辊磨基础施工要点及质量控制措施

李耀亭

辊磨基础施工要点及质量控制措施

The Foundation Construction Key Points and Quality Controlling Measurments on Roller Mill

李耀亭

1 引言

原料辊磨是水泥熟料生产线的关键设备，因其具有投资省、占地少、动力消耗低、躁音小、产量高的特点，在新型干法水泥生产线中得到普遍应用。做为原料辊磨安装重要组成部分之一的辊磨基础的施工，决定着辊磨安装的成败，在辊磨安装中具有举足轻重的作用。水泥项目建设中因辊磨基础质量问题造成辊磨安装质量事故或拆除辊磨基础重新建设的现象不乏个例。本文结合从事辊磨基础施工的实践，对辊磨基础施工要点和质量控制措施做些探讨，旨在推进辊磨安装质量的不断提高。

2 辊磨基础的构造及涉及的施工工艺

和一般的设备基础相比，辊磨基础具有基础埋置深、结构寸及高差大、预留孔多而深、混凝土强度等级高、抗渗隔振要求严、管线多的特点。辊磨基础的构造由以下两部分组成：

2.1 隔振层构造

由于辊磨在正常运行中会产生较大的振动荷载，为减少辊磨基础振动对周围建筑物及构筑物的影响，确保辊磨运行过程中的安全，在辊磨基础的设计过程中，在基底和四周均设有隔振构造设计，通过隔振设计，变辊磨基础与四周地基及周围建（构）筑物的刚性边接为弹性边接，起到缓冲作用，以减弱振动对地基及附近建（构）筑物的冲击力，从而使振动和噪声的辐射降至最低。

辊磨隔振构造的一般做法是在辊磨基础四周采用聚苯乙烯泡沫塑料板或其他刚性泡沫板与基础四周隔离，在内外做防水处理，在距聚苯乙烯泡沫塑料板或其他刚性泡沫材料200～300mm处砌砖墙保护层，在砖墙保护层和聚苯乙烯泡沫塑料板或其他刚性泡沫之间填2～5mm豆砂，在辊磨基础立面形成隔振层。辊磨基础基底的隔振层一般也采用200mm厚的豆砂或橡胶带隔振层。

2.2 基础构造

正常情况下，要保证辊磨能够平稳运行，就要求辊磨基础有足够的重量，不同的设备厂家对基础重量与磨机总重的比值要求不同。一般情况下，设备基础重为磨机总重的3.5倍以上，这一比例限制了磨机基础的平面尺寸。如我公司采用的辊磨平面尺寸为20.5m×12.0m，厚7.0m，预留孔深达2.5m，仅基础部分混凝土量就达到近2000多方，还不包括二次浇筑部分工程量。有的辊磨基础由于平面尺寸限制，基础理置深度达7.5m以上。辊磨的混凝土强度等级一般情况下采用C25即可，但设备制造厂家一般都建议提高混凝土的强度等级。因此，混凝土强度等级在设计方面既要满足设计规范要求，又要满足设备厂家对基础的设计要求，并得到设计厂家的确认。从实际施工情况来看，国内磨机基础设计为C25或C30混凝土，二次浇筑为C35混凝土；国外磨机厂家要求基础混凝土强度等级不低于C30，一般要求为C35，二次浇筑为C35或C40。

在钢筋配筋方面，辊磨除按一般设备基础配筋外，一次浇筑与二、三次浇筑之间还配有竖向联系筋（插筋）与水平钢筋网，有的厂家还要求配置设备底座处加强筋，同时因钢筋层数较多，构造上还需制作较大的马蹬筋，以支撑钢筋主筋。

通过对辊磨基础的构造组成分析，可以清楚地看到辊磨基础的施工涉及到土石方工程施工、大体积混凝土的施工、钢筋工程、模板工程及预埋件工程、设备基础预留孔的预留及二次灌浆、电气预埋管、防振减振层及设备安装与基础的交叉施工等多个施工工艺，可见辊磨基础施工的难度和复杂性非同一般，必须引起高度重视。

3 辊磨基础施工要点及质量控制措施

从辊磨基础的构造及涉及的施工工艺来看，辊磨基础施工应把握的关键就在于必须重视隔振层的施工和大体积混凝土的施工，把二者施工的重要性提高到同一高度，对保证辊磨的安装质量至关重要。在实际施工过程中，人们往往重视大体积混凝土的施工，却忽视了隔振层的施工，结果造成辊磨运行中产生振动，影响到周边建筑物及辊磨自身的安全。根据辊磨基础涉及的施工工艺，应把握的关键点做如下介绍。

3.1 基坑开挖

辊磨基础深度一般在7m左右，属深基础施工，因此，土石方开挖大多数采用大开挖的形式，开挖方案的设计应注意以下几点：

（1）辊磨基础的开挖方案要和主体建（构）筑物及相临建（构）筑物基础的土石方工程开挖方案综合考虑。因辊磨及周边建筑物的基础大部分为深基础，开挖过程中按照施工规范的规定需要放坡。放坡后，有可能会形成一个大的基坑，而且在基础开挖过程中，有大量的土方需要外运，需要考虑临时运输道路的布置。

（2）挖方时边坡放坡应结合工程地质情况在保证安全的情况下合理确定。水泥项目多建设在山区，多数资料推荐辊磨基础开挖采用1：0.5放坡。实际上，这个系数只为个例，实际施工组织设计时应根据岩土的类别按规范规定设计放坡比例。

（3）做好地表水的防排。为防止地表水浸灌入基坑，应在基坑施工前在基坑外做好地表水的防排措施，以免地表中影响到基础的施工。

（4）做好安全文明施工，安装安全文明施工设施。距基槽周边1.2m搭设安全防护栏杆，3m以内不得堆放材料或杂物，如需在基坑周围设置临时道路，临时道路距基坑上部边缘距离在5m以上。

（5）基坑开挖完成后应及时验收并进行下一工序施工。基坑施工完成后，应及时进行验收，坑底平整度与规范要求误差不超过20mm，一来证明基础土石方工程达到质量验收的合格标准，二来为基底抗振层的施工打下良好的基础。

3.2 隔振层施工

基础隔振层施工包括两部分，即基底平面隔振层和基础四周基础壁立面隔振层。隔振层施工质量的好坏直接影响到辊磨的正常运行及使用寿命，实际施工中，常常出现隔振层材料把关不严、立面做不到位的现象，从而影响到了辊磨的安装质量。因此，为保证辊磨的安装质量，对隔振层的施工应引起高度重视，从实践方面来看，隔振层施工重点在以下几个方面：

（1）基槽开挖必须达到国家规定的质量标准，表面平整度小于20mm，这是做好基底隔振层的基础。

（2）严把隔振层的材料关，隔振层的材料必须达到规范要求。基底隔振材料一般要求为200mm厚的2～5mm豆砂或橡胶垫层，但多数采用豆砂垫层。辊磨基础平面隔振层如采用豆砂垫层，对豆砂的材料要求应坚固、耐久、颗粒均匀，不得用人工砂或砂石搅拌后代替豆砂垫层。这是因为，如果垫层材料不够坚固，颗粒不均匀，在使用过程中，就会使隔振层厚度发生变化或隔振层密度发生变化，从而影响隔振效果。因此，若当地找不到合适的豆砂可到外地采购或用强度较高的石英砂代替。

（3）豆砂垫层施工时要把握厚度均匀，原材料级配效果好，保证隔振效果。

（4）立面隔振层防水层要达到施工规范的要求。辊磨基础立面在做隔振层之前应先做一道防水层，然后在防水层外做聚苯乙烯泡沫塑料板或其他刚性泡沫板，再在聚苯乙烯泡沫塑料板或其他刚性泡沫板外做防水层，最后在距聚苯乙烯泡沫塑料板外200mm砌围护砖墙，在围护墙和聚苯乙烯泡沫塑料板或其他刚性泡沫板之间填2～5mm豆砂。通过两道防水层，将辊磨基础的立面隔振层分为两个部分，可防止外来水源对基础的浸蚀，又将隔振层分为两层，提高了隔振层的隔振效果。

（5）立面隔振层一定要做到基础顶面设计位置，以保证隔振效果。实际施工中，立面隔振层填充材料不符合要求，做不到设计位置的较多，应引起重视。

3.3 基础混凝土的施工

3.3.1 基础混凝土的定性

按照我国普通混凝土设计规范规定，混凝土实体结构等于及大于1m，或预计会因水化热引起混凝土内外温差过大而导致裂缝的混凝土定义为大体积混凝土。国外因各国的标准不同，对大体积混凝土的定义也有差别，一般定义在0.8～1.2m上，美国则规定：任何现浇混凝土，只要有可能产生温度影响的混凝土均称为大体积混凝土。因此，无论在国内还是在国外，辊磨基础的混凝土都应定义为大体积混凝土，都有可能是受温度影响的混凝土。

3.3.2 大体积混凝土产生裂缝的原因

大体积混凝土由于结构截面大，水泥用量多，在混凝土硬化过程中水泥水化所释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用，使混凝土内外温差过大，内外温差产生的温度应力大于混凝土的抗拉应力，导致混凝出现表面裂缝和贯通裂缝。由于结构及外力对混凝裂缝的影响在结构设计时设计单位已经做了考虑，因此，在实际施工过程中大体积混凝土施工的重点与难点就在于控制由于内外温差过大产生的裂缝。

另外，外界温度变化及混凝土的收缩也是产生混凝土结构裂缝的原因之一。

3.3.3 基础混凝施工控制措施

她离村子越近，对风影越是抱怨，你以为你是谁，你以为自己能吹几声笛子就了不起了？你撒泡尿照照你自己吧，还当自己是个男人？因为胡思乱想，因为心不在焉，恍兮惚兮，脚下一个趔趄，她差一点儿又坠落下去，转头一看，惊出一身冷汗，下面竟是万仞绝壁，要是不慎掉下去，那可不是滚一身泥垢的事，恐怕是连尸骨都要找不到了。霎时，黄豆大的汗珠子从她的额头沁出来，一串串地滚落下来。她终于镇定下来，一腔怨气又开始发泄到风影身上了，谁要你下面的小和尚也是吃素的？饮食男女乃人生之大欲，自己无能，老婆红杏出墙能怪我吗！要怪就怪你自己去吧！

（1）合理确定混凝土的配合比。大体积混凝土的配合比不仅影响到混凝土自身的强度，而且还影响到混凝土的和易性和、坍落度，甚至会产生混凝土的裂缝。因此，必须合理确定混凝土的配合比。由于混凝土是由原材料组成的，因此混凝土配合比的确定首先要把好原材料关。

应选用低水化热或中水化热以及凝结时间较长的水泥配制混凝土，以降低水泥水化热。如矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、复合水泥、矾土水泥、低热微膨胀水泥等，并尽量减少水泥用量。试验资料表明：每增减10kg水泥，其水化热将使混凝土的温度相应升降1℃。所用的水泥应进行水化热测定，水泥应不结块，符合质量标准并有质保书和复验单。

砂石级配要合理。尽量选用粒径大、级配良好的粗细骨料；碎石要采用连续级配，砂要选天然中粗砂，并严控砂石料的空隙率、含泥量、吸水率及压碎指标。砂、石含泥量控制在1%以内，并不得混有有机质等杂物，杜绝使用海砂及人工砂。碎石最大粒径与输送管径之比宜为1：3，砂率宜控制在40%左右。

合理确定水灰比。水灰比过大易使混凝土收缩，造成混凝土的裂缝。由于大体积混凝土多数采用泵送，实际施工中混凝土的水灰比一般都大于设计配合比，极容易造成混凝土变形。建议水灰比控制在0.5左右，坍落度控制在15～18cm之间，实际施工要结合原材料情况，通过试验合理确定。

在混凝土中掺入适量外加剂。在大体积混凝土中使用缓凝型减水剂，可节约水泥用量，延缓水泥早期水化热的释放；掺入适量微膨胀剂或膨胀水泥，也能使混凝土得到补偿收缩，减少混凝土的温度应力，可提高混凝土的抗裂性。外加剂的选择应根据施工现场实际环境情况来确定，如在冬季施工，要选择复合防冻型泵送剂，在夏季要选缓凝型减水剂。

在混凝土中掺入混合料。为改善混凝土的和易性便于泵送，可在混凝土中掺加适量的粉煤灰，以提高和易性，减少水泥用量，降低水化热。有关资料表明：在混凝土中掺入适量的粉煤灰，水泥水化热可降低23%，绝热温升可降低27%。关于混合料的掺量，我国规范规定对采用矿渣硅酸盐水泥拌制的大体积混凝土，其粉煤灰取代水泥的最大量为25%，因掺入粉煤灰对混凝土的早期强度有影响，因此，多数资料建议粉煤灰的掺加量在10%左右。实际施工时，应通过实验室实验确定。

（2）降低混凝土浇筑过程中的温差。主要措施有：尽量避开炎热天气施工、分层浇筑、采用二次振捣工艺、对骨料进行喷水预冷、采用冷水搅拌混凝土、在混凝土模板内采取通风措施等，降低混凝土的入模温度，加速模板内热量的散发。

（3）严禁掺入片石或毛石。虽然辊磨基础为大体积混凝土，掺入适量片石或毛石可节约混凝土和降低水化热，但因基础为钢筋混凝土结构，且预埋件多，为避免掺加片石或毛石对钢筋及预埋件的影响，确保基础的施工质量，应严禁掺入片石或毛石。

（4）设置温度筋来增强混凝土抵抗温度应力的能力。

（6）二次灌浆一般有两个标高面，要一次完成。

（7）确保混凝土的振捣质量。采用多根振捣棒连续振捣，振捣插点要均匀，振捣厚度和移动间距、振捣时间根据使用振动棒的情况确定，振捣上一层混凝土要插入下一层混凝土5cm左右，并在下一层混凝土初凝前进行。分层厚度在300～400mm，最多不要超过600mm。

（8）采用蓄水和混凝土内埋循环水管养护。对大体积混凝土养护，应根据气候条件采取控温措施，并按需要测定浇筑后的混凝土表面和内部温度，将温差控制在设计要求的范围内;当设计无具体要求时，可按有关规范的规定，将混凝土内部中心点与外表面温度差控制在25℃以下。为合理确定混凝土的养护方案，在做混凝土浇筑方案时应按规范对混凝土内外理论温差进行计算，并根据计算结果确定综合性的养护方案。

一般情况下，大体积混凝土的水化热在浇筑后2～5天时间内温差为高峰期，应在这一时段设专人测量温度，并做好记录，根据温度测量结果，通过外表面蓄水养护及调整循环水流速来达到混凝土的养护效果。

3.4 基础钢筋工程施工

（1）马凳筋设置要能满足支撑基础钢筋网和承受施工荷载的需要。由于辊磨基础埋置较深，基础钢筋分层设置，上下层钢筋之间设有马凳盘，以便于钢筋固定。辊磨基础马凳筋一般用25钢筋制作，间距1.0～1.2m，每一层网片设一层马凳筋。

（2）钢筋在预留洞口处应绕过洞口，不可切断。

（3）要注意插筋插入混凝土部分的深度和露出的不同高度。

（4）要注意二次浇筑水平钢筋网的层数和放置部位。如我公司辊磨厂家图纸要求：二次灌浆层内水平钢筋网分四层，第一层在接近一次混凝土表面，第二层在中部，第三层顶面，第四层钢筋仅在中间区域。

（5）插筋可与设备连接。为使混凝土与设备更好地面为一个整体，每隔500mm左右可将插筋与设备焊接，同时，为避免水平钢筋下落，插筋与水平盘也要绑扎或焊接牢固。

（6）预埋件位置应准确并与钢筋焊牢，电气埋管位置也要准确。因国外厂家对这些埋管的要求都比较严，一旦埋错，将不好纠正。

4 结论

辊磨基础的施工虽然涉及的施工艺较多，但其施工重点在于做好隔振层施工、大体积混凝土的施工和钢筋预埋件的施工，而做好这些分部工程施工的起点在于把好原材料的质量关，合理确定混凝土配合比，降低混凝土的水化热，采取掺加混合材、外加剂、混凝土表面蓄水内设循环水管养护等措施。这些措施中最最关键在于控制水化热，这是辊磨施工质量的决定因素。隔振层做好了，可减少辊磨运行中振动对周边建筑物及自身的影响，提高辊磨的产量及寿命，基础做好了，可以保证辊磨的正常运行。总之，辊磨基础的施工，是辊磨安装的起点和归宿，只有高度重视辊磨基础的施工，才能保证辊磨安装的质量。

[1]建筑施工手册编写组[K].北京：中国建筑工业出版社,2006.

[2]孙传红,林文祥.水泥厂辊磨基础大体积混凝土施工水化热的控制[J].中国水泥,2009,(1).

[3]现行建筑施工规范大全[K].北京：中国建筑工业出版社,2005.

[4]薛艳丽.大体积混凝土裂缝的成因及预防[J].水泥技术,2011,(4).

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