采用CL-80澆注料一是由于煙囪施工技術限制和投資控制要求，不能很好地配合進行煙囪滑模施工，施工工期長、投資較高;二是由于氣候和工程特點，存在難以解決的返堿剝落問題。所以，采用CL-80澆注料雖然有煙囪施工成功案例，但具體到本工程卻是不適宜的。而采用耐酸磚雖然結構設計上不如CL-80澆注料經(jīng)濟，但其在本工程中煙囪施工技術可行，同時滿足施工工期要求，節(jié)省了總投資，所以本工程終選擇采用耐酸磚作為煙囪內襯。
由此可見，煙囪內襯的選擇，煙囪施工條件的影響是相當重要的。
1.工程概況
某高硫焦代油鍋爐改造工程的鋼筋混凝土煙囪，高H=150m、煙囪上口內徑D=5m，基礎底部外徑D=22m。根據(jù)高硫焦代油鍋爐改造工程總體統(tǒng)籌進度計劃，該煙囪施工工程計劃為120個日歷天(1月18日-5月18日，包括施工準備時間，但不包括-0.00以下基礎的施工工期)，其中煙囪筒體施工時間為60個日歷天(2月底至4月底)。
2.內襯選型
傳統(tǒng)的該類工程煙囪常采用耐酸磚作為內襯，本工程擬采用一種新型的CL-80澆注料作內襯。CL-80澆注料的特點是容重小(為耐酸磚的1/3)，可在一定程度上減小煙囪筒壁混凝土量和基礎鋼筋量;導熱系數(shù)低(澆注料為0112W/mk，耐酸磚為019W/mk)，不用加隔熱層。總體而言，在設計上比耐酸磚經(jīng)濟，并且澆注料與混凝土性能相似，通過預埋鋼筋與混凝土結合，整體受力性能較好。
3.內襯選型與施工條件的矛盾
從設計角度CL-80澆注料比耐酸磚更經(jīng)濟合理，但在具體結合施工方案討論時，發(fā)現(xiàn)采用CL-80澆注料有以下兩大方面問題:
1)施工技術、施工工期與內襯設計難以調和，由于施工工期要求緊，煙囪筒體施工從2月底開始，4月底結束，為周邊建構筑物施工騰出安全施工作業(yè)面;加上CL-80澆注料材料物理、化學性能與混凝土相似，適宜澆筑，施工單位初步選擇了雙滑模方案，這樣可以爭取外筒和內襯幾乎同步施工，節(jié)約時間。但是雙滑模施工在技術上與CL-80澆注料的細節(jié)設計存在不可調和的矛盾，主要有:
a.同步雙滑模要求內襯與筒壁間至少應有5cm左右空隙(通常使用隔熱層作為分隔，見圖2)，以便安裝分隔材料，避免混凝土和澆注料的互滲。而CL-80澆注料內襯與煙囪筒壁間不設隔熱層，澆注料通過筒壁預埋鋼筋與混凝土結合，兩種材料直接接觸(圖1)，雖然整體受力性能較好，卻導致無法實現(xiàn)同步雙滑模。
b.如果不進行同步雙滑，而采用筒壁和內襯錯開015m滑模的方案。由于混凝土筒壁佳滑升時機為混凝土強度015MPa左右、坍落度在5~6cm左右，根據(jù)當?shù)卮杭練夂驐l件，預計滑升速度為平均每天215m左右，即1m/8~9h。而CL-80澆注料在24h后方可脫模，同時為避免與混凝土互滲，在混凝土達到一定強度后才可施工同樣標高位置的澆注料，這樣兩者在施工時間上難以配合，筒壁澆筑一段后須等待CL-80脫模，工期將延長3倍，不適合本工程的工期要求。
c.在雙滑模方案不可行的情況下，是否可采用單滑模方案，進一步探討發(fā)現(xiàn)，單滑模采用CL-80澆注料仍然存在種種問題。
單滑方案即先施工完筒壁，有足夠施工作業(yè)面后，再進行內襯的施工。如果采用支模施工內襯，則存在內模板體系復雜，支撐、作業(yè)困難等問題。經(jīng)過進一步市場調查，發(fā)現(xiàn)此種澆注料在長江以北的施工案例有很多采用的是噴涂或涂抹方案。這種方案是:先進行主體結構施工，再采用機械噴涂或人工涂抹。對于煙囪這類高聳結構，采用人工涂抹除對作業(yè)平臺有要求外，對人員素質的要求也較高，質量保證體系要求很高，施工速度慢。機械噴涂除有上述問題外，還將產生很大的材料損失，經(jīng)濟上不可行。
因而在煙囪等高聳結構中很少采用上述兩種方法。
2)澆注料物理性能和化學成分與混凝土相近，混凝土在特定條件下發(fā)生的返堿問題在澆注料上也同樣存在。
當?shù)卮骸⑾募境睗裱谉幔诒景咐裏焽枋┕て陂g，3月還有一段返潮天氣，與北方干燥氣候很不一樣，屆時室內由于空氣不流通，濕氣聚集，空氣濕度達到95%左右，往往會在四壁凝結水汽，形成水滴。
堿性建筑材料施工后在室內的部分由于空氣濕度大，水份不能及時排出，如果暴露在空氣中，會產生一系列化學反應(如內墻水泥砂漿抹面在這樣條件下常常發(fā)生返堿現(xiàn)象)。而暴露室外部份由于空氣流通、水汽不會聚集，反而很少發(fā)生返堿。由于澆注料的物理化學性質與水泥相近，所以也很可能會發(fā)生返堿問題。
返堿現(xiàn)象具體表現(xiàn)為:未經(jīng)干燥的水泥等澆筑體長期處于濕熱環(huán)境條件下，表面會起皮疏松，長期不處理，反應會逐漸加深，終導致逐層剝落。產生該現(xiàn)象的主要原因為:澆筑體的疏松多孔結構決定了澆筑體有一定的含水率，其中的一些堿金屬和堿土金屬物質遇水將會逐漸轉化為氫氧化物，當澆筑體中的水足夠多時，在毛細壓作用下，水可以沿毛細孔上升達10cm左右，這些氫氧化物也隨著澆筑體中的自由水逐漸遷移到澆筑體表面，到達表面后，與空氣接觸發(fā)生化學反應生成碳酸鹽產生膨脹，致使?jié)仓w表面起皮疏松脫落。以混凝土為例，主要化學反應方程式為:氫氧化物遷移到澆筑體表面，與空氣接觸生成不溶于水的碳酸鹽:
Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O
而CL-80同為澆注料，與水泥物理、化學性質是相近的，澆筑時含水率高、流動性大，澆注后覆蓋混凝土筒體，直接暴露在筒內空氣中，煙囪為高聳構筑物，內部空氣不流通，返潮季節(jié)非常容易發(fā)生返堿。廠家在實踐中同樣發(fā)現(xiàn)，耐火澆注料澆注完成后，在南方濕熱氣候下不能及時烘烤會出現(xiàn)表面返堿，若不及時處理，就會逐漸加深而產生逐層剝落現(xiàn)象，并且內部逐步酥散。澆注料返堿的現(xiàn)象和原因與水泥澆筑體是一致的，關鍵在于游離水的存在，要解決此問題就及時將游離水排出，在堿金屬和堿土金屬物質遇水轉化為氫氧化物遷移前就形成穩(wěn)定化合物，從而杜絕返堿現(xiàn)象的發(fā)生。
如果要解決上述問題，及時烘烤澆筑體，排出澆筑體中的自由水，使得堿金屬和堿土金屬物質在轉化為氫氧化物遷移前，就發(fā)生相互反應形成穩(wěn)定化合物，從而杜絕返堿現(xiàn)象發(fā)生。但是由于本工程前列臺鍋爐要到轉年4月底才具備點火條件，距離煙囪澆注料施工完畢有一年時間，也就是說澆筑完畢后過一年時間才可用鍋爐烘烤，要經(jīng)歷兩次返潮期，返堿現(xiàn)象不可避免會發(fā)生，將會造成無法挽回的經(jīng)濟損失(僅材料費就損失180萬元)，而且技術上也難以重新修補、更換內襯。若采用其他方式進行預烘烤(如廠家提出澆筑完成后自煙囪下部采用木材、煤或焦炭等進行點火烘烤，分段采用煙囪底部小火(150~200℃)-24h、煙囪底部中火(250~350℃)-48h、煙囪底部大火(150~200℃)-36h、自然降至常溫后封閉底口、烘烤完后頂部設置防雨措施的方案)，技術上難以實施、效果難以控制、費用上也存在問題，不可行。
反之，若采用耐酸磚作內襯，則筒體施工采用單滑模方案，平均2~3m/d，60d完成滑模;筒體滑模完成后內襯砌筑不影響周邊建構筑物的施工。耐酸磚不會發(fā)生材料返堿現(xiàn)象，砌筑采用活動吊盤，吊盤用Φ48×315管組裝而成，比+10.00m處內襯直徑小350mm，用6臺手扳葫蘆(3t)作為升降系同統(tǒng)，用于平臺的提升和下降，平臺中央設一個1000×800孔洞作為內襯材料的運料口，上料完畢用木板封堵，這樣就解決了煙囪筒體和內襯施工工藝和工期問題。所以，采用耐酸磚作內襯符合本工程的煙囪施工條件。
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