3 膨胀缝的设置方法_无机非金属材料热工设备———

3 膨胀缝的设置方法

窑炉是在常温下砌筑建造，然而，窑炉却是在高温下使用。为了适应从常温到高温的膨胀，窑炉的金属外壳需要设置膨胀节；窑炉的耐火材料砌筑体必须设置膨胀缝。

1 膨胀节

对于像窑炉这样的热工设备，如果它们有金属外壳，则外壳不能设置膨胀缝，这是因为膨胀缝会造成热工设备的漏风或溢气。所以，热工设备的金属外壳，需要利用设置膨胀节来适应从常温到高温的热膨胀，例如，水泥工业中的预热器、分解炉、三次风管、燃烧器的金属外壳就需要设置膨胀节(回转窑外壳、篦冷机外壳因为有自由膨胀的空间，因此不必设置膨胀节)。

如图1所示的是两个膨胀节的真实照片。

图1 两个膨胀节的照片

2 膨胀缝

耐火材料属于无机非金属材料。无机非金属材料没有金属材料那样好的延展性(Ductile)、韧性(Toughness)、弹性(Elasticity)与抗交变应力(Anti-alternating Stress)能力。因此，就耐火材料砌筑体而言，耐火材料只能利用设置膨胀缝(不能利用设置膨胀节)的方法来适应窑体升温时膨胀，当然，轻质保温砖的砌筑体也要留有适当的膨胀缝。

窑炉膨胀缝的留设，不得降低耐火材料砌筑体的强度。而且，要保证外部空气不得漏入窑内，也不得让窑内气体向外溢出。对于耐火砖砌筑体不同部位膨胀缝的位置、构造、宽度，应当在设计图纸中有所体现。

当耐火材料砌筑体与设备、构件、埋设件或孔洞有关联时，还应当考虑砌筑体膨胀后的尺寸变化，以确定其主体的冷态尺寸以及膨胀间隙。

在砌筑时，要注意膨胀缝内的清洁，尤其是：不得有建筑垃圾等块状物塞入或者落入膨胀缝内。膨胀缝的宽度一般为20 mm，通常宜用耐火纤维填充到膨胀缝中。对于填充在膨胀缝内的耐火纤维，在填充之前，益先放在稀薄的耐火泥浆内浸一下。

以下所述的是：关于耐火砖砌筑体的膨胀缝留设方法。

（1）窑墙竖向膨胀缝的基本形式

窑墙竖向膨胀缝的基本形式有锯齿形和直通形两种，如图2所示。

图2 炉墙膨胀缝的基本形式

（a）锯齿缝；（b）直通缝

（2）窑墙竖向膨胀缝的留设方法

关于窑墙竖向膨胀缝的留设方法，有以下3个要点：

① 关于砌筑体竖向膨胀缝的位置、低点及高点的标高，应当按照设计图纸要求，通过放线来确定。

② 膨胀缝的位置一经确定，便应当按照膨胀缝结构的要求(锯齿缝还是直通缝、宽度，等)，来确定砌筑体的组砌形式(如图3所示)，并且利用排号砖来验缝。

图3 膨胀缝处的组砌形式

③ 在竖向膨胀缝外的砌墙，应当采用拉线或者夹木样板的方法(如图4所示)，以控制砌筑质量：若膨胀缝为锯齿缝，宜用拉垂直线的方法来控制膨胀缝的垂直度和宽度；若膨胀缝为直通缝，则宜用略带斜面的木样板来控制膨胀缝的直线度和宽度。

图4 膨胀缝控制方法

（3）窑墙竖向膨胀缝的填充

① 对于竖向直通缝，先准备好耐火纤维，然后，放在砌筑体的旁边。在砌筑膨胀缝时，将耐火纤维压入膨胀缝并挤紧。

② 对于锯齿缝，在填塞之前，先将耐火纤维分成若干小段，再用木条将各小段适度地压紧，最后塞入膨胀缝。

③ 若膨胀缝内填充物为耐火纤维毡，应当分段砌筑膨胀缝两侧的耐火砖。当一侧砌筑完毕后，便用黏结剂将耐火纤维毡粘贴于这一侧砌筑体的表面。然后，在砌筑另一侧耐火砖时，就可以将耐火纤维毡挤紧。

④ 若膨胀缝内填充物为胶合板、纸板或聚苯乙烯泡沫板，则在砌筑砌体时放入，并且夹紧。当然，这些填充物的厚度必须符合膨胀缝的宽度要求。

（4）膨胀缝的表面处理

关于膨胀缝的表面处理，有以下两个基本要点：

① 如果砌筑体的膨胀缝内填塞耐火纤维，对于靠近窑内工作墙面的耐火纤维，应当在浸透石墨浆或耐火泥浆后，沿砖缝塞入，耐火纤维要与窑墙面保持平直，不得外凸、也不得内凹。

② 如果砌筑体的膨胀缝内填塞毡状或散状填充物，当发现缝内填充物与炉内工作墙面不平整时，可先用高温黏结剂(或少量矾土水泥)和(与填充物同质的)短纤维混合均匀，再用勾缝刀将膨胀缝与墙面勾平。

（5）水平膨胀缝的留设方法

关于水平膨胀缝的留设方法，其要点有以下4条：

① 当水平膨胀缝上面安装有金属托砖板时，应当根据托砖板的实际标高来控制膨胀缝下部砌筑体的砌筑;当水平膨胀缝上部是由异型砖的支撑结构支撑时，要先按照设计的标高将膨胀缝标注在附近的设备、窑炉外壳或窑炉骨架上，用以控制下部砌筑体的砌筑。

② 在砌筑过程中，应当随时检测距离标高控制线的尺寸，必要时还需要利用砖的正负公差或调整灰缝的厚度，以便使整砖层达到设计的标高。

③ 当托砖板下的膨胀缝不能满足设计尺寸时，可将托砖板下部的砖进行加工。加工后的砖厚度不应小于原砖厚度的2/3。

④ 当水平膨胀缝上部支撑的结构为砖砌筑体时，应当利用标高的允许误差来调整实际的标高，而不宜加工砖。

（6）水平膨胀缝的填塞方法

关于水平膨胀缝的填塞方法，有以下两种：

① 若水平膨胀缝的上部结构为异型砖支撑结构，先按照规定的要求，利用铺设法将填充物铺设平整，然后，再砌筑支撑砖，如图5所示。

② 若水平膨胀缝的上部支撑结构为托砖板，则应当采用填塞法将填充物分层填紧，如图6所示。

图5 填塞法一图6 填充法二

（7）弧形墙的膨胀缝的留设方法

对于弧形墙的膨胀缝，一般是采取在圆弧砌筑体与金属外壳之间留设缝隙的方法来代替膨胀缝。并且，在该缝隙内填充散状的隔热材料或耐火泥浆，例如，珍珠岩粉、蛭石粉等。

如图7所示的是弧形墙的膨胀缝。另外，要注意：在膨胀缝内，填充物的密实度应当适当、均匀。

图7 弧形墙膨胀缝的留设

（8）炉底膨胀缝的留设方法

对于有窑底的窑炉，通常是让窑底有自由膨胀的空间，而不必留设膨胀缝。这是因为，若存在窑底膨胀缝，便会有原料落入其中。落入窑底膨胀缝中的料快，要么会卡在膨胀缝中，从而使膨胀缝的作用失效；要么会直接掉到窑下，从而对操作人员的安全带来潜在危险。

然而，有些窑炉的窑底砌筑体内设置有钢构件。在这种情况下，需要在钢构件和耐火砖砌筑体之间留设膨胀缝，以使钢构件的金属体在加热时能够自由地膨胀。在这种膨胀缝内，可用耐火纤维毡为填充物。例如，在砌筑含有钢构件的镁砖(或镁铬砖)窑底时，通常，每隔3～4块耐火砖，就留设一条厚2～3 mm的膨胀缝，在膨胀缝内填放一张1 mm厚的纸板。

（9）拱顶膨胀缝的留设方法

窑炉拱顶的膨胀缝只能够沿纵向设置，不允许也不可能沿环砌方向设置膨胀缝。

像窑墙的竖向膨胀缝一样，拱顶的纵向膨胀缝也有两种形状：锯齿缝与直通缝，参见图1。然而，为了便于分段砌筑，拱顶的纵向膨胀缝多为直通缝。

如果拱顶的纵向长度较短，一般只在拱顶两端留设直通形膨胀缝；反之，若拱顶的纵向长度超过5 m，除了在拱顶两端需要留设膨胀缝以外，还应沿纵向长度分段设置，即在拱顶的中部留设多条直通形膨胀缝，如图8与图9所示。

还请注意：对于拱项的膨胀缝，在其外表面，还要用一层平砌砖层来覆盖保护，如图8所示。

另外，在留设拱顶膨胀缝时，除了需要考虑拱顶的纵向伸长外，还应考虑两端窑墙向上的膨胀。