窯爐是陶瓷生產中重要的熱工設備,燒成質量和成本與窯爐砌筑安裝的質量密切相關。因此窯爐施工技術是一個非常重要的問題。如果施工質量差或方法不合理,便會在很大的程度上影響窯爐的使用壽命和燒成工藝,并降低窯的熱效率,增加維修費用。
窯爐總的特點和要求大致是承受高溫荷重,要求一定的嚴密性和幾何尺寸的準確性,以防止窯內熱氣體外漏和冷空氣的吸入,能適應燒成工藝的要求,保證窯內壓力、溫度、氣氛制度的實現(xiàn)。因窯墻是單面受熱,且溫度高低有別,膨脹和收縮不同,容易損壞,間歇式的窯爐尤甚。
窯爐施工的首要任務就是保證砌筑安裝質量,使昂貴的窯爐設備更好更快地發(fā)揮效益,同時也應爭取降低造價。
窯爐的地基與基礎問題和要求
。1)地基:窯爐地基同房屋地基一樣是個復雜而重要的問題。需要設計和施工人員認真慎重對待。對于地基,一般來說應事先進行工程地質勘察,掌握土的物理和力學性質,要求搞清楚地基土質的好壞,承載力的大小,地下水位的高低,土層的分布是否均勻,有無軟土層,有無暗濱、池塘、古井、古墓等情況。如實在無條件勘察,那只有在土壤開挖后看土質與設計要求是否相符,有無特殊之處,再根據(jù)具體情況,參照附近建筑物的處理地基的做法以及憑經驗和參考有關資料商量研究決定其處理辦法。
就景德鎮(zhèn)地區(qū)來說它屬丘陵地帶,城市區(qū)域內又有很多歷代遺留下的廢瓷渣,地質情況比較復雜。從一般情況來看部分地基土(表層以下)承載力可參考下表。
地基土壤名稱 |
承載力kg/cm2 |
耕地地基 |
1.2-2.0 |
老窯地基和老房屋渣片地基 |
0.9-1.2 |
堆積年代較久的渣片地基 |
0.7-0.9 |
新近渣片地基 |
0.4-0.7 |
但市效區(qū)和某些地段則有風化巖地基,其承載力那就很高了,做窯爐地基是毫無顧慮的。
。2)圓窯的地基和基礎:圓窯的整體性較好,容許有較大的均勻沉陷,基礎的單位荷重根據(jù)計算一般為1.2kg/cm2左右,在景德鎮(zhèn)地區(qū)來看,常說的老土和老窯基或老房屋渣片地基,一般都可以做圓窯地基,而不需要經過特別加固處理。
圓窯一般要求建筑在比較高爽的位置,這對燒成工藝有利,所以圓窯要求基礎高出地下最高水位(或叫地表水位)60公分以上,若不得已只有建在低洼的或地下水位過高的地方,則應采取防水、排水措施,防止地下水進入或滲透到窯底與煙道中,以免影響通風或由于濕氣太重而影響制品的質量(山東地區(qū)地下水位均較高)。 圓窯的基礎通常采用剛性基礎 。
(3)隧道窯的地基與基礎:因為隧道窯是長形的建筑物,而且是比較長的,制品裝上窯車在軌道上運行。所以要求地基有較高的承載力,特別要求在窯的長度范圍內土質均勻一致。因為隧道窯不允許有不均勻的沉陷,否則將嚴重影響窯的運轉使用,甚至不能運行,那就造成很大的損失。
隧道窯同圓窯一樣要求建在地下水位以上。它的基礎幾乎都采用鋼筋混凝土。因基礎面積較大,工程量多,耗時亦長。施工中更要認真注意質量。
總之窯爐地基與基礎施工很重要,一定要嚴格遵照設計圖紙和有關施工規(guī)范的要求搞好質量。對于其它一些類型的窯爐地基與基礎的要求基本上與上兩種窯大致相同 。
。4)煙囪的地基與基礎:煙囪是獨立的砌體。根據(jù)示范允許較大的均勻下沉。地基承載力達1.2kg/cm2以上的比較均勻土質做為煙囪地基是無問題的。囪基埋置的深度,除根據(jù)地基的承載力、土層的厚度考慮外,還應配合煙道的位置來綜合考慮。煙囪基礎(尤其是高30米以上的)幾乎都采用鋼筋混凝土基礎。
。5)關于窯爐地基及排水問題:景德鎮(zhèn)地區(qū)某瓷廠在六十年代興建的幾座圓窯,地處市區(qū)薛家塢,這里歷史上曾是低洼地段,歷年來堆積瓷渣垃圾極厚,很難挖見老土,只得在渣片上建,這種地基經充分夯實,倒了一層三合土再做鋼筋混凝土基礎,至今基礎無變異。又如最近建的一座長93米燃油隧道窯,其地基更為復雜,在該市來說亦屬少見,在93米長的范圍內有風化巖層、有老土層、有瓷渣片層等幾種不同情況。且因位于山坡腳下,地下水位很高,而本窯又設有坑道,所以要做到既經濟又有效地處理此地基和搞好排水是一件既重要又辣手的事,為此頗費周折,耗時半年多,結果經多方反復研究定案:①因地基軟硬不一,承載力不等,為均衡沉降,提高軟弱土的承載力,采用全窯長的砂墊層。根據(jù)地基軟硬,砂墊層分為三種厚度:最軟弱處厚1.1米,最硬處厚0.5米,其它為0.8米左右。該窯于1981年底建成后使用至今,其基礎未發(fā)現(xiàn)有何問題,證明該種地基情況下用上述方法處理是成功的。②窯基礎排水采用盲溝,即在基礎砂墊層下沿窯長鋪設一條預制混凝土管連接成的排水溝,溝水引至室外集水井,用泵抽水排掉。結果因地下水位很高,水量太多,始終排除不盡,使坑道常年積水,雨季尤甚,所以后又在坑道內增設水泵加強排水,才得免強濟事;A防水排水還有其它一些措施,同處理地基一樣可根據(jù)具體情況的不同而分別參考土建上的做法。不過防水工程的施工質量倒是關鍵問題,否則將會引起滲漏,而使防水工程起不到應有的作用。 窯爐地基與基礎問題于整個窯爐工程是至關重要的,所以一般都慎重對待,并希望一勞永逸為好(當然是要恰到好處,不至于浪費)。窯爐工程因此而出大問題者尚極少見,但基礎輕微下沉卻是有的,如有的隧道窯在大修理時,檢測軌道水平,發(fā)現(xiàn)一頭高一頭低,標高數(shù)相差多者竟以公分計,這基本上就是因基礎下沉造成的。但軌道僅有輕微傾斜,只要停窯時調整好并不怎么防礙推車,最可怕的是軌道成波浪變形,因其極易引起卡車等事故。
窯爐施工應遵循和注意的主要問題
正因為施工質量在窯爐的價值中有相當重要的意義,所以必須重視窯爐的施工。窯爐施工對施工技術人員有一定的要求,因為即使是設計文件很完善,但不懂得窯爐的特性,還是不能勝任工作,只是對耐火砌體有實踐經驗還不夠,還必須認真研究好它的施工方法和規(guī)程,并嚴格實施。施工是一項嚴肅認真和細致的技術工作;施工人員的責任心和技術水平是施工成敗的關鍵;施工是理論和實踐相結合的創(chuàng)造性的辛勤勞動過程。加施工人員善于組織調配,勤于檢查督促,處理問題及時果斷等等,這樣有利于操作人員技術水平和干勁更好的發(fā)揮,使各項質量盡量達到驗收規(guī)范中的上限,從而得到優(yōu)良的施工質量。施工人員一定要牢固樹立百年大計,質量第一的觀念,精心施工,在確保質量的前提下設法加快進度和降低成本。
1、首先施工人員應充分了解設計意圖,掌握材料的理化性能指標,檢查材料的質量及規(guī)格尺寸,根據(jù)具體情況及時研究對策。
2、施工人員必須在進行每一次工序之前向工人作詳細的技術交底,在砌筑過程中還要隨時檢查施工質量和對照圖紙測量尺寸位置等。
3、鑒于基準面和中心線是窯爐施工的準繩,是窯爐施工進展過程中隨時檢查、測量的依據(jù)標準,所以一定要嚴格細致、準確地訂出基準面、中心線,并牢牢固定好標記。
4、隧道窯內軌道的鋪設是極為重要的,是影響施工質量的關鍵部分。所以在鋪軌的過程中各工種同志要密切配合,一絲不茍的工作,軌道一定要經反復測量多次核準后再裝固。
5、拱模制作尺寸的精確和安裝質量是砌拱質量的前提,所以工人常說模子是師傅,是有一定道理的。因此在發(fā)拱前要嚴格檢查拱模的制作安裝質量,一定要完全合符標準,然后才能砌供。否則拱蓬達不到設計要求,將帶來嚴重后果。
6、窯爐砌筑要求達到的主要質量是堅固穩(wěn)定、尺寸準確、密實飽滿、整齊美觀,這是工藝和結構的需要,施工必須圍繞這些目標工作。
7、施工人員要熟悉和理解國家施工和驗收規(guī)范及有關操作規(guī)程,嚴格按規(guī)范和設計的要求參考有關資料和經驗進行施工。
8、施工時(特別是隧道窯施工),為了方便和避免返工,最好從圖紙上把各孔、洞、槽、眼、凹凸、預留、預埋等部分的位置用直線編繪?quot;施工日記薄"上,標出距離、標高、尺寸等,這樣隨身帶著,便于查閱。上班預先按此劃出中心線,下班又按此檢查一遍,看有無遺漏和差錯,并及時糾正。
9、因施工包含著組織管理內容,施工不僅要管技術抓質量,同時也要抓進度抓節(jié)約,要合理安排一切,在施工大型復雜工程而又有條件時,可用統(tǒng)籌方法編制施工進度計劃,科學合理地安排和調劑人力、物資、運輸?shù),以使得到最佳效?。
10、按工程項目,每天記寫施工日記,把天氣氣候變化情況、工作內容、工作進度情況、遇到的問題、解決的辦法、工程變更、檢查結果,以及事故和心得體會等記下來,以備事后查考,且有利于總結工作,若長期堅持下去受益非淺。 11、從事窯爐施工的技術人員必須深入學習和掌握陶瓷熱工專業(yè)方面的知識理論,同時學習一些建筑施工技術知識,在實踐中才能主動靈活而正確解決和處理所遇到的各種予想不到的施工問題。
施工質量對窯爐的影響問題
1、耐火材料砌體損壞問題:窯爐砌體要承受高溫,熱負荷引起熱應力,這是使砌體損壞的重要因素。熱應力取決于溫度和溫度梯度,所以在窯爐的高溫部位容易損壞,尤其是拱蓬又有橫向推力的影響更易損壞。容易損壞的主要部位是:燃燒室、拱蓬、孔洞及過橋,隧道窯的燒成帶、圓窯的熱底板、內膽、爐門等處。損壞的基本特征是松動、位移、變形、開裂、下沉等。影響砌體損壞的原因固然是由設計結構、材料質量、砌筑質量、烘窯和使用維護等條件因素所決定。有時同樣的條件做同樣的窯,有的壽命長些,有的短些,可見與施工砌筑有相當?shù)年P系。如施工不當、質量不高,砌體的灰縫過大、不密實飽滿,或砌筑時沒有咬緊和楔實以及用了操作過程中損傷了的材料等,都促使窯爐的損壞,降低其使用壽命(基礎和加固影響在外)。
2、窯爐外墻損壞的特征主要是開裂、走動、下沉。因其砌筑方面的原因有灰縫過大,密實性差,或砌筑不合要求沒有銜接咬砌好,其次是排氣孔留設不合理和使用的灰漿不對等(基礎和加固影響在外)。
灰裝問題:窯爐外墻用的灰漿以水泥粘土砂漿和石灰粘土砂漿為好,都為結合較好的材料組成。前者水泥在常溫下膠結合力強,滲入粘土中使灰漿稠度和流動性適中,粘土與磚的粘著力又好,在溫度升高的情況下(指窯外墻一般能達到的溫度而言),粘土體積收縮、排出所含水份,而水泥又需要吸收水份,體積影脹,所以這類灰漿與紅磚結合較好,因此砌體抗拉強度也較高。后者粘土在溫度升高的情況下體積收縮,而石灰內的游離氧化鈣受熱則膨脹,同時粘土與紅磚粘結較好,石灰與粘土因受熱愈來愈結,所以砌體抗拉強度也較高。
3、磚煙囪開裂問題:當然基礎下沉或受風力影響會導致煙囪開裂,但這種情況極少。從有些囪開裂的現(xiàn)象看也不屬上述原因所致。其開裂的主要原因是囪壁受熱膨脹產生溫度應力的影響。為此,在結構上應采取空氣隔熱層做法,防止囪開裂,同時厚壁與薄磚因導熱不一樣,在其交接處也容易因溫度差產生開裂,所以要盡量減少囪內壁階,或在交接處采取加固措施(打箍)。其次有些囪因砌體抗拉性能差、灰漿標號不夠也會產生開裂,用頂順拉接的砌筑比全頂?shù)睦有阅芎,再適當提高灰漿標號也是防止煙囪開裂的一個辦法。
4、施工質量對燒成工藝的影響:窯爐在工作過程中好不好操作控制故然與設計合理、操作者技術水平和實踐經驗有很大關系,然而與窯體的砌筑施工質量亦密切相關。其主要的原因是:①施工的尺才誤差較大,如斷面尺寸和形狀、位置尺寸(包括水平和垂直方向的)等,這就等于是在一定程度上改變了設計,所以達不到。設計要求的目的,使計算準確的東西成了不準確,這當然就給操作控制帶來困難。②灰縫過大,砌體不密實。其結果是窯體氣密性差,導致漏氣、漏火,從而使窯體容易損壞、變形、位移,使窯體的幾何尺寸產生較大誤差,勢必影響燒成工藝甚至導致嚴重事故。
比如:窯車砌筑尺寸誤差大,則車與車之間曲封不嚴,窯體曲封尺寸誤差大,則車與窯體之間的曲封不嚴,這都將產生漏風,影響燒成工藝和熱效率,甚至會導致卡車事故。
所以為了確保先進的窯爐設計意圖得以實現(xiàn),使燒成操作時能靈活而準確地控制壓力,溫度、氣氛制度,提高密的熱效率,必須要搞好施工質量,特別是注意上述兩個主要方面。
窯爐施工技術發(fā)展問題
隨著陶瓷工業(yè)生產的向前發(fā)展,窯爐建修量的增大,對窯爐施工在技術和效果上將提出更高的要求,促使施工技術的提高和改進。當然施工技術的發(fā)展有賴于窯爐設計,耐火材料和施工設備的進步。
1、從近期初級階段看:適當?shù)氖勾u大型化,這樣可減少灰縫,增加整體強度,提高腳筑效率;逐步的增加散狀耐火材料(如耐火混凝土)的應用,這樣可以實現(xiàn)機械化代替手工,加快施工進度,隨著散狀耐火材料生產技術的進步、質量的提高,擴大其使用范圍;結合實際情況推廣應用其它部門的施工方法和工具備,象運料的傳送帶,用泵輸送火泥,切磚用金剛石切割機等,以便減輕勞動強度,提高工作效率。
2、從遠期高級階段看:隨著耐火料和高級隔熱材料的發(fā)展,窯體砌筑也象建筑業(yè)上將古老的秦磚漢瓦改為工廠成批生產的予制構件所替代那樣;象建造摩天大樓實現(xiàn)搭積木似的迅速建成那樣,窯爐(特別是隧道窯之類)砌筑改為予制裝配式的施工方法,使窯爐砌筑實現(xiàn)機化、產品化,從而大幅度降低成本,提質量。因此這就要求窯體逐步實現(xiàn)標準化、系列化。
施工人員的主要業(yè)務工作
建設單位的窯爐施工技術人員的工作任務是為了窯爐工程項目的工程質量、施工進度、節(jié)約投資而積極努力。其主要工作大致歸納有如下幾方面。
。1)工程管理方面
1、經常而主動地與計劃統(tǒng)計部門,設計勘測部門、材料供應部門、財務管理部門及承包施工等部門密切聯(lián)系,使工作中存在的問題得以及時發(fā)現(xiàn)并合理解決;不允許拖拉等待。
2、協(xié)助設計定案,了解設計工作進展情況,對有關部門具體提出要求。
3、督促檢查施工準備包括勞動力及材料調配情況。
4、協(xié)助編制施工組織設計,協(xié)商施工季度、月份、日計劃事項,爭取采用平行流水、立體交叉、機械化作業(yè)方法,壓縮工期,加快建設速度。
5、協(xié)助解決材料運輸、道路,大型設施及施工用水用電等問題。
6、匯編工程予算和決算,及時簽訂施工合同。
7、檢查工程進度,掌握薄弱環(huán)節(jié),督促突破關鍵 。
8、審核工程款撥付,承辦統(tǒng)計報表。
9、組織竣工交工驗收,辦理交接手續(xù)。
(2)技術監(jiān)督方面
1、熟悉施工圖紙,參加圖紙會審和技術交底會(包括計劃交底會),研究圖紙及核校各部、構件相互關系。
2、提出工程中特殊要求和注意事項,研究解決技術問題。
3、檢查施工組織設計的執(zhí)行,補充操作規(guī)程及質量標準。
4、檢查技術安全勞保設施。
5、檢查建筑物及構筑物的定位標高放樣的測量工作。
6、撿查土壤情況是否符合設計要求。
7、檢查隱蔽工程和施工操作質量。
8、處理質量事故,并提出鑒定意見。
9、檢查設備基礎和底腳質量以及位置尺寸預留預埋情況。
10、檢查原材料及預制加工成品、半成品的質量。
11、研究圖紙修改,設計變更及材料代用等問題。
12、承辦有關簽證手續(xù)。
13、審查材料和試件的試驗、化驗資料及出廠質量合格證明書。
14、參加驗收檢查。