绝热材料的基本用途

2024-07-15

绝热材料的基本用途（精选7篇）

绝热材料的基本用途篇1

部分化工材料基本性能及其主要用途说明

丁晴橡胶

基本性能：丁腈橡胶具有优良的耐油性,其耐油性仅次于聚硫橡胶和氟橡胶，并且具有的耐磨性和气密性。丁晴橡胶的缺点是不耐臭氧及芳香族、卤代烃、酮及酯类溶剂，不宜做绝缘材料。

主要用途：丁腈橡胶主要用于制作耐油制品，如耐油管、胶带、橡胶隔膜和大型油囊等，常用于制作各类耐油模压制品，如O形圈、油封、皮碗、膜片、活门、波纹管等，也用于制作胶板和耐磨零件。

聚四氟乙烯

聚四氟乙烯[PTFE,F4]是当今世界上耐腐蚀性能最佳材料之一，因此得“塑料王”之美称。它能在任何种类化学介质长期使用，基本性能：耐高温——使用工作温度达250℃。

耐低温——具有良好的机械韧性；即使温度下降到-196℃，也可保持5%的伸长率。耐腐蚀—对大多数化学药品和溶剂，表现出惰性、能耐强酸强碱、水和各种有机溶剂。耐气候——有塑料中最佳的老化寿命。

高润滑——是固体材料中摩擦系数最低者。

不粘附——是固体材料中最小的表面张力，不粘附任何物质。

无毒害——具有生理惰性，作为人工血管和脏器长期植入体内无不良反应

主要用途：广泛运用于化工、石油和制药等领域的许多问题。聚四氟乙烯密封件、垫圈、垫片.聚四氟乙烯密封件、垫片、密封垫圈是选用悬浮聚合聚四氟乙烯树脂模塑加工制成。聚四氟乙烯与其他塑料相比具有耐化学腐蚀与耐温优异的特点，它已被广泛地应用作为密封材料和填充材料

绝热材料的基本用途篇2

节能已成为世界关注的问题。绝热保温材料是节能措施的重要保证, 其主要分为有机类、无机类和有机与无机复合类, 品种主要包括聚苯乙烯泡沫板、硬质聚氨酯制品、矿物棉、膨胀珍珠岩制品、膨胀蛭石制品、泡沫玻璃、硅酸钙制品、复合硅酸盐制品等。这些产品大多是由有机胶粘剂粘结而成, 在高温情况下易发生老化, 所以对绝热材料最高使用温度的评估显得尤为重要。

在GB/T4132-1996《绝热材料及相关术语》[1]中, 最高使用温度 (maximum service temperature) 的定义:在保证正常使用的条件下, 材料所能承受的最高温度。由于最高使用温度受到材料成分、厚度、使用环境、温度梯度及高温理化性能等多项因素影响, 国际上目前还没有一种统一的试验方法适用于所有类型绝热材料的最高使用温度测试。本研究尝试设计一种绝热材料最高使用温度检验设备及方法, 以应用于多种绝热材料的检测。

2 绝热材料最高使用温度检验方法简介

国家建材局标准化研究所李金平曾在《绝热材料最高使用温度测定方法及存在问题》[2]文中将最高使用温度试验方法分成3类:1) 根据热荷重厚度收缩率确定最高使用温度;2) 根据线收缩率确定最高使用温度;3) 根据抗压强度收缩率确定最高使用温度。

借鉴于国外发达国家及组织的绝热材料最高使用温度测试标准, 笔者将最高使用温度试验方法的分类方式归纳为以下三种。按照绝热材料实际使用形式可分成板 (块) 状或管状测试方法;按照加热方式可以分为单面加热和均匀加热;按照测试方法原理又可以分为热荷重收缩温度试验方法、匀温灼烧方法、热表面特性实验方法。其中热表面特性方法是模拟绝热材料实际应用情况, 即其热表面温度接近最高使用温度, 冷表面在室温附近 (不超过90℃) , 并持续96h时间, 观察试验期间材料的变化和出现的现象, 从而确定材料的最高使用温度, 表1列出了几种基于此原理的几种具体测试方法。

3 设备及装置

设备主要包括马弗炉、热荷重收缩测试仪、WRT-900热面特性试验仪、烘箱、导热系数测试仪、游标卡尺等。

其WRT-900热面特性试验仪是依据热表面特性原理进行设计, 符合标准GB/T 17430-1998[7]的要求。其炉体结构图如图1所示, 加热装置、硅碳棒支架及支撑杆由同质耐热不锈钢制成, 确保了金属材料的热膨胀系数一致, 减少其在高温下的变形。其加热功率由可控硅供给。加热装置电偶讯号由计算机系统定时采集, 并与给定 (预定) 值比较, 确定并调节可控硅控制讯号, 改变硅碳棒加热管的加热功率。

4 实验部分

4.1 实验材料

采用编号为BW11-007-1、BW11-007-2的岩棉板、BW11-007-3玻璃棉毡三种不同的绝热保温材料分别进行热表面特性试验、热荷重法和加热永久性试验法进行实验, 以对比其检测结果。其中, 热表面特性试验和加热永久性试验是在给定试验温度下进行实验的, 热荷重法是在一定载荷逐渐升温条件下进行试验的。

4.2 实验过程

热表面特性试验:将标准试样放在热面特性试验仪的加热板上, 按一定的升温速率对试样加热, 加热到设定温度后保温96h, 观察现象, 记录试件内部及表面温度变化, 然后冷却到室温, 观察并记录试样在试验前后的性质变化。更改加热最高温度, 重复试验, 以确定试样的最高使用温度。

热荷重试验:在490Pa的压力下测量试样厚度后, 将试样放入加热容器内, 荷重板和荷重棒在全部试验过程中施加在试样上。由坩埚电阻炉直接加热加热容器, 热量通过加热容器均匀地传给试样。不同种类的试样, 按给定不同的温度程序进行加热, 开始加热时, 加热升温速率为5℃/min, 每隔lOmin记录一次温度和显示仪示值。当温度升到比试样预定的最高使用温度约低200℃时, 加热升温速率3℃/min, 每隔3min记录一次炉内温度和显示仪示值。直至试样厚度收缩率等于或超过10%为止, 试样厚度收缩率d (%) 计算公式如式 (1) 。

式中:A-室温加荷重时试样厚度 (mm) ;

B-温度t时试样厚度 (mm) 。

加热永久线变化试验法:在标准试样上表面离边缘10～15mm处插入4根铂丝作为标志, 然后将试样放入已预热到试验温度的加热炉中。当炉温再达到试验温度时, 开始保温, 在试验温度±10℃下保温24h。冷却后测量并计算试样每一边的加热永久线变化Lc (%) , 计算公式如式 (2) 。

式中:Ln-加热前试件铂丝之间距离 (mm) ;

L0-加热后铂丝之间距离 (mm) 。

4.3 结果与讨论

4.3.1 热表面特性

由表3可看出加热后所有试样的质量都降低, 导热系数都增加, 而BW11-007-1绝热材料的厚度增加, BW11-007-2和BW11-007-3绝热材料的厚度降低;BW11-007-1绝热材料的质量及厚度变化率均小于5.0%, 但导热系数变化率大于5.0%, 表明其材料最高使用温度要略小于800℃;BW11-007-2绝热材料试验过程中出现冒烟现象, 表明其最高使用温度小于750℃;BW11-007-3绝热材料的各性能参数变化率均小于5.0%, 其最高使用温度可达到538℃;试验过程中试件表面温度变化如图2-4所示, BW11-007-1、W11-007-2、W11-007-3绝热材料测试过程中各层温度变化正常, 没有出现材料内部温度超过热面温度的现象, 且与空气接触的最上层试件上表面温度始终没有超过90℃。

4.3.2 热荷重

三种绝热材料的厚度收缩率与温度关系图如图5所示, 可以看出, BW11-007-1、BW11-007-2岩棉类绝热材料的厚度收缩率曲线相似, 在大约600～700℃发生突变, 厚度降低很快, 主要是由于材料内部粘结剂挥发导致结构发生了变化, 致使材料性质发生了改变;BW11-007-3玻璃棉类绝热材料的厚度收缩近似于线性变化, 厚度比较均匀地降低, 没有突变发生, 有较高的安全范围。其厚度收缩率分别为10%、20%、30%时的温度列于表3中。可以明显看出厚度收缩率从10%升高到20%及30%时, BW11-007-1和BW11-007-2绝热材料温度升高不是很大, 温差在25℃以内, 而BW11-007-3绝热材料的温度变化较大, 最大温差达到了77℃。

温度/℃编号

4.3.3 加热永久线变化

对于绝热材料的加热永久线变化, 如参照标准GB/T 16400-2003[8]的规定应≤5.0%, 但从表4的试验数据表上可看出, BW11-007-1和BW11-007-2绝热材料的加热永久线变化都超过了标准规定, 并且BW11-007-2达到了16.8%, 远远超出标准规定;而BW11-007-3绝热材料符合标准的规定, 加热永久线变化只有1.1%。

4.3.4 测试方法对比

热表面特性测试和加热永久线变化测试都是在相同的试验温度下进行的, 其测试结果都表明BW11-007-1绝热岩棉板的最高使用温度要略小于800℃, BW11-007-2绝热岩棉板小于750℃, 而BW11-007-3绝热玻璃棉毡的最高使用温度可以达到538℃。此两种方法的测试结果比较一致, 可综合起来评价绝热材料的最高使用温度, 加热永久线变化可以作为绝热材料最高使用温度评价的一个方面。

从三种测试方法的试验结果可以看出, 对于BW11-007-1绝热岩棉板, 热表面特性测试和加热永久线变化测试结果显示其最高使用温度略小于800℃, 热荷重测试结果显示厚度收缩10%时的温度为669℃, 小于800℃, 与热表面特性测试和加热永久线变化测试结果相符;BW11-007-2绝热岩棉板热表面特性测试显示试验中有冒烟现象, 加热永久线变化大于5.0%, 表明最高使用温度要小于750℃, 热荷重测试显示厚度收缩10%时温度为707℃, 测试结果相一致;BW11-007-3玻璃棉毡绝热材料, 热表面特性测试和加热永久线变化测试结果显示使用温度可达538℃, 而热荷重测试中试样厚度收缩10%时的温度为348℃, 明显小于538℃, 即使厚度收缩率达到30%时, 试件测试温度也只有499℃, 因此测试结果存在一定的矛盾性。通过三种测试方法的分析结果, 无法得到一种绝热材料最高使用温度的具体值, 只能得到一个定性的结果或温度范围, 没有一个能把三种方法统一起来的标准;热荷重测试和加热永久线变化测试只针对于材料变化的一个性质, 即最高使用温度的确定只取决于厚度收缩率或永久线变化, 并且只适合于某些种类的绝热材料;而热表面特性测试关注于多个性质变化, 综合考虑多种性能, 测试过程更接近于绝热材料实际使用时的情况, 并能测试多种类型的绝热材料。

5 结论

使用三种测试方法对不同类型的绝热材料进行了最高使用温度的试验研究, 对试验结果进行了分析和对比, 得出以下结论:

1) 岩棉板类绝热材料的最高使用温度要大于玻璃棉毡类绝热材料最高使用温度, 岩棉板绝热材料达到最高使用温度后强度急剧降低, 危险性较大, 而玻璃棉毡绝热材料在达到最高使用温度后强度降低比较缓慢, 两种绝热材料强度的降低都是由于高温时粘结剂挥发致使绝热材料内部结构发生变化所导致。

2) 综合三种绝热材料最高使用温度测试方法, 热表面特性测试技术更接近于绝热材料实际使用时的情况, 测试结果可以有效评价绝热材料最高使用温度, 但国内现在还没有一个将热表面测试技术与热荷重测试技术相结合的测试标准, 有关研究机构和单位可以在此方面进行深入研究。

参考文献

[1]GB/T4132-1996.绝热材料及相关术语[S].北京:中国标准出版社, 1996

[2]李金平.绝热材料最高使用温度测定方法及存在的问题[J].保温材料与节能技术, 1993, (3) :22-25

[3]ASTM C411-2005.Standard Test Method for Hot-Surface Performance of High-Temperature Thermal Insulation[S].

[4]ISO8142-1990.Thermal insulation-bonded preformed man-made mineral fibre pipe sections-specification[S].

[5]BS EN14706-2005.Thermal insulation products for building equipment and industrial installations-Determination of maximum service temperature[S].

[6]BS EN14707-2005.Thermal insulating products for building equipment and industrial installations-Determination of maximum service temperature for preformed pipe insulation[S].

[7]GB/T17430-1998.绝热材料最高使用温度的评估方法[S].

绝热材料的基本用途篇3

在高效纳米绝热孔材料项目开工奠基

仪式上的致辞

同志们：

今天，我们在这里隆重举行高效纳米绝热孔项目开工奠基仪式。这是我县项目建设上的一件大事、喜事，在此我代表中共xx县委、县人大、县政府、县政协对项目的开工表示热烈的祝贺！

今年以来，我县坚持把项目建设作为第一要务，把创优环境作为第一竞争点，按照“突破工业、做优特色”的基本工作思路，全力以赴抓投资、上项目、增后劲、促崛起，争取项目建设再上新台阶。今天，高效纳米绝热孔项目的开工建设，必将进一步提振全县大上项目、攻坚突破的信心和决心。高效纳米绝热孔材料项目生产的NPFS高效纳米孔绝热保温板、保温毯、保温毡等产品，主要用于石油化工行业、航空航天行业、节能建筑行业、汽车行业、家用电器行业等领域。该产品科技含量高，市场前景广阔。项目建成投产将填补我县高新技术产业空白，为促进我县经济社会的快速发展做出贡献！

为了保证这一重点项目早日建成投产，分包领导要协调解决施工过程中出现的相关问题，做好坚实后盾，确保项目建设无后顾之忧。各相关单位要高度重视，全力支持项目的施工建设。特别是城建、国土、环保、电力、水利、税务、工商、金融、政法等部门要主动介入，各尽职责，密切配合，全力支持工程建设。

1以一流的服务为工程建设营造一流的环境，保证项目建设顺利进行。同时也希望项目业主要高标准、严要求，按照“建一流工程，创一流质量、树一流品牌”的要求，精心组织，科学施工，把握进度，争取工程早日竣工、早日投产、早见效益。

最后，预祝项目早日建成投产、生意兴隆！

绝热材料的基本用途篇4

关键词：直埋蒸汽管道,隔热环,绝热材料,分析

0 引言

据记载显示, 直埋蒸汽保温管道在我国已经应用了二十多年, 随着我国经济的高速发展, 各种基础建设也越来越多, 直埋蒸汽管道的投资范围也越来越广泛。与此同时, 随着直埋蒸汽管道的技术的不断发展和完善, 对绝热材料的技术要求也越来越高。本文分析了有关直埋蒸汽管道隔热环绝热材料的选用, 首先介绍了隔热环的设置、作用和技术要求, 其中具体介绍了隔热环的五个方面的技术要求;其次对隔热环绝热材料的选用进行了分析比较, 并分别介绍了耐高温隔热钢、石棉橡胶、纳米绝热材料和普通石棉板这四种绝热材料的性能和优缺点。

1 有关隔热环的相关特点

1.1 设置和作用

直埋蒸汽管道有一个非常重要的组件, 即隔热环, 其性能与蒸汽管的使用寿命有着重要的关联。隔热环有几种不同的类型, 主要包括垫片型和半环型, 前者是在应用于固定支架上, 后者则是滑动支架。之所以在滑动支架和固定支架中安装一个重要的隔热环, 是因为想要避免钢管的使用寿命受到影响, 如果不装隔热环, 就会形成热通道, 使得外套钢管因温度过高而过度膨胀, 并且还会使防腐层受到影响。

关于隔热环的作用, 主要包括支撑和隔热两个方面。在滑动支架和钢管之间安装一个半环型的隔热环, 能够有效的进行隔热, 同时该隔热环有较强的抗压强度, 能够在多重的重压下仍旧不会变形。这样一来, 便可以使得钢管正常的工作而不会产生钢管移位等问题。而垫片型的隔热环则拥有更强的抗压强度, 以便承受较大的反弹力和内推力, 反弹力是因为钢管工作中由于补偿器受到热膨胀而产生的, 而内推力则是由于管道内压而形成的。

1.2 技术要求

隔热环是直埋蒸汽管道的重要组成部分, 而隔热环本身也有两个重要的指标, 就是其热导率和抗压强度。一方面隔热环的热导率影响着管道的外防腐层的使用寿命, 同时也与管道的保温效果有着重要联系;另一方面, 在管道运行时对隔热环的抗压强度也有较高要求, 影响着蒸汽管道的正常工作。此外, 隔热环还应该具备一定的防水性, 这样可以避免在保温层进水后对隔热环的工作性能产生影响, 而且当隔热环在吸水后其氯离子的渗出应该在一定标准以内, 这样可以避免蒸汽管道被腐蚀。在通过分析和论证之后可以发现, 关于抗压强度的技术要求, 半环型隔热环是大于或等于2Mpa即可, 而垫片型隔热环则是大于或等于5Mpa。关于热导率的要求是越低就越好。由于管道在运行过程中的介质温度有时可能会达到350℃, 所以隔热环也必须具有350℃以上的长期耐温能力。

具体来说, 隔热环的技术要求包括以下几个方面:

(1) 抗水性。所谓抗水性就是需要隔热环能够有憎水的性能, 或者是材料不会汲水, 对于那些容易进水而且又容易沥水的材料, 现在很难满足直埋蒸汽管道的需求。因为材料一旦进水后, 其导热率会大大增加, 从而使得界面温度发生巨变, 导致原本设计好的保温结构遭到破坏, 无法正常的工作。

(2) 绝热性。所谓绝热性是指对隔热环的的导热性能有所要求, 要求材料的导热系数越小越好, 当其导热系数太高时, 就会需要增加材料的外层的厚度, 这样不但会影响防腐层的功能还会加大成本的支出。

(3) 工艺性能。对于隔热环中的绝热材料来说, 生产工艺比较复杂, 质量无法得到保证, 同时在运输途中或者是安装的时候, 容易出现碰撞, 在外部受损后如果没有得到修复就会形成潜在的隐患。因此, 对绝热材料的工艺性能也有一定要求。

(4) 材料的使用寿命。对于绝热材料一般要求其能够耐高温, 尽管一些材料能够耐高温, 但是其持久性却有所欠缺。往往这些绝热材料能够在短时间内耐受高温, 但时间一长其性能就大大降低, 一些材料会出现破裂或是粉化的现象, 一些材料会因为粘接剂失去功效而导致保温结构遭到破坏的现象。这些都表明材料的耐温持久性较差, 材料的使用寿命不能达到要求。

(5) 抗事故性能。一般由于一项工程的完成需要较长的时间, 在此期间管道的保护层可能会遭到损坏, 同时会有安装时遭遇雷雨天气、地下水出现渗透、内管出现漏气等各种事故, 这时就要求绝热材料能够具有相应的抗事故能力, 那么就不会在发现事故时出现工程全线崩溃的现象。

2 隔热环绝热材料选用的分析比较

对于绝热材料的选用, 应该根据具体的材料性能和隔热环的技术要求来选择, 现在绝热材料有很多不同的种类。所谓绝热材料是指在常温下热导率小于0.3W/ (m·K) 的材料, 所以那些大于或等于该标准的材料就不能选用。在比较各种材料的绝热性的时候, 应该在抗压强度和温度相同的情况下进行比较, 否则, 就没有任何意义。尽管现在的绝热材料种类很多, 但是目前主要采用的几种分别是:耐高温隔热钢、石棉橡胶、纳米绝热材料和普通石棉板。

2.1 普通石棉板

对于普通石棉板, 这种绝热材料属于板材, 所以包裹在管道上面的时候很难成型, 而且很难与管道贴合在一起, 此外还比较容易折断。所以这种绝热材料的绝热效果较差, 还会影响滑动支架的牢固性, 缺乏较强的支撑能力。这种绝热材料在前些年的应用较广, 后来由于其较差的绝热性, 使得外钢管在工作中容易温度过高, 支架松动的现象时有发生, 后来其应用逐渐减少。不过, 其价格较为便宜, 所以仍旧有一些地方采用这种绝热材料, 比如一些较小的生产直埋蒸汽管道的企业。

2.2 石棉橡胶

石棉橡胶不同于普通石棉板, 它普遍应用于当前的直埋蒸汽管道行业领域中, 它是利用石棉板和橡胶相结合, 橡胶是能够耐高温的, 而石棉板则是能耐高强度的。在橡胶中添加云母, 可以提高橡胶的耐热性和相应的绝热性能。目前很多大城市的工程项目采用的绝热材料都是石棉橡胶。当然, 这种材料也具有其相应的优点和缺点。关于石棉橡胶的优点, 主要包括成型好, 有较强的耐压强度, 制作较为简单等;而关于石棉橡胶的缺点, 包括石棉不太环保, 含有致癌的物质。此外, 由于石棉导热率较大, 所以在制作隔热环的时候必须增加其厚度, 这样便会使得成本付出有所增加。由于橡胶和石棉板是分别比较耐高温和高强度的, 因此它们的价格也比较昂贵。这样一来隔热环的整体造价就比较高。直埋蒸汽管道的使用年限要求是二十五到三十年, 但是由于橡胶具有耐高温却容易老化的缺陷, 目前还不能确定是否能够达到该使用标准。

2.3 耐高温隔热钢

耐高温隔热钢是一种升级换代产品, 它是针对石棉橡胶而研发的。原材料主要是镁化合物, 是几种材料相互粘合而制成的一种层状结构的材料, 由内而外分别是硅酸铝毯、复合隔热钢、玻璃纤维带。其中中间层是由多种材料复合并采用模具浇注而成。这种材料的绝热效果比较好, 目前在很多城市的工程中得到了应用。对于耐高温隔热钢的优缺点主要有以下几点, 优点包括能抗老化从而使用寿命较长, 有较好的隔热效果和抗压效果, 还比较环保;缺点在于复合隔热钢的生产较为复杂, 由模具浇注制成, 需要花费较长的时间才能完成, 而且还需要进行养护以保证其物理性能能够达标。

2.4 纳米绝热材料

纳米绝热材料是一种绝热性较好的材料, 其自身的纳米填料热导率较小, 另外导热的纳米颗粒面积比较小, 所以总体的绝缘效果非常好。纳米孔硅微粉是一种多孔结构, 这种结构超微细而且细密, 使得气体不易流动, 也就能够具有较低的热导率。

根据传热学的知识可以知道, 介质的尺度小到微纳米级的时候, 导热体就会转换成绝热体, 由于在孔隙之中, 气体是静止的状态, 不能进行布朗运动, 也无法进行导热。几乎所有的气体分子都附在孔壁上, 即使会有个别分子进行运动也会因与孔壁发生碰撞使得热能量减少, 同时孔壁为绝热材料, 导热性非常低。纳米孔硅微粉的孔隙较小, 能够对气体分子的运动起到阻碍作用。

尽管纳米绝热材料是最新研制的绝热材料, 具有隔热效果好的优势, 然而在目前的直埋蒸汽管道生产中还没有应用这种材料, 主要是这种材料的价格相当的高昂, 刚开始时没有厂家选择这种隔热环绝热材料进行生产。对于这种材料的优缺点主要包括以下几方面, 优点包括有良好的绝热效果, 能够耐高温;缺点在于生产工艺较复杂, 生产周期长, 需要花费时间进行养护, 同时, 高强度的纳米绝热材料的价格也是非常之贵。

3 绝热试验

对于以上四种绝热材料, 采取绝热实验, 试样的长度为80cm, 宽度为40cm, 高度为40cm, 把这几种材料放在温度为21-25℃, 相对湿度为45%-55%的条件下, 持续大约二十四个小时。然后把这四种绝热材料放在平板加热器上面, 设定加热温度为350℃, 直到温度达到350℃之后再继续加热三个小时, 最后测量四个样品材料的冷面温度。根据实验测得数据如下:普通石棉板的冷面温度是140℃, 石棉橡胶的冷面温度是110℃、耐高温隔热钢的冷面温度是100℃, 纳米绝热材料的冷面温度是70℃。可以看出, 纳米材料的绝热性是这几种绝热材料中最好的。

4 结语

在以上几种绝热材料中, 纳米绝热材料的性能无疑是最好的, 无论是耐温性能、抗压强性能还是综合的使用寿命, 它都是制作隔热环最好的选择, 然而高昂的造价却是不得不考虑的问题。随着我国绝热材料的技术的不断发展和完善, 在市场中已经形成了生产规模化、性能越来越好、成本越来越低的状况, 无论是性能相对较落后的石棉橡胶、还是发展前景更好的纳米绝热材料, 企业在选择时都应该根据市场的实际情况, 选择性价比更好的绝热材料来使用。总之, 绝热材料是制作隔热环的总要材料, 而隔热环是直埋蒸汽管道非常重要的组件, 所以选择好的绝热材料是工程实施的重要环节。

参考文献

[1]施利毅.纳米材料[M].上海:华东理工大学, 2007:233.

[2]王淮, 杨立新.直埋蒸汽管道技术的探讨[J].煤气与热力, 2003, 23 (5) :290-292.

绝热材料的基本用途篇5

华北油田第一采油厂在使用新型保温绝热材料恩威尔特CC-100和纳米气凝胶后, 在减少安全隐患和节能减排方面获得了显著效果, 产生了较大的经济效益。

1 测量结果与讨论

试验分别以华北油田第一采油厂文118采油站500 m3的储油罐、加热炉和水泵房管道为研究对象, 研究了恩威尔特CC-100复合型绝热涂层在储油罐表面、加热炉外表面以及纳米气凝胶在水泵管道表面的绝热、保温效果。其中, 恩威尔特CC-100复合型绝热涂层25℃的导热系数为0.083W/ (m·K) , 抗紫外辐射系数为99.6%, 辐射率为88%以上, 太阳光反射峰值为97%;纳米气凝胶在200℃以下的导热系数为0.016 W/ (m·K) , 包裹层外表面辐射率为80%;表面温度采用FLUKE52型表面温度计进行测量, 其精度为0.1℃。

1.1 喷涂CC-100涂层前后油罐表面温度对比

储油罐表面喷涂CC-100绝热涂层前后罐体的表面温度变化情况见表1。

注:测试时间为2009-08-27 T 12:00;500 m3储油罐。

由表1可知, 喷涂CC-100复合型绝热涂层后可以显著地降低储油罐表面温度, 在实测结果中, 油罐外表面温度最高可降低19.3℃, 表面温度降低平均值约为11.1℃。而引起油气损耗的一个重要因素就是油温的变化, 由于恩威尔特CC-100复合型绝热涂层具有极小的导热系数[25℃的导热系数为0.083 W/ (m·K) ], 且其抗紫外辐射系数为99.6%, 辐射率为88%以上, 太阳光反射峰值为97%等性能, 可有效地将太阳辐射的能量反射并发射出去, 起到了较好的绝热效果, 使得储油罐内油温上升相对较小, 有效减少了油气的损耗, 节约了能源[2,3]。

1.2 喷涂CC-100涂层前后加热炉表面温度对比

加热炉外表面喷涂CC-100绝热涂层前后外表面的温度变化情况见表2。

由表2可知, 喷涂CC-100复合型绝热涂层后可以显著降低加热炉外表面温度, 在实测结果中, 加热炉外表面温度最高可降低38.2℃, 表面温度降低平均值为32.2℃。减少了热能损失, 起到了很好的节能保温作用, 减少了安全隐患[4]。

注:测试时间为2009-08-27 T14:00。

1.3 采用纳米气凝胶毛毡包裹前后水泵房管道表面温度对比

水泵房管道采用纳米气凝胶毛毡包裹前后外表面的温度变化情况见表3。

注:测试时间为2009-08-26 T15:00。

由表3可知, 采用纳米气凝胶毛毡进行包裹后可以显著降低保温层外表面温度, 在实测结果中, 保温层外表面温度最高可降低44.2℃, 表面温度降低平均值约为39.6℃。由于纳米气凝胶毛毡具有极小的导热系数[200℃以下的导热系数为0.016 W/ (m·K) ], 有效降低了管道向周围环境的热量传导, 管道的线流热密度得到显著的降低, 一方面降低了管道外表面温度, 改善了现场工作环境;另外减少了管道的散热损失, 节约了能源, 为企业带来较大的经济效益。

2 仿真分析

应用有限元分析软件[5], 通过建立模型、设置与实际情况相同的边界条件、划分网格, 模拟计算使用CC-100涂层前后储油罐表面温度变化与使用纳米气凝胶毛毡包裹前后水泵房管道热流密度变化, 从而对CC-100涂层和纳米气凝胶等复合型保温材料有更深入的认识。

2.1 使用CC-100涂层前后储油罐有限元分析对比

1) 建立几何模型:以500 m3油罐为研究对象, 由于其具有对称性, 故进行相应简化, 采用2D轴对称模型。几何模型见图1。

2) 条件设置:设模型初始温度为25.0℃, 环境温度为28℃;涂层导热系数:λ=0.11 W/ (m·K) ;太阳光直接反射比:R=0.86;涂层辐射率:ε=0.88。

3) 求解域传热方程[6]:

式中, ρ、Cp、k、T、t分别为材料密度、比热、传热系数、温度和时间。

边界方程:

式中, qo、h、Tint、σ、Tamb分别为热流密度、对流换热系数、外界温度、波尔兹曼常数和空间环境温度。

4) 计算结果:采用瞬态模拟, 计算12 h后温度分布情况, 且未考虑原油的损耗。

喷涂CC-100涂层前后原油罐温度场及等温线分布情况:喷涂CC-100涂层的储油罐最高温度为34.2℃, 未喷涂CC-100表面最高温度为50.6℃。模拟计算及实测数据表明, 使用CC-100涂层后可显著降低储油罐表面及罐体内温度, 进一步降低油罐里原油温度, 减少油气损耗。

2.2 使用纳米气凝胶前后水泵房管道有限元分析对比

1) 建立几何模型:以6 in (1 in=25.4 mm) 管道为研究对象, 取其长度为1 m, 由于其几何结构及传热特性具有轴对称性, 故对模型进行简化, 建立2D轴对称模型, 见图2。

2) 条件设置:设模型初始温度为25.0℃, 管道里蒸汽温度为300℃;纳米气凝胶导热系数:λ=0.016 W/ (m·K) ;保温层外表面辐射率:ε=0.8;管道外表面自然对流换热系数:h=3.5 W/ (m2·K) 。

3) 求解域传热方程和边界方程同上。

4) 计算结果:采用稳态模拟, 计算结果见图2。包裹纳米气凝胶毛毡后管道温度场及等温线分布情况是:包裹纳米气凝胶后管道外表面温度约为39℃, 包裹纳米气凝胶前管道外表面温度约为71℃。模拟计算及实测数据表明, 包裹纳米气凝胶毛毡后可显著降低管道外表面温度, 从而有效减少热量在传输中的散热损失。

3 经济效益分析

3.1 500 m3储油罐经济效益分析

对500 m3的储油罐而言, 从实测和仿真分析所得数据可以发现:CC-100复合型绝热涂层在很大程度上降低了油罐外表面及罐内油气呼吸温度, 从而减少油气呼吸损耗, 给企业带来显著的经济效益的同时减少了安全隐患。

若原油体积膨胀率为0.875%/℃, 由计算结果可知罐体温度上升约8℃, 保守估计油气损耗每天约为:375×[ (1+0.875%) 8-1]=27.07 m3 (375 m3为根据仿真分析结果计算得出的进行呼吸作用的原油体积) 。

若油气密度为2.68 kg/m3, 将其换算为对应的原油体积为0.092 m3。原油价格按照4.60元/L计, 则500 m3储罐采用CC-100复合型绝热涂层后, 平均每天节省资金约422元。1年按照200天计算, 则一年可节约资金约8.44×104元。

3.2 水泵房管道经济效益分析

在管道外表面包裹纳米气凝胶保温毛毡后可显著降低保温层外表面温度, 有效减少管道的散热。考虑管道外表面自然对流换热系数h=3.5 W/ (m2·K) , 且保温层外表面辐射率ε=0.8, 环境温度为35℃。

在未包裹纳米气凝胶保温毛毡时, 单位长度管道因辐射换热和对流换热, 散热量为220 W/m;在使用纳米气凝胶保温毛毡包裹后, 管道单位长度上因辐射和对流换热的散热量为98 W/m。包裹纳米气凝胶毛毡后每千米管道每天可节约能源1.05×107k J, 若工业用电为0.60元/ (kWh) , 则每千米管道每天可节约资金1 756元, 每年可节约63.216×104元。

4 结论

通过一系列对比试验及有限元模拟计算分析, 评价了恩威尔特CC-100复合型绝热涂层及纳米气凝胶保温毛毡在华北油田第一采油厂的实际使用情况。试验分析发现:在使用CC-100涂层后储油罐外表面平均温度降低11.1℃;加热炉外表面平均温度降低32.2℃;水泵房的管道外表面平均温度降低了39.6℃。通过使用这些绝热保温材料, 不仅降低了华北油田高温设备在使用过程中存在的安全隐患, 而且通过极好的保温和绝热, 有效地节约了能源, 为企业带来了显著的经济效益。

参考文献

[1]白世贞.石油储运与安全管理[M].北京:化学工业出版社, 2004.

[2]严大凡, 张劲军.石油储运工程[M].北京:中国石化出版社, 2003.

[3]朱松涛, 于杰.储油罐的涂层防护[J].2008, 23 (6) :59-61.

[4]华銮恩, 袁镇福.电站锅炉原理[M].北京:北京电力出版社, 1997.

[5]孔祥廉.有限元单元法在传热学中的应用[M].3版.北京:科学出版社, 1986.

绝热材料的基本用途篇6

丁二烯在石化烯烃原料中地位仅此于乙烯和丙烯, 其化学性质非常活跃, 如果存储温度>27℃就会自发地进行聚合反应, 温度越高, 聚合速度越快也越剧烈, 同时聚合反应是放热反应, 进而形成恶性循环。聚合反应不仅消耗丁二烯, 影响丁二烯产品质量, 而且产生的聚合物遇敲击易着火并引起爆炸, 是重大安全隐患。为保证丁二烯的安全存储, 丁二烯球罐不仅要配备制冷设备进行循环冷却, 还应进行保冷。国内某石化仓储公司于2012年建设了一批丁二烯球罐, 项目建设地点位于长江以南, 夏季气候炎热, 所有球罐都必须保冷。

二、橡塑绝热材料特点及性能参数

保冷材料的选择应考虑使用温度、导热系数、密度、吸水率、防渗透性、防火性能等, 同时球罐保冷工程还得考虑施工难易程度和综合成本。球罐保冷结构的冷损失量与保冷材料的导热系数成正比, 导热系数越小, 冷量损失就越小, 则保冷效率就越高。

1.橡塑绝热材料特点

橡塑绝热材料采用丁晴橡胶和聚氯乙烯为主要原料, 配以各种优质辅助材料, 经特殊工艺发泡而成, 相比其他绝热材料具有以下特点。

(1) 绿色环保清洁型材料, 不含对大气层有害的氯氟化物, 因此在安装及应用中不会产生任何对人体有害的污染物。

(2) 使用温度范围宽 (-40~105℃) , 耐候性、抗老化性能卓越, 具有长期抵抗严寒、炎热、干燥、潮湿等恶劣环境的能力, 具有使用寿命长, 不老化、不变形、免维护等特性。

(3) 导热系数低, 在同等环境条件下绝热层计算厚度比其他材料薄。同时其防渗透性能优越, 大大减缓了因水气渗透而导致导热系数上升的速度, 使得导热系数可以长时间保持稳定。

(4) 具有闭泡式结构, 能有效地隔离水汽, 抗水汽渗透能力强, 保冷结构不必再设置隔汽防潮层, 即橡塑绝热材料既是保冷层又是防潮层。

(5) 橡塑绝热材料 (Ⅰ类) 燃烧性能等级为B1级。具有自熄、不延燃、氧指数高、遇火不熔化、不滴火球的特点, 且其含有大量阻燃减烟成分, 燃烧时产生的烟浓度极低。

(6) 质地柔软、表面平滑, 裁剪简单, 安装简便, 易于施工成型, 即使在不规则的附件上安装也能做到整齐美观。且粘合速度快, 极大地降低了人工成本。

(7) 设备检修需要拆除部分保冷结构, 而橡塑绝热材料剥离后性能不变, 可实现反复利用, 从而节约了后期设备检修成本。

由于具有以上明显的特点及优良的综合性能, 使得橡塑绝热材料近年来在石化设备保冷工程上应用日趋广泛。

2.橡塑绝热材料主要性能参数 (表1)

三、球罐保冷层厚度计算

1.保冷计算相关参数的确定

(1) 丁二烯球罐设计温度为-19.9~50℃, 介质操作温度T0=7℃。

(2) 环境温度Ta=33.5℃。最热月的月平均相对湿度ψ=83%。

(3) 根据建设工程所在地大气压力、环境温度、相对湿度, 通过查湿空气焓湿图或湿度计算软件可以得到当地露点温度Td=30.2℃。

(4) 橡塑绝热材料的导热系数λ。

GB/T 8175-2008《设备及管道设计导则》在保冷材料中确定了泡沫橡塑绝热材料0℃时的导热率、密度和真空吸水率的要求, 同时规定保冷材料导热率按其使用温度进行修正。

GB/T 17794-2008《柔性泡沫橡塑绝热制品》在物理性能指标中规定了橡塑绝热材料在平均温度-20℃、0℃、40℃时的导热系数要求。由此得出导热系数拟合的计算公式为λ=0.036+0.0001tm, 其中tm为保冷层内、外表面温度的算术平均值。

GB 50264-1997《工业设备及管道绝热工程设计规范》规定导热系数应取绝热材料在平均设计温度下的导热系数。但其附录A常用绝热材料性能的9种材料中并未包含橡塑绝热材料。SH 3010-2000《石油化工设备和管道隔热技术规范》在隔热材料及其制品主要性能的规定中也未涉及到橡塑绝热材料。

GB 50019-2003《采暖通风与空气调节设计规范》的附录J规定了柔性泡沫橡塑导热系数计算公式, λ=0.03375+0.000125tm, 其中tm为绝热材料内、外表面温度的算术平均值。

综合考虑以上相关标准规定和标准实施的先后顺序, 该球罐保冷计算中的橡塑绝热材料导热系数按公式λ=0.036+0.0001tm来计算取值。

(5) 保冷结构外表面与周围空气的换热系数a2=8.141W/ (m2·℃) 。

2.球罐保冷层厚度计算

(1) 按照GB 50264-1997《工业设备及管道绝热工程设计规范》的平面型单层防结露保冷层厚度计算公式, 将已知条件代入计算公式可得导热系数λ和保冷层厚度δ。

注:式中K为保冷材料的修正系数。由于该标准中未规定橡塑材料的修正系数取值, 式计算中参考文献6提供的橡塑材料保冷厚度修正系数K=1.2~1.35, 取上限。

(2) 按照GB/T 8175-2008《设备及管道绝热设计导则》规定的球罐保冷层厚度计算公式。球罐的外径为D0=18.1 m, D1=D0+2δ, 取保冷层表面温度TS-Td+0.3=30.5℃, 代入计算公式。

将以上的厚度计算结果与橡塑板制品的生产规格相结合, 决定该批球罐保冷工程采用橡塑板材厚度50 mm, 即2层25 mm的橡塑板。

四、球罐保冷结构的施工工艺和质量控制

球罐保冷结构由内至外依次为防腐蚀层、保冷层、保护层, 其中保冷层采用橡塑板, 保冷结构不设防潮层。球罐保冷工程施工工艺流程如图1所示。

1.防腐蚀层喷砂除锈工艺及要求

(1) 喷砂除锈作业应注意防尘和环境保护, 在下雨或空气相对湿度大的情况下不得进行施工。施工前, 须清除除锈部位的焊渣、飞溅等附着物, 同时对阀门等球罐附件部位采取有效的遮挡和防护措施。

(2) 作业时, 喷嘴到钢材表面距离以100~300 mm为宜, 其喷射方向与钢材表面的夹角为15~30°。喷嘴不能长时间停留在一处, 避免零星作业。但也不能一次喷射面积过大。

(3) 喷砂除锈后钢材表面至少达到标准规定的Sa2.5级要求。喷砂除锈部位检查合格后, 进行防腐喷涂之前, 如突遇雨水等情况造成除锈部位表面潮湿时, 须等环境达到施工允许条件后, 并用压缩空气吹干该部位的表面水分后方可进行后续喷涂作业。

2.防腐涂装工艺及要求

(1) 在环境温度<5℃或>40℃, 或相对湿度>80%, 或环境扬尘过多的情况下, 不能进行防腐涂装施工。

(2) 防腐蚀层为环氧底漆两道, 单层漆膜干膜厚度≥40μm, 为防止球罐表面出现返锈, 第一道油漆喷涂应在钢材表面处理完成后的4 h内进行。

(3) 防腐蚀层采用高压无气喷涂方式, 作业实施过程中, 喷枪和待喷涂表面的距离控制在30~40 cm左右, 这样既可保证油漆的均匀分布, 避免漆膜厚度不均, 又能达到增强漆膜附着力的效果。

(4) 喷涂过程中应使用湿膜测厚仪进行检查, 从而达到控制干漆膜的厚度和保证涂层厚度均匀的目的。

(5) 防腐蚀层表面应无流挂、无破洞、无起皱、无剥离等影响涂层质量的缺陷, 做到色泽均匀、平整光滑。

3.保冷层施工工艺

(1) 为减少定期开罐检验对保冷层的拆除范围, 应在保冷层表面标记出球罐对接焊缝位置。这样球罐焊缝的无损检测抽查只需割开焊缝中心两侧约150 mm范围的保冷层就可以了。

(2) 为了防止雨水渗入, 保冷层施工采用自上至下的橡塑板铺设按照顺序, 层与层之间须错缝铺设且对缝应严密, 第二层接缝处需粘贴防火型橡塑材料专用胶带。

(3) 支撑和支柱保冷层要与罐体的保冷层安装保持同步, 即安装每一层罐体保冷层时也要同时安装该层的支撑和支柱的保冷层。支撑的保冷厚度和球罐保冷厚度一致, 并以延长4倍保冷厚度作为安装长度。

(4) 施工过程中应注意保冷层成品的保护, 因保护不力或后续施工等原因而导致的已完工保冷层表面破损, 必须及时进行修补。

(5) 为便于运行期间的操作和检查工作, 球罐附件如阀门及法兰等部位的保冷层应能单独拆卸。

4.保冷层粘贴法施工工艺

(1) 用于施工的橡塑板应保证干燥清洁, 其裁剪应根据经验预留一定的余量, 以保证橡塑板之间的接缝为挤缝粘贴的, 不允许存在因长度不够而拉伸材料进行接缝的现象。

(2) 胶水使用之前须摇晃均匀。在橡塑板上涂抹胶水的力度要适中, 保持涂抹均匀且要完全覆盖橡塑板, 且不宜涂抹过多的胶水, 接头部位也必须涂抹到位。

(3) 橡塑板与防腐蚀层及两层橡塑板之间都要双面涂满胶水, 粘贴时将橡塑板顺着球罐曲面抚平, 使其贴服于球形曲面, 确保橡塑板粘合表面无空隙、无鼓起。

5.质量检查要求

(1) 第一层橡塑板铺设前, 对球罐外表面进行仔细检查, 确保防腐蚀层施工完成且表面为干燥和洁净的状态。

(2) 第二层橡塑板铺设前, 应检查已完成铺设的第一层橡塑板接缝处尤其是阀门等附件粘接处是否存在开胶现象, 对于开胶的接缝须按原施工工艺重新进行粘贴施工。

(3) 两层橡塑板铺设完成后, 接缝粘贴防火型专用胶带前, 应进行保冷层的全面检查并修复有问题的部位。

(4) 加强对现场施工巡检力度, 重点检查两层之间是否作到错缝安装, 同时要注意检查保冷层表面是否存在破损及不平整的现象。

6.保护层结构形式

球罐保护层材料选用0.8 mm厚的铝板, 采用瓜瓣式结构, 单台球罐需124块大瓜瓣, 单块瓜瓣长度为14 m, 宽度为0.95m, 这种结构相对于以往鳞片式结构具有3个优点: (1) 保冷结构外形美观, 整体性好; (2) 搭接缝少, 减少雨水渗入的可能性; (3) 安装速度快。

保护层的铝板搭缝采用搭接铆合相结合的方式 (图2) , 铝板与紧固扁钢带的连接采用不锈钢燕尾钉固定。不仅保证了保冷结构整体的防水性和牢固度, 也避免了整体咬合造成的外观不平整现象。

7.保护层施工工艺及质量检查要求

(1) 保护层不允许使用有皱纹、裂纹、深痕道及腐蚀痕等明显缺陷的铝板。完成预制加工的铝板保护层应标识并堆放整齐。

(2) 保护层纵向和环向接缝采用搭接方式, 应上面搭着下面, 防止搭接位置出现“倒喝水”的状况, 搭接宽度>50 mm, 铆钉间距均匀且≤200 mm, 并保证铝板紧贴保冷层橡塑板表面。保护层安装完毕后, 对铝板保护层的铆接点、搭接缝部位及与支撑相连接的4个边角部位用密封胶进行密闭。

(3) 考虑后期检修维护的需要, 球罐上下人孔保护层均采用了可拆卸式结构, 安装结束后对接缝部位使用密封胶进行密闭。

(4) 保护层的环向接缝和纵向接缝应相互垂直且外观平整美观。在已安装的保护层上, 严禁踩踏或堆放物品。对于不可避免的踩踏部位, 应采取临时防护措施。

五、结论

(1) 橡塑绝热材料是较为理想的绝热材料, 其导热系数低, 密度小, 为闭泡结构。且材料柔软, 现场施工简便, 安装速度快, 能有效缩短工期, 经济效益好。

(2) 相对于球罐保冷层厚度计算结果, 考虑保冷材料保冷厚度修正系数的平面型单层防结露保冷层厚度计算结果要要大一些。在球罐保冷计算中, 设计人员可结合已有工程经验进行选取。

(3) 为球罐保冷工程的施工质量, 首先必须选择经验丰富和专业能力强的施工队伍。其次施工中严格按施工工艺规定执行, 做到精细施工。最后应按规定的质量检查要求进行严格检查。

经实践证明, 该批丁二烯球罐的保冷效果达到预期要求, 为橡塑绝热材料在类似设备的保冷工程应用提供了参考。

参考文献

[1] GB/T 17794-2008.柔性泡沫橡塑绝热制品[S]

[2] GB/T 8175-2008.设备及管道绝热设计导则[S]

[3] GB 50264-1997.工业设备及管道绝热工程设计规范[S]

[4] SH 3010-2000.石油化工设备和管道隔热技术规范[S]

[5] GB 50019-2003.采暖通风与空气调节设计规范[S]

绝热材料的基本用途篇7

发泡水泥施工技术是由国外引进的, 据了解, 山东省在十几年即有人使用水泥发泡技术应用于屋面保温, 后因种种原因未被推广应用, 笔者认为主要有几方面原因。其一, 以前建筑业在节能环保方面重视程度不足;其二, 设计单位没有把该项技术深入推广应用;其三, 施工单位对该项技术的优势反馈较少;其四, 配套设备, 材料等生产厂家较少, 与设计、施工单位沟通少。随着社会向节约、环保方面不断发展的趋势, 特别在地暖绝热层施工中, 因施工速度快, 成本低, 效果好, 该技术又重新得到认可, 并推广应用。

1 发泡水泥的概念及原理

1.1 绝热层定义

地暖发泡水泥绝热层是在一定比例的水泥净浆中加入水泥发泡剂, 经搅拌或加压混合后浇筑于地板上形式的具体规定密度, 强度和导热系数的构造层。

1.2 发泡水泥定义

通过发泡机的发泡系统将发泡剂用机械方式充分发泡, 并将泡沫与水泥浆均匀混合, 然后经过发泡机的泵送系统进行现浇施工或模具成型, 经自然养护所形成的一种含有大量封闭气孔的新型轻质保温材料。它属于气泡状绝热材料。

1.3 发泡水泥原理

发泡剂加水稀释在外力作用下产生表面张力很强的微泡泡体, 在一定压力下打入水泥浆体或与水泥浆体搅拌后, 将水泥浆体充斥成以发泡泡体为空腔形状的水泥浆空腔体, 经过一定的时间, 发泡剂泡体外的水泥浆凝固后, 就形成了以发泡剂泡体为空腔形状的水泥空腔体, 该水泥空腔体就称为“发泡水泥”, 随着养护时间的增长, 水泥空腔体强度逐渐增加, 发泡水泥的整体性亦随之增加。

2 工艺特点

2.1 发泡水泥采用现场配制、高压泵送、楼面浇灌工艺, 发泡水泥呈浆体状态, 流动性大, 易于找平操作, 不留死角。

2.2 发泡水泥与传统的苯板、现浇珍珠岩、现浇蛭石等绝热层材料相比有较大优势。

2.2.1 苯板是一种化学原料, 含有许多有害成份, 而发泡水泥使用的是普通硅酸盐水泥, 无有害成份, 健康又环保。

2.2.2 发泡水泥具有良好的强度和整体性, 容易与基层 (楼面结构层或地面垫层) 及上层的填充层紧密结合, 避免了采用苯板保温形成的空洞性和地面裂缝。

2.2.3 发泡水泥施工时楼板结构层无需找平, 直接施工, 一次性整体浇筑, 省去了苯板保温需要的找平层、铝箔层等工艺。

2.2.4 发泡水泥克服了现浇珍珠岩、现浇蛭石保温层, 保温颗粒分散不均的缺陷, 并且施工完成后表面平整, 有利于下道工序施工。

2.2.5 发泡水泥施工工艺简单, 施工速度快效率高, 而传统的保温绝热层则施工工艺繁琐, 分几种不同的材料逐层施工, 层层重叠, 不能成为一个整体。

3 施工工艺流程及施工方法

3.1 工艺流程

工艺流程如图1所示。

3.2 施工方法

以液压活塞式泵 (韩国进口泵) 为例, 介绍发泡水泥绝热层的施工过程。

3.2.1 配比计量

根据施工配合比对发泡水泥泵进行调节, 包括各种成分的配比:发泡剂、水泥、施工用水, 机械自动计量, 操作简单方便。

发泡剂计量如下。按每盘发泡水泥所需发泡剂的重量, 用量标尺控制, 机械自动计量。

水泥计量如下。选择每盘水泥用量标尺, 将水泥放置在发泡机传送带上, 保持水泥在进料口处高出进料口10~15cm, 保证传送带投料时满载, 从而保证了机械自动计量水泥的准确性;

水的计量如下。通过调节水泵供水时间, 来完成每盘发泡水泥所需水的计量。

3.2.2 拌制

水泥与水在搅拌机料斗内经搅拌形成水泥浆, 通过管道与发泡泵的料缸相连。液压活塞式发泡水泥泵通过液压油使左右两个料缸的活塞往复换向运动, 实现水泥浆由搅拌机料斗进入料缸和由料缸压送水泥浆至混合器。同时, 发泡剂按一定比例与水混合后通过高压泵再与压缩空气混合, 在发泡器中形成细密的泡沫, 然后由高压胶管注入混合器与水泥浆混合形成发泡水泥。

3.2.3 输送

混合器内的发泡水泥经活塞高压输出进入出料口管道, 发泡水泥直至达到浇注现场。由软管输送到浇筑部位, 先内后外逐步浇筑。注意软管口不要太高, 应控制在20~50cm的高度范围内。

3.2.4 浇筑

根据房间内的绝热层找平控制线来控制其厚度。在出料口用刮耙将流质状态发泡水泥摊平, 再用铝合金刮杠将发泡水泥刮平, 达到应浇筑的标高, 达不到的部位应及时处理, 不得硬结后再处理, 否则会由分层现象。

厨房、卫生间需找坡处理, 用刮杠由低到高逐步施工, 并随时刮平。

在浇筑过程中, 应派人观察模板预留孔洞、埋件管道等有无松动、变形情况、发生问题立即处理, 在发泡水泥硬结前修整完好。

3.2.5 养护

发泡水泥浇筑完毕, 水泥终凝达到一定强度后应洒水养护, 使之保持湿润状态, 但洒水不要过多, 防止发泡水泥软化。养护期不少于7昼夜。

4 材料和设备的选用

4.1 材料选择

4.1.1 所有进场水泥和发泡剂必须进行检查验收, 包括产品的技术文件 (说明书和合格证等) , 标志和外观检查。

4.1.2 水泥进场后还要进行复检, 合格后方可使用, 该1#、2#两个住宅楼工程均使用普通硅酸盐水泥32.5R。

4.1.3 发泡剂其基本组成是以合成表面活性物质为主。现市场上多见的发泡剂有动物性、植物性、混合性三种, 无论是进口还是国产均以植物性居多, 主要是因为植物性发泡剂配方相对较好研发, 成本也较低。动物性发泡剂采用动物蛋白质为主要原料, 其发泡强度, 均匀度均优于同类产品。该工程选用的是动物性发泡剂, 能收到预期的效果。

4.1.4 发泡剂的主要技术指标及复检

(1) 主要技术指标如下。发泡能力、加水量、发泡高度、发泡倍数、消泡时间、泡沫韧度、泡径、泡沫均匀度、p H值、硬水适应性、挥发性、燃爆性、毒味性等。

(2) 复检要求如后。因发泡剂用量较少, 每10t为一复检批次, 但每一单位工程, 每一生产批, 不少于一次。

4.1.5 水质量要求如后。自来水或不含有害物质的洁净水。

4.2 设备选用

4.2.1 适合于发泡水泥输送的泵有两种选择即活塞式泵和挤压式泵, 随着科技的不断发展, 输送浆体泵的品种会越来越多, 每一种泵都有不同的特性, 选择哪种泵要考虑现场的施工条件和经济效益。我们选用的韩国JS550型活塞式发泡水泥泵能满足施工要求且输送的发泡水泥达到预期效果。

4.2.2 辅助工具品种如后。输送软管、扫把、水管、刮耙、铁锨、铝合金刮杠。

5 质量控制

5.1 现场成立质量管理小组, 做到事前有预防, 事中有控制, 事后有反馈。

5.2 施工应具备的条件如后。

施工设计文件和有关文件应齐全有效。

有较完善的施工组织设计或施工作用指导书并完成技术交底。

施工配合比已确定, 样板间 (或样板户) 经过验收。

内墙抹灰已完成, 地面已清理干净。

厨房、卫生间蓄水试验已完成并通过验收。

管线预留预埋工作已完成。

5.3 质量标准如下。

表观质量要求如表1、表2所示。

注:该5项物理性能应由实验室检测确定。

绝热层厚度尺寸偏差为±5mm, 采用钢尺和探针检测, 可按一户随机抽检一个房间为样本单位, 在每个房间对角线交点和距4个墙角各1m处确定一个检测点, 取其所检结果的算术平均值。

楼板与发泡水泥的分界面上水泥浆沉淀厚度不大于3mm。采用现场剖开法用钢尺检测, 可按一户随机抽检一个房间为样本单位, 在每个房间对角线相对夹角范围内且距交点1m处取一个检测点, 共2点, 取其所检结果的算术平均值。

管件卡件插性。采用手持卡件插入 (拍入) 绝热层, 以可插入和稳固为合格。

5.4 质量通病预防

5.4.1 沉淀状况如后。

在楼板与发泡水泥的分界面上有10~15mm厚的水泥浆而不是发泡水泥。

(1) 原因一:分界面发泡水泥的泡体破裂, 混凝土结构楼板将发泡水泥浆体的水份大量吸走, 造成泡体破裂, 从而导致水泥浆沉淀。 (2) 措施一:提前1~2天浇水湿润楼面, 浇筑发泡水泥前楼板不能过湿, 严禁有明水出现。 (3) 原因二:浇筑时楼板湿度过大或有积水致使发泡密度小, 水泥浆沉淀。 (4) 措施二:严格控制楼面湿度, 禁止楼面积水。若有积水应提前扫净。

5.4.2 蓬松使用之后。

绝热层结构呈离散颗粒状态。

(1) 原因一:发泡水泥强度低, 达不到设计强度。 (2) 措施一如后:水泥含量少, 施工配合比中增大水泥用量。 (3) 原因二如后:发泡水泥含水量过大, 气泡密度小。 (4) 措施二如后:调整发泡水泥的含水率, 减少水泥净浆水灰比。

5.4.3 裂缝

(1) 原因一:发泡水泥浇筑完毕后, 不及时洒水养护, 致使发泡水泥失水严重, 达到一定强度后而产生裂缝。 (2) 措施一:根据温度及天气状况合理确定洒水养护时间。 (3) 原因二:发泡水泥达不到3d养护期时在楼面上施加荷载。 (4) 措施二:浇筑完后进行3d以上自然养护方可在其上活动, 铺设加热管时施工人员必须穿平底鞋。

6 效益分析

水泥发泡与苯板传统工艺的优势对比, 如表3所示。

经济效益较好。以冠县名仕花园1#、2#住宅楼为例, 施工发泡水泥40厚绝热层24680m2。

按每立方发泡水泥计算如后。

材料费

水泥200kg×0.23元/kg=46.00元。

发泡剂2.3kg×8元/kg=18.40元。

水270kg×3.8/t=1.03元。

小计:65.43元。

人工费1m3/1.23m3/工日×100元/工日=81.30元。

机械费1m3×30元/m3=30.00元。

合计:65.43+81.30+30.00=176.73元。