珠光砂混凝土在LNG 含氧煤层气液化工程中应用

宗 燕

(山西省第二建筑工程公司，山西太原 030031)

1 概述

本工程为山西赞扬煤层气有限公司20 000 t/年LNG含氧煤层气液化工程。煤层气是一种吸附在煤层中的可燃性气体，主要成分是甲烷，在煤矿开采过程中必须提前将它抽排掉，否则就会对煤矿工人的生命带来严重威胁，同时煤层气也是一种宝贵的清洁能源和重要的化工原料。在采煤过程中抽放的瓦斯气压力较低，甲烷含量大约50%，采用一种低温分离的专利技术把煤层气中的甲烷和空气分离开来，然后进行提纯再将煤层气进行液化即液体煤层气(LNG)，较好的解决了煤层气的运输问题。

煤气层和天然气一样主要成分是甲烷，甲烷的临界温度为190.7 K即大约是-82.5℃，如果压力是一个大气压，其液化温度则是-161.5℃，煤层气液化只能在低温下实现。冷箱及膨胀机以及吸附塔是煤层气液化主要的核心设备，为了防止设备基础发生冻胀破裂，冷箱及膨胀机基础、吸附塔基础混凝土要求抗冻等级不低于F50，抗渗等级不低于P8，并且在这些设备基础上部设有一层珠光砂混凝土，要求珠光砂混凝土一个月后抗压强度不小于7.35 MPa，热传导率不大于0.23 W/(m·K)。

2 冷箱及膨胀机基础、吸附塔基础概况

1)冷箱及膨胀机基础长34.4 m，宽22.9 m，高2.2 m，受力钢筋采用HRB400钢筋直径14 mm双层双向。基础钢筋保护层厚度50 mm，基础垫层混凝土强度等级为C15，基础混凝土强度等级C25，抗冻等级F50，抗渗等级P8。冷箱及膨胀机基础沿南北方向设φ159×6通长钢管6根，主要作用是进行通风。所有地脚螺栓均设预留孔，待设备就位后用高等级灌浆料灌实。

2)吸附塔设备基础共计4个均为圆形，直径10.32 m，高2.2 m，受力钢筋采用HRB400钢筋直径14 mm双层双向，基础钢筋保护层厚度50 mm，基础垫层混凝土强度等级为C15，基础混凝土强度等级C25，抗冻等级F50，抗渗等级P8。所有地脚螺栓均预埋灌浆料灌实。吸附塔防雷接地最大冲击电阻为30 Ω。

3 设备基础珠光砂混凝土施工

3.1 珠光砂混凝土配合比设计

1)珠光砂又叫膨胀珍珠岩，它是由玻璃质山岩经破碎及高温焙烧而成，呈白色圆珠状松散颗粒，无毒、无味、不燃烧、不腐蚀，具有极低的导热性和可靠的化学稳定性，珠光砂的化学成分主要有SiO2含量75.42%，Al2O3含量14.26%，Fe2O3含量1.01%。珠光砂混凝土亦称膨胀珍珠岩混凝土，它是以珠光砂为主要骨料，普通水泥为胶结材料加入掺合料及外加剂拌制而成。

2)原材料的选择:a.水泥优先选用太原狮头牌42.5级普通硅酸盐水泥;b.砂选用施工当地水洗砂，含泥量不大于3%;c.珠光砂选用SCP-60型松散密度50 kg/m3，振实密度70 kg/m3，含水率不大于0.5 wt%，安息角度(堆积高度100 mm时)33°～37°，导热系数(常压系数在77 K～310 K)为0.02 W/(m·K);d.外加剂为高效减水剂，采用FND可减水18%，其技术性能符合行业一等品以上的质量要求;e.水为能引用的自来水。

3)通过容重法计算珠光砂混凝土的配合比。首先根据珠光砂混凝土拌合物和施工要求的和易性，选择坍落度为50 mm～70 mm，水灰比为0.5～0.70，砂率在0.33～0.36进行配合比设计，在确定配合比的过程中制作了10组不同配比的试块，然后根据7 d龄期的抗压强度结果及导热系数的检测，最终确定珠光砂混凝土的配合比如表1所示。

表1 配合比表

3.2 珠光砂混凝土施工方法

1)珠光砂在运输及存放中应注意保护，防止挤压、受潮。各种材料的计量，必须严格按照配合比称量配料，水泥及外加剂误差控制在±1%，珠光砂及砂误差控制在±2%。

2)主要机具:滚筒式搅拌机搅拌;100 kg台秤一台，10 kg台秤一台;坍落度筒;外加剂计量筒;试模;温度计;卷尺;铁锹;抹子;手推车。

3)珠光砂混凝土采用滚筒式搅拌机现场搅拌，投料顺序:外加剂→水→水泥→珠光砂→水洗砂。即先将水和外加剂用计量器具按配合比称出，将计量好的水、外加剂倒入滚筒内搅拌35 s后，再将计量好的水泥倒入搅拌机内进行搅拌1 min～2 min至均匀，再加入计量好的珠光砂和水洗砂进行搅拌1 min～2 min至均匀，可以用手握成团不散并且只能挤出少量水泥浆即可出罐，出罐后用坍落度筒测试坍落度控制在50 mm～70 mm。出罐的珠光砂混凝土温度应在10℃以上，如达不到，需将水加热，但水温不能超过80℃。出罐的珠光砂混凝土要尽快施工，存放时间不要超过30 min。

4)珠光砂混凝土浇筑时不能采用普通混凝土那样用振捣器振实，可用铁锹和木抹子轻轻拍实，用木抹子将表面搓平。浇筑厚度应为设计厚度的140%，经轻度压实后可达设计要求的厚度。

5)珠光砂混凝土施工应从一端起一次性连续浇筑完成，浇筑完成一昼夜后用湿草袋覆盖在潮湿状态下养护7 d，然后进行风干，最后再做上面的面层。

6)混凝土试块留置28 d龄期及同条件养护试块100 mm×100 mm×100 mm各两组，28 d导热系数试块200 mm×200 mm×30 mm两组。

4 珠光砂混凝土质量要求

1)珠光砂混凝土的允许偏差及检验方法见表2。

表2 珠光砂混凝土的允许偏差及检验方法

2)珠光砂混凝土所使用的材料品种性能均应符合设计要求，禁止使用过期水泥。

3)所有原材料均应有出厂合格证，检验报告及复试报告。

4)珠光砂混凝土拌合物应严格按照配合比，以防止随意加大坍落度。

5)珠光砂混凝土应拌合均匀，分层均匀铺设，适当压实避免漏压、欠压或者超压。

6)表面应平整，抗压强度、导热系数均应符合设计要求。

7)珠光砂混凝土强度达到4 MPa时方可上人。

8)上面一层防水细砂混凝土应等珠光砂混凝土达到风干湿度和空气平衡后再进行。

5 安全注意事项

1)所有参与施工的管理人员及操作工人在施工前都必须进行安全技术交底。

2)搅拌机作业前应进行无负荷运转，运转正常后再开机工作，应有专用开关箱并装有漏电保护器，停机时应拉断电闸。

3)珠光砂混凝土在拌制过程中应保存好，防止大风将其四处吹散。

4)现场施工做到工完场清，文明施工。

6 质量记录

1)珠光砂混凝土原材料合格证、质量检验报告。

2)珠光砂混凝土配比通知单。

3)珠光砂混凝土坍落度检查记录。

4)隐蔽工程检查记录。

5)珠光砂混凝土抗压、导热系数试验报告。

6)珠光砂混凝土检验批质量验收记录。