筋安裝完畢后再進行地腳的安裝。施工流程為：
首先待梁底板鋪設完畢后進行放線，確定地腳螺栓的位置。
然后用角鐵或埋件將地腳螺栓底板進行固定
固定完畢后進行鋼筋綁扎
綁扎完畢后進行預埋件的埋設，此時由于下部位置固定，則預埋件只需要固定在底板上即可
待鋼筋調整完畢后，在上方對預埋件進行精調，同時在上部進行固定。
4.其它的一些控制方法
除以上主要列出的羅茨風機基礎施工出現的一些問題和基本解決方法之外，還可以借鑒使用一些早已研發出來的技術工作和施工措施，如低水化熱控制；基礎底部滑動層控制；控制澆筑層厚；低塌落度控制；自動測溫、恒溫控制等。
結語：羅茨風機對于現代我國冶金行業已經是大勢所趨，是發展的必要，我國也已經有了自己的羅茨風機創造研發技術和能力，這表明我國在重工業產業中也是位列世界的前茅！以上我列舉了一些對羅茨風機基礎施工控制的研究，也只是我個人的一點小小見解，可能不夠完善不夠全面，還望大家多提寶貴意見，幫助我完成這次學術研究！

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