国际水泥项目耐火材料施工需要特别关注的几个问题分析研讨
水泥 广州基业长青节能科技有限公司 2017-12-14
摘要：本文从国际水泥项目耐火材料现场施工的实战方面，配合以详实的现场照片资料和具体数据，针对耐火材料发货前、运输中及现场仓储问题的完善工作，以及在具体施工过程中浇注料施工质量保证方法、锚固件焊接要求、模板支护系列问题纠正等工作进行分析研讨，同时呈现了部分工序节点柔性连接问题及改进方法、设计遗漏问题的优化完善，并对窑口护铁设计不需要浇注料覆盖的新工艺进行展示，并特别强调指出了在耐火材料施工全过程的留样工作、干燥工作和严格每一步依据设计图纸按规范施工的现实指导意义。
关键字： 国际水泥项目 耐火材料施工 问题及整改措施 分析研讨
1、项目背景
马来西亚海峡水泥公司4000t/d 完整干法生产线耐火材料全套设计来自奥美设计研究院，其设计及施工复杂程度行业不多见，整个系统对应施工区域包括预热器系统、分解炉系统、篦冷机系统、窑系统（包含窑体、窑头罩、窑头沉降室和三次风管）、热风管道（包括原料热风炉管道和水泥粉磨系统烘干热风管道系统）等工艺环节，对应材料需求涵盖39个子项耐火材料，包括129种砖型、107种型号锚固件、12种型号浇注料、10种型号硅酸钙板及防水剂、纤维棉、水玻璃、粘结粉、火泥等合计重量2800余吨。在整个施工过程中，中国、德国、印度及马来西亚当地技术人员及国内分包施工队伍展开跨国合作，鼎力攻坚，经过近八个月的时间完成项目建设的耐火材料同步分段施工，确保了2015年10月12日该生产线按计划顺利点火。以下为笔者在全程参与该项目耐火材料施工及验收工作实战中汇总了需要特别关注的几个问题及整改措施要求，在此共同分析研讨并提供行业借鉴。
2、施工前准备工作需要注意的事项
a）发货前对相关材料型号和数量按照材料清单反复核对工作非常重要，以免漏发、错发影响工期并造成不必要的材料损失。
i.该项目到货清点时发现有部分锚固件尺寸不符合装箱单要求，图号R201435A中扒钉HTH.8-200-310K型号，发货型号为HTH.8-310-310K，数量1400个，重量248kg，后期随其它货物补发到现场，不合格扒钉做报废处理。
ii.C5旋风筒图号R201433A耐碱莫来石砖RK-S型号FB1A 重量71.99吨，错发为低气孔耐碱砖FB1，导致施工阶段必须调整整个进度计划，等待该批次货物从国内补发。
b）海运包装需要注意的环节
i.海外项目的承接，均对材料在长途运输有明确的要求和规范，耐火材料（浇注料、耐火砖、硅酸钙板及辅助材料）均有各自不同的具体包装形式，在运输过程中必须做好防破损、防受潮工作，包括相关锚固件的密封包装同样要高度重视，因为一旦锚固件长时间遭受海上潮湿环境浸湿或海水飞溅会导致不同程度锈蚀影响其施工质量和使用性能。
c）到货存贮条件：东南亚赤道国家在雨季期间空气湿度大于90%，持续时间长且多雷雨，提前计划良好的存贮条件（干燥、通风、防雨、不积水且平坦的库房），且注意卸船、短途运输和卸车等环节对材料多方面防护，保护好到达现场的耐火材料且尽量避免无谓的二次倒运对保障项目工期降低管理成本具有深远意义。
i.下图是卸在项目现场长堆内耐火材料部分耐火砖及包装遭到人为损坏的图片如组图1。
（组图1 堆场耐火砖包装破损 耐火砖散落在现场）
ii.施工现场的临时防护不可忽视，下组图2是预热器三层平台地面存水浸泡浇注料和遭受雨淋湿透的整箱硅酸钙板。
（组图2 地面存水浸泡浇注料和遭受雨淋湿透的整箱硅酸钙板）
d）注意材料的保质期
i.因国际项目涉及协调战线长，项目建设周期相对也不同程度的延长。浇注料中的耐火集料一般主料放上一两年也不会有问题，主要是高铝水泥的保质期，一般不超过3个月；塑料编织袋包装，内衬防水膜耐火浇注料保质期一般也不超过一年，每种浇注料保质期也各不相同，因此材料台账中必须单列一项标明各种材料的保质期节点并提前按计划调配使用。
e）注意碱性砖的防护，该项目发到现场的镁铝尖晶石和镁铁尖晶石砖存贮在煤园堆，有部分被雨水浸湿而水化开裂报废，如下组图3。
（组图3 煤园堆有部分被雨水浸湿而水化开裂报废的碱性砖）
f）针对极其复杂设计且验收严格的系统工程，仔细研读和剖析图纸，做好技术交底对接工作，要科学合理研究和制定详细有效的现场施工计划、材料准备计划、机具计划和人力计划等系统工作。
3、施工中的若干实际问题及整改要求
a）浇注料加水量：对于轻质、低水泥和超低水泥浇注料施工，加水量的话题即传统又很现实，也是多次提到“说起来明白做起来为寻求施工方便而大部分走样的严重问题”，缘于适量的加水和振捣是确保浇注料耐久性的前提，现场施工如果不能按照规程控制和操作，后期耐火浇注料对生产系统的安全保障构成威胁。
i.要求严格使用标准刻度量筒计量加水量。
ii.干搅3分钟后加入设计总水量的80%，再搅拌两分钟后部分补充剩余水量。
iii.常规推荐使用强制式浇注料专用搅拌机（搅拌锅内均布三只以上搅拌叶片），来确保现场施工浇注料的施工性能。如组图4 拌合水计量工具对比、强制式浇注料搅拌机对比、浇注料加水量表格和现场搅拌操作规程：
（组图4 拌a和b合水计量工具对比、c和d强制式浇注料搅拌机对比、e浇注料加水量表格和f现场搅拌操作规程砖）
b）锚固件安装
i.焊条烘干及科学使用
1.焊条使用前必须严格烘干：焊条往往会因吸潮而使工艺性能变坏，造成电弧不稳、飞溅增大，并容易产生气孔、裂纹等缺陷。一般酸性焊条的烘干温度150--200℃，时间1小时；碱性焊条的烘干温度350--400℃，时间1--2小时，烘干后放在100--150℃的保温箱内，随用随取。
2.锚固件焊接：锚固件材质一般为奥氏体耐热钢，要求焊接材料的合金成分与母材匹配，以保证良好的抗裂性和耐蚀性；焊接工作必须由专业人员来操作，焊接前工作面要保持清洁，规程要求的锚固件连接处要满焊如下组图5（浇注料扒钉和锚固件焊接区域效果图）且及时清理焊渣。
（组图5 浇注料扒钉和锚固件焊接区域效果图）
ii.排列间距及方向：要严格执行规程和图纸要求，如下图安装要求及错误和正确的焊接排布实例（组图6 扒钉布置定位图 ；锚固件布置定位图； 现场焊接角度0°和90°定位错误扒钉； 现场纠正正确焊接角度45°扒钉定位图）：
（组图6 扒钉布置定位图 ；锚固件布置定位图； 现场焊接角度0°和90°定位错误扒钉； 现场纠正正确焊接角度45°扒钉定位图）
c）硅酸钙板安装：保温用硅酸钙板也叫做微孔硅酸钙，是一种白色、硬质的新型保温材料，具有容重
i.按照工程实际需要尺寸准确切割。硅酸钙板表观容重：1.30g/cm?，易于自由切割，但该项目施工中出现切割工具不规范造成切割尺寸偏差大、施工安装缝隙大以及锤击安装硅酸钙板表面导致碎裂等缺陷，不加以纠正，会极大降低隔热保温效果。如下图：
（组图6 a和b硅酸钙板安装缝隙过大；c和d切割不到位；e锤击硅酸钙板导致碎裂变形）
ii.浇注料施工前的防水剂（ water-proofing additive）喷涂：为防止硅酸钙板吸收浇注料的掺和水，影响浇注料升温硬化强度的正常发挥，在模板支护前对已经安装好的硅酸钙板表面均匀涂刷防水剂，该项目在正常施工中存在防水剂部分遗忘涂刷的情况。
d）浇注料施工模板的正确支护：包括支护面积不超标、模板密封不跑将不变形、预留膨胀缝要贯通且满足图纸设计规定相关角度要求。
i.该项目施工部分区域浇注料单块尺寸超过了1㎡、跑浆变形。如下组图7a浇注料单块施工超过1㎡；b 模板跑浆施工浇注料变形图的情况。
（组图7 a浇注料单块施工超过1㎡；b 模板跑浆施工浇注料变形）
ii.人孔门封堵切砖不正确导致缝隙过大和修正后效果图见组图8 a和b。
（组图8 a人孔门封堵切砖不正确导致缝隙过大；b 修正后效果图）
iii.窑头沉降室模板支护问题导致膨胀节接口处膨胀连接板没有浇注料保护而会过早烧蚀损毁（组图9 a沉降室膨胀节施工图及施工问题；b 修正后效果图）。
（组图9 a沉降室膨胀节施工图及施工问题；b 修正后效果图）
iv.三次风管闸板出口膨胀节处不正确的切砖角度（组图10 三次风管膨胀节施工图；b 切砖角度不符合45°问题图；c 整改后效果图）：
（组图10 三次风管膨胀节施工图；b 切砖角度不符合45°问题图；c 整改后效果图）
v.预热器旋风筒人孔检修门模板固定钢筋没有及时清除及修正图11：
（组图11 a预热器旋风筒人孔检修门模板固定钢筋没有及时清除；b 修正后效果图）
vi.设计问题导致篦冷机检修门观察孔一边浇注料呈尖角鳞片状，需要设计部门修改图纸如图12。
（组图12设计问题导致篦冷机检修门观察孔一边浇注料呈尖角鳞片状，需要设计部门修改图纸如图）
e）膨胀缝预留及正确安装
i.膨胀缝被浇注料覆盖、尺寸不均匀且没有贯通工作面如图13：
（组图13 a膨胀缝被浇注料覆盖、尺寸不均匀且没有贯通工作面；b 施工图）
ii.在耐火砖和浇注料接口处膨胀缝遗漏没有按图施工如组图14：
（组图14a沉降室墙体膨胀缝在浇注料和耐火砖接口处遗漏；b 对应a膨胀缝施工图；
c 篦冷机废气出口膨胀缝施工图；d 对应c膨胀缝遗漏；e 对应d修正效果图 ）
iii.三次风管膨胀节区域：加纤维毯膨胀缝双层40mm*2隔热密封，没有按图施工如组图15：
（组图15 a三次风管膨胀节区域加纤维棉膨胀缝区域双层40mm*2隔热密封纤维毯没有按图施工；b 对应15a施工图）
iv.三次风管闸板膨胀缝和浇注料施工：存在问题是分块施工浇注料膨胀缝没有有效贯通，且浇注料施工面有大量气孔，需要重新浇筑如组图16 a。
（组图16 a分块施工浇注料膨胀缝没有有效贯通，且浇注料施工面有大量气孔；
b破碎返工重新浇筑；c 最后两块浇注料闸板骨架图；d 修复后效果图）
vi.篦冷机侧墙旋风筒回料管接口处定位及柔性连接耐火材料施工纠正要求如组图17。
（组图17 a篦冷机立面侧墙旋风筒回料管定位图）
b 回料管与篦冷机侧墙钢结构墙体必须柔性连接不能焊接，需要把焊口割开；
c 回料管圆周必须使用8mm隔热纤维毯覆盖后使用胶带纸均匀缠绕过程施工图）
f）空气炮的隔热保温层安装：篦冷机入口处空气炮炮管打浇注料之前的隔热保温层没有全部使用胶带纸无缝缠绕覆盖，会导致纤维棉吸收施工浇注料部分水份如组图18。
（图18 篦冷机入口处空气炮炮管打浇注料之前的隔热保温层图）
g）窑尾烟室挡砖盘引导块没有安装完毕就进行浇注料施工，必须拆除浇注料补充安装如组图19。
（图19a 窑尾烟室挡砖盘引导快布置图。b在a图引导块没有安装完毕就进行浇注料施工，必须拆除浇注料补充安装）
h）篦冷机入口矮强浇注料扒钉设计遗漏予以补充设计和定位如组图
（图20 a篦冷机入口矮强设计示意图；b 对应a图定位 设计补充扒钉定位9*2=18颗；c 补充设计扒钉定型尺寸及结构图扒钉高750mm）
i）窑头罩侧墙施工完毕应同步拆除植入耐火材料的脚手架钢管，避免后期强制拆除导致浇注料或耐火砖存在破损缺口如图21。
（图21 窑头罩侧墙施工完毕应同步拆除植入耐火材料的脚手架钢管）
j）该项目同步设计配套了不需要浇注料覆盖保护的特殊材质窑口护铁，对已安装护铁之间的膨胀缝须按照图纸予以核定确认如图22。
（图22 a不需要浇注料覆盖保护的特殊材质窑口护铁；b 特殊材质窑口护铁预留的膨胀缝）
4、相关结论
a）庞大复杂的耐火材料设计施工，需求高素质的施工队伍和高度专业并严格负责的监理人员，要建立有效的隐蔽工程检查规程和科学的施工管理制度。
b）要求施工方在安装过程中按规程留存所使用材料样品和浇注料施工样品；保留未来项目的适量样品，可由耐火材料供应商或由一个独立认证的实验室进行系统分析。
c）新安装的耐火材料的干燥过程非常关键，干燥程序要非常小心。在整个干燥过程中，凝结在耐火材料当中的水份必须保持缓慢蒸发外排的必要条件。预热器和篦冷机按照规定的升温速度和曲线单独干燥，可以避免过早磨损。如果合适的话，可以聘请一家专门从事这项工作的公司来主导干燥过程实施。
d）在一些浇注料施工区域，可以看到有太多的水流出迹象，建议在最坏的情况下按照既定升温曲线调整加热时间和保持恒温时间段以避免潜在的损失。假设浇注料施工时使用过多的拌和水，适当延长在200℃及400℃干燥恒温有效时间是相对安全的，这样调整能够部分纠正浇注料施工拌和水量偏大的现场施工问题。
e）在锚固件、耐火材料和保温材料的选择使用必须严格执行图纸要求，且保证耐火材料型号一对一正确安装在指定部位，在安装过程中要严格遵守所有规程要求的每一个施工细节。
f）经业主方委托第三方检测验收：对以上相关问题的不符合项经施工方逐一整改后，并经项目现场监理和业主方确认有效关闭；整个耐火衬里安装的外观美学有部分偏离，遵循常规的安装方式进行系统判定，经现场核查及抽样检测该系统耐火材料的安装功能正确，整个系统耐火材料的安装质量可以接受。
g）配套设计或改造不需要浇注料覆盖保护的特殊材质窑口护铁（如本文图22），以及预热器旋风筒大片状特殊材质挂片（1200mm*600mm）双保险固定及联接技术，对保障窑系统优质高产低耗及稳定运行很有远期价值，值得同行进一步探讨和借鉴。
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