Фундамент

Основанием доменной печи является фундамент (Рисунок 2.1). Фундамент состоит из собственно опоры, или плиты фундамен­та, расположенной ниже отметки заводского пола, и наружной части так называемого пня. Фундамент печи может быть одно­временно опорой прилегающих сооружений, связанных с конст­рукцией поддоменника и литейного двора.

Разновидностью современной конструкции является фунда­мент, выполненный в виде монолитной плиты из железобетона марки 300 в нижней части и из жароупорного бетона в верхней.

Фундамент печи представляет собой мощный железобетон­ный армированный массив, выдерживающий огромные нагрузки (вес доменной печи объемом 5000 м³ с шихтой достигает 440 кН).

Основание фундамента закладывается на твердом материко­вом грунте и должно по возможности доходить до скалы изверженного или осадочного происхождения. При слабом грунте фундамент опирают на свайное основание или делают опускной колодец. Причем отметка подошвы фундамента должна быть на расстоянии, равном глубине промерзания, а глубина забивки свай при этом зависит от качества грунта, который должен выдерживать нагрузку не менее 245 кПа. Это предохраняет фундамент от больших неравномерных осадок. Последние допускаются в пределах 100 мм с неравномерностью 0, 001. Особенно опасны лессовидные грунты, дающие осадки тем значительнее, чем больше влаги попадает в почву в непосредственной близости от фундамента.

Рисунок 2.1 – Фундамент доменной печи объемом 5000 м³

Осадки нарушают монолитность фундамента, сопряжение наклонного моста с верхом печи и центровку засыпного аппара­та, ось которого отклоняется от оси печи. Это отражается на распределении материалов, ровности хода и создает условия для искажения профиля печи.

Развитие трещин в фундаменте и его неравномерная осадка могут нарушить сплошность массива лещади и привести к осе­вому прорыву горна. Подобные аварии были в практике как за­рубежного, так и отечественного доменного производства. Во­зникновению их способствуют условия работы фундамента. По­сле задувки печи температура пня постепенно возрастает, со­здаются напряжения, происходят структурные изменения в бе­тоне с образованием трещин. Происходит постепенное разру­шение бетона, так как гидроалюминат и гидроксид кальция, вы­деляющиеся в процессе гидратации цемента, при высокой тем­пературе теряют гидратную воду. При этом разрушается кри­сталлическая решетка цементного камня, снижается его про­чность особенно при нагреве бетона до 547°С.

Выделяющаяся окись кальция гасится влагой воздуха с уве­личением объема, а разница величин деформаций цементного камня и заполнителя приводит к образованию микротрещин в местах их соприкосновения, что и обусловливает постепенное термическое разрушение фундамента. Ослабление этого разру­шения достигается сооружением верхней части фундамента из жароупорного бетона высотой 3, 0 – 3, 5 м, способного благодаря огнеупорному наполнителю – бою шамота – выдерживать температуру до 1100°С при допуске для несущей части фундамента 250°С. Применяемое в настоящее время охлаждение низа леща­ди воздухом или водой капитально решает вопрос защиты фун­дамента от термического разрушения. Температура поверхности его на границе с лещадью практически не превышает 100 – 150°С.

Известковый и доломитный щебень понижают термостой­кость бетона. Кристаллический кварц при 753°С подвергается пе­рерождению с большим увеличением объема. Поэтому предпоч­тительней всего готовить бетон, применяя гравий.

Массив фундамента должен иметь хорошую сплошность, т.е. не иметь пустот и рыхлых полостей. Все материалы, употребляемые для бетонирования, тщательно подготавливаются с точки зрения гранулометрического состава, отсутствия посторонних примесей и собственно мусора. Бетонирование ведут ускоренным темпом, без перерывов от начала и до конца в целях полу­чения максимальной однородности тела фундамента.