采用CL-80澆注料一是由于煙囪施工技術(shù)限制和投資控制要求，不能很好地配合進(jìn)行煙囪滑模施工，施工工期長(zhǎng)、投資較高;二是由于氣候和工程特點(diǎn)，存在難以解決的返堿剝落問(wèn)題。所以，采用CL-80澆注料雖然有煙囪施工成功案例，但具體到本工程卻是不適宜的。而采用耐酸磚雖然結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上不如CL-80澆注料經(jīng)濟(jì)，但其在本工程中煙囪施工技術(shù)可行，同時(shí)滿足施工工期要求，節(jié)省了總投資，所以本工程最終選擇采用耐酸磚作為煙囪內(nèi)襯。
由此可見(jiàn)，煙囪內(nèi)襯的選擇，煙囪施工條件的影響是相當(dāng)重要的。
1.工程概況
某高硫焦代油鍋爐改造工程的鋼筋混凝土煙囪，高H=150m、煙囪上口內(nèi)徑D=5m，基礎(chǔ)底部外徑D=22m。根據(jù)高硫焦代油鍋爐改造工程總體統(tǒng)籌進(jìn)度計(jì)劃，該煙囪施工工程計(jì)劃為120個(gè)日歷天(1月18日-5月18日，包括施工準(zhǔn)備時(shí)間，但不包括±0.00以下基礎(chǔ)的施工工期)，其中煙囪筒體施工時(shí)間為60個(gè)日歷天(2月底至4月底)。
2.內(nèi)襯選型
傳統(tǒng)的該類工程煙囪常采用耐酸磚作為內(nèi)襯，本工程擬采用一種新型的CL-80澆注料作內(nèi)襯。CL-80澆注料的特點(diǎn)是容重小(為耐酸磚的1/3)，可在一定程度上減小煙囪筒壁混凝土量和基礎(chǔ)鋼筋量;導(dǎo)熱系數(shù)低(澆注料為0112W/mk，耐酸磚為019W/mk)，不用加隔熱層?？傮w而言，在設(shè)計(jì)上比耐酸磚經(jīng)濟(jì)，并且澆注料與混凝土性能相似，通過(guò)預(yù)埋鋼筋與混凝土結(jié)合，整體受力性能較好。
3.內(nèi)襯選型與施工條件的矛盾
從設(shè)計(jì)角度CL-80澆注料比耐酸磚更經(jīng)濟(jì)合理，但在具體結(jié)合施工方案討論時(shí)，發(fā)現(xiàn)采用CL-80澆注料有以下兩大方面問(wèn)題:
1)施工技術(shù)、施工工期與內(nèi)襯設(shè)計(jì)難以調(diào)和，由于施工工期要求緊，煙囪筒體施工必須從2月底開始，4月底結(jié)束，為周邊建構(gòu)筑物施工騰出安全施工作業(yè)面;加上CL-80澆注料材料物理、化學(xué)性能與混凝土相似，適宜澆筑，施工單位初步選擇了雙滑模方案，這樣可以爭(zhēng)取外筒和內(nèi)襯幾乎同步施工，節(jié)約時(shí)間。但是雙滑模施工在技術(shù)上與CL-80澆注料的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)存在不可調(diào)和的矛盾，主要有:
a.同步雙滑模要求內(nèi)襯與筒壁間至少應(yīng)有5cm左右空隙(通常使用隔熱層作為分隔，見(jiàn)圖2)，以便安裝分隔材料，避免混凝土和澆注料的互滲。而CL-80澆注料內(nèi)襯與煙囪筒壁間不設(shè)隔熱層，澆注料通過(guò)筒壁預(yù)埋鋼筋與混凝土結(jié)合，兩種材料直接接觸(圖1)，雖然整體受力性能較好，卻導(dǎo)致無(wú)法實(shí)現(xiàn)同步雙滑模。
b.如果不進(jìn)行同步雙滑，而采用筒壁和內(nèi)襯錯(cuò)開015m滑模的方案。由于混凝土筒壁最佳滑升時(shí)機(jī)為混凝土強(qiáng)度015MPa左右、坍落度在5~6cm左右，根據(jù)當(dāng)?shù)卮杭練夂驐l件，預(yù)計(jì)滑升速度為平均每天215m左右，即1m/8~9h。而CL-80澆注料在24h后方可脫模，同時(shí)為避免與混凝土互滲，必須在混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后才可施工同樣標(biāo)高位置的澆注料，這樣兩者在施工時(shí)間上難以配合，筒壁澆筑一段后須等待CL-80脫模，工期將延長(zhǎng)3倍，不適合本工程的工期要求。
c.在雙滑模方案不可行的情況下，是否可采用單滑模方案，進(jìn)一步探討發(fā)現(xiàn)，單滑模采用CL-80澆注料仍然存在種種問(wèn)題。
單滑方案即先施工完筒壁，有足夠施工作業(yè)面后，再進(jìn)行內(nèi)襯的施工。如果采用支模施工內(nèi)襯，則存在內(nèi)模板體系復(fù)雜，支撐、作業(yè)困難等問(wèn)題。經(jīng)過(guò)進(jìn)一步市場(chǎng)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)此種澆注料在長(zhǎng)江以北的施工案例有很多采用的是噴涂或涂抹方案。這種方案是:先進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)施工，再采用機(jī)械噴涂或人工涂抹。對(duì)于煙囪這類高聳結(jié)構(gòu)，采用人工涂抹除對(duì)作業(yè)平臺(tái)有要求外，對(duì)人員素質(zhì)的要求也較高，質(zhì)量保證體系要求很高，施工速度慢。機(jī)械噴涂除有上述問(wèn)題外，還將產(chǎn)生很大的材料損失，經(jīng)濟(jì)上不可行。
因而在煙囪等高聳結(jié)構(gòu)中很少采用上述兩種方法。
2)澆注料物理性能和化學(xué)成分與混凝土相近，混凝土在特定條件下發(fā)生的返堿問(wèn)題在澆注料上也同樣存在。
當(dāng)?shù)卮?、夏季潮濕炎熱，在本案例煙囪施工期間，3月還有一段返潮天氣，與北方干燥氣候很不一樣，屆時(shí)室內(nèi)由于空氣不流通，濕氣聚集，空氣濕度達(dá)到95%左右，往往會(huì)在四壁凝結(jié)水汽，形成水滴。
堿性建筑材料施工后在室內(nèi)的部分由于空氣濕度大，水份不能及時(shí)排出，如果暴露在空氣中，會(huì)產(chǎn)生一系列化學(xué)反應(yīng)(如內(nèi)墻水泥砂漿抹面在這樣條件下常常發(fā)生返堿現(xiàn)象)。而暴露室外部份由于空氣流通、水汽不會(huì)聚集，反而很少發(fā)生返堿。由于澆注料的物理化學(xué)性質(zhì)與水泥相近，所以也很可能會(huì)發(fā)生返堿問(wèn)題。
返堿現(xiàn)象具體表現(xiàn)為:未經(jīng)干燥的水泥等澆筑體長(zhǎng)期處于濕熱環(huán)境條件下，表面會(huì)起皮疏松，長(zhǎng)期不處理，反應(yīng)會(huì)逐漸加深，最終導(dǎo)致逐層剝落。產(chǎn)生該現(xiàn)象的主要原因?yàn)?澆筑體的疏松多孔結(jié)構(gòu)決定了澆筑體有一定的含水率，其中的一些堿金屬和堿土金屬物質(zhì)遇水將會(huì)逐漸轉(zhuǎn)化為氫氧化物，當(dāng)澆筑體中的水足夠多時(shí)，在毛細(xì)壓作用下，水可以沿毛細(xì)孔上升達(dá)10cm左右，這些氫氧化物也隨著澆筑體中的自由水逐漸遷移到澆筑體表面，到達(dá)表面后，與空氣接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成碳酸鹽產(chǎn)生膨脹，致使?jié)仓w表面起皮疏松脫落。以混凝土為例，主要化學(xué)反應(yīng)方程式為:氫氧化物遷移到澆筑體表面，與空氣接觸生成不溶于水的碳酸鹽:
Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O
而CL-80同為澆注料，與水泥物理、化學(xué)性質(zhì)是相近的，澆筑時(shí)含水率高、流動(dòng)性大，澆注后覆蓋混凝土筒體，直接暴露在筒內(nèi)空氣中，煙囪為高聳構(gòu)筑物，內(nèi)部空氣不流通，返潮季節(jié)非常容易發(fā)生返堿。廠家在實(shí)踐中同樣發(fā)現(xiàn)，耐火澆注料澆注完成后，在南方濕熱氣候下不能及時(shí)烘烤會(huì)出現(xiàn)表面返堿，若不及時(shí)處理，就會(huì)逐漸加深而產(chǎn)生逐層剝落現(xiàn)象，并且內(nèi)部逐步酥散。澆注料返堿的現(xiàn)象和原因與水泥澆筑體是一致的，關(guān)鍵在于游離水的存在，要解決此問(wèn)題就必須及時(shí)將游離水排出，在堿金屬和堿土金屬物質(zhì)遇水轉(zhuǎn)化為氫氧化物遷移前就形成穩(wěn)定化合物，從而杜絕返堿現(xiàn)象的發(fā)生。
如果要解決上述問(wèn)題，必須及時(shí)烘烤澆筑體，排出澆筑體中的自由水，使得堿金屬和堿土金屬物質(zhì)在轉(zhuǎn)化為氫氧化物遷移前，就發(fā)生相互反應(yīng)形成穩(wěn)定化合物，從而杜絕返堿現(xiàn)象發(fā)生。但是由于本工程第一臺(tái)鍋爐要到轉(zhuǎn)年4月底才具備點(diǎn)火條件，距離煙囪澆注料施工完畢有一年時(shí)間，也就是說(shuō)澆筑完畢后過(guò)一年時(shí)間才可用鍋爐烘烤，要經(jīng)歷兩次返潮期，返堿現(xiàn)象不可避免會(huì)發(fā)生，將會(huì)造成無(wú)法挽回的經(jīng)濟(jì)損失(僅材料費(fèi)就損失180萬(wàn)元)，而且技術(shù)上也難以重新修補(bǔ)、更換內(nèi)襯。若采用其他方式進(jìn)行預(yù)烘烤(如廠家提出澆筑完成后自煙囪下部采用木材、煤或焦炭等進(jìn)行點(diǎn)火烘烤，分段采用煙囪底部小火(150~200℃)≥24h、煙囪底部中火(250~350℃)≥48h、煙囪底部大火(150~200℃)≥36h、自然降至常溫后封閉底口、烘烤完后頂部設(shè)置防雨措施的方案)，技術(shù)上難以實(shí)施、效果難以控制、費(fèi)用上也存在問(wèn)題，不可行。
反之，若采用耐酸磚作內(nèi)襯，則筒體施工采用單滑模方案，平均2~3m/d，60d完成滑模;筒體滑模完成后內(nèi)襯砌筑不影響周邊建構(gòu)筑物的施工。耐酸磚不會(huì)發(fā)生材料返堿現(xiàn)象，砌筑采用活動(dòng)吊盤，吊盤用Φ48×315管組裝而成，比+10.00m處內(nèi)襯直徑小350mm，用6臺(tái)手扳葫蘆(3t)作為升降系同統(tǒng)，用于平臺(tái)的提升和下降，平臺(tái)中央設(shè)一個(gè)1000×800孔洞作為內(nèi)襯材料的運(yùn)料口，上料完畢用木板封堵，這樣就解決了煙囪筒體和內(nèi)襯施工工藝和工期問(wèn)題。所以，采用耐酸磚作內(nèi)襯符合本工程的煙囪施工條件。