一种发射工位导流槽用即装式抗高温烧蚀预制件及耐火防护层施工方法与流程

本发明属于土木施工技术领域，尤其涉及火箭发射工位导流槽施工技术，具体涉及一种发射工位导流槽用即装式抗高温烧蚀预制件及耐火防护层施工方法。

技术背景

发射工位导流槽的主要功能是将火箭发射时助推器点火产生的高温高流速尾焰按设计方向排走，从而保证火箭发动机的正常工作，以消除其对周围设施的损坏。目前导流槽的主体结构多为钢筋混凝土，其工作层为现浇的耐火钢筋混凝土防护层，用以抵抗火箭发射时的高温热冲击。

发射工位导流槽一直采用现场浇注成型，所用材料多为高铝系浇注料，浇注完成后经自然养护后投入使用。这种结构具有较好的整体性，但在使用中存在诸多问题，主要包括：

可维修性能差：发射工位导流槽采用内配钢筋网的现浇一体式结构，在使用中各部位的损毁速度差异非常大，如直流段尤其是直喷区受到高温强气流的冲刷，损毁速度最大，而平流段由于结构上的保护性设计而基本无损毁，因此有必要在使用数次后对损毁严重的局部部位进行维修。当前的整体现浇结构虽整体性好，但无法实现局部拆除和维修。

环境适应性差：耐火浇注料的施工环境属于露天环境，而浇注料的施工性能及技术指标受温度、湿度等环境因素影响较大，虽然可以通过外加添加剂技术对浇注料的施工性能进行修正，但却难以达到标准检测环境时的技术指标，从而无法最大化地保障其使用性能。

抗高温烧蚀性能差：现场浇注的材料由于无法烘烤，通常为了获得高强度而将充分提高水泥添加量，而过高的水泥添加量会显著降低材料的耐火度，导致其高温性能的恶化。与烘烤后的耐火浇注料相比，未经过烘烤处理的耐火浇注料结合强度偏低，抗冲刷性能较差。另外，直流段受到高温气流冲击时，现浇耐火混凝土中的结晶水迅速气化，易导致材料爆裂从而破坏结构，表现为结构异常损毁，使用寿命不满足要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对发射工位导流槽损毁速度较大的部位，提出了一种即装式抗高温烧蚀预制件结构及导流槽耐火防护层的施工方法，摒弃原来内配钢筋网的整体现浇结构，采用即装式抗高温烧蚀预制件结合现浇的方式进行施工，即：使用条件苛刻的部位采用即装式抗高温烧蚀预制件，在它的周围采用现浇的方式完成结构一体化。综合考虑发射工位导流槽苛刻部位的使用环境和要求，从结构和工艺两方面出发，所采用技术方案是：

一种发射工位导流槽用即装式抗高温烧蚀预制件，所述预制件包括由耐火浇注料制备的抗高温烧蚀主体，所述抗高温烧蚀主体设置有空位结构和上下两层钢筋网；所述钢筋网由镶嵌于耐火浇注料中、且延伸至耐火浇注料之外的、纵横交错的钢筋棒组成；所述空位结构位于上下两层钢筋网之间，所述空位结构为由耐火浇注料内部空位形成的规则凹槽组成。

进一步的，所述空位结构包括上下两层凹槽。

进一步的，所述凹槽的横截面为梯形或三角形，空位结构横截面的边缘为连续的波折线形。

进一步的，所述凹槽的横截面为矩形，上下两层凹槽之间设置有t型锚固结构。

进一步的，上下两层钢筋网间距为150mm，每根钢筋棒凸出于抗高温烧蚀主体侧面150mm，钢筋棒直径为12mm。

进一步的，所述钢筋棒表面涂刷沥青漆，所述沥青漆的厚度为0.5mm。

一种发射工位导流槽耐火防护层施工方法，在导流槽中一定部位设置所述的预制件，对预制件周围现浇耐火浇注料，预制件的钢筋网3与其周围的导流槽基体的钢筋对接，预制件中的空位结构2与现浇的耐火浇注料铆固结合，完成导流槽结构一体化。

进一步的，所述预制件采用工厂内浇注预制的方式，具体制备方法为：1）按照图纸制作模具，2）在模具里安置钢筋网，并预埋与所需要的空位结构形状对应的铆合结构，3）根据技术方案配制耐火浇注料，4）进行浇注、控温养护和烘烤，同时在线制备试样进行技术指标的检测和判定。

本发明的有益效果：

本发明提出的即装式抗高温烧蚀预制件结构，可用于发射工位导流槽中直喷区等损毁速度较大的部位，再结合周围钢筋网现浇成整体耐火防护层，具有以下优点：

1）可维修性强：由于即装式抗高温烧蚀预制件结构的安装位置明确，且其本身就是一个整体，因此在达到使用寿命后可对该预制件进行局部的拆除和维修，而不破坏其他部位的结构和强度。

2）环境适应性强：由于预制件是在专业的耐火材料工厂环境里制备，其预制过程中的温湿度可控，而且可以通过生产过程中的检验，测试耐火浇注料的性能指标，以便判断其是否合格。

3）使用寿命高：相比于整体现浇工艺，工厂预制加入了烘烤工艺，使得材料的强度有了很大的提高，从而表现出优异的耐高温烧蚀性能，使用寿命大幅增加。

附图说明

图1为即装式抗高温烧蚀预制件立体结构示意图；

图2为即装式抗高温烧蚀预制件俯视图；

图3为即装式抗高温烧蚀预制件侧视图（实施例1）；

图4为即装式抗高温烧蚀预制件前视图（实施例1）；

图5为即装式抗高温烧蚀预制件剖视图（a-a，实施例1）；

图6为即装式抗高温烧蚀预制件侧视图（实施例2）；

图7为即装式抗高温烧蚀预制件前视图（实施例2）；

图8为即装式抗高温烧蚀预制件剖视图（a-a，实施例2）。

附图说明：

1.耐火浇注料制备的抗高温烧蚀主体；2.空位结构；3.钢筋网；4.凹槽；5.t型锚固结构。

具体实施方式

实施例1

如图1~5所示，一种发射工位导流槽用即装式抗高温烧蚀预制件，所述预制件包括由耐火浇注料制备的抗高温烧蚀主体1，所述抗高温烧蚀主体设置有空位结构2和上下两层钢筋网3；所述钢筋网3由镶嵌于耐火浇注料中、且延伸至耐火浇注料之外的、纵横交错的钢筋棒组成；所述空位结构2位于上下两层钢筋网3之间，所述空位结构2为由耐火浇注料内部空位形成的规则凹槽4组成。所述空位结构2包括上下两层凹槽4，所述凹槽4的横截面为梯形或三角形，空位结构2横截面的边缘为连续的波折线形。

上下两层钢筋网3间距为150mm，每根钢筋棒凸出于抗高温烧蚀主体1侧面150mm，钢筋棒直径为12mm。所述钢筋棒表面涂刷沥青漆，所述沥青漆的厚度为0.5mm。

实施例2

本实施例除在空位结构处作出改变，其他与实施例1相同。

如图6~8所示，凹槽4的横截面为矩形，上下两层凹槽之间设置有t型锚固结构。

实施例3

一种发射工位导流槽耐火防护层施工方法，在导流槽中一定部位设置实施例1或实施例2所述的预制件，对预制件周围现浇耐火浇注料，预制件的钢筋网3与其周围的导流槽基体的钢筋对接，预制件中的空位结构2与现浇的耐火浇注料铆固结合，完成导流槽结构一体化。

预制件采用工厂内浇注预制的方式，具体制备方法为：1）按照图纸制作模具，2）在模具里安置钢筋网，并预埋与所需要的空位结构形状对应的铆合结构，3）根据技术方案配制耐火浇注料，4）进行浇注、控温养护和烘烤，同时在线制备试样进行技术指标的检测和判定。

上述预制件在某发射工位导流槽的直喷区部位应用，经历一次高温高速气流喷射后损毁厚度低于2mm，远低于同位置现浇耐火浇注料的16mm，损毁速率降低了87.5%左右，预期使用寿命会有数倍的提高。

不同于整体现浇的耐火浇注料，本发明中预制件结构里耐火浇注料采用工厂内浇注预制的方式，并增加了温湿度可控的养护和烘烤工艺。由于施工工艺的改变，使得材料性能有了很大的提高，如耐火度可提高100℃以上，耐压强度可提高70%-100%，烧蚀速率降低30%，表现出更好的耐高温烧蚀性能，使用寿命大幅增加。

本发明预制件中设置空位部分，其功能是为了提高本预制件和周围现浇耐火混凝土的整体性，其一方面可以采用波折线结构或卡槽结构增大结合面积，另一方面通过设计出不规则的结合面，有利于多方位释放材料受热升温时产生的热应力。

钢筋网是为了进一步提高耐火层的结构整体性：钢筋表面涂刷0.5mm厚的沥青漆，用于缓冲钢筋与耐火材料之间的热膨胀差异；钢筋网必须按接头处部位的现浇混凝土用钢筋的布置方式和具体对接位置来布置。