防滲鋼纖維混凝土在石油化工儲(chǔ)罐地坪中的應(yīng)用

侯煒，袁萍，王小龍

（1.中石油第二建設(shè)公司混凝土工程公司，甘肅 蘭州 730060；2.中石油第二建設(shè)公司，甘肅 蘭州 730060）

防滲鋼纖維混凝土在石油化工儲(chǔ)罐地坪中的應(yīng)用

侯煒1，袁萍1，王小龍2

（1.中石油第二建設(shè)公司混凝土工程公司，甘肅 蘭州 730060；2.中石油第二建設(shè)公司，甘肅 蘭州 730060）

防滲鋼纖維混凝土地坪具有耐磨、抗沖擊、抗疲勞等優(yōu)點(diǎn)，普遍應(yīng)用于地坪中。本文結(jié)合防滲鋼纖維混凝土工作性能，通過防滲鋼纖維混凝土在石油化工儲(chǔ)罐地坪中的應(yīng)用實(shí)踐，總結(jié)出防滲鋼纖維混凝土在原材料選取、配合比設(shè)計(jì)及施工做法上的控制要點(diǎn)，為以后防滲鋼纖維混凝土普遍應(yīng)用于石油化工項(xiàng)目中提供一定的參考價(jià)值。

防滲鋼纖維混凝土；儲(chǔ)罐地坪；應(yīng)用

0　前言

防滲鋼纖維混凝土是在混凝土拌合物中摻入亂向分布的短鋼纖維所形成的一種新型的多向復(fù)合混凝土，其與普通混凝土相比較，抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗疲勞性、耐久性、韌性等性能顯著提高。同時(shí)由于其表面水分蒸發(fā)較少，使混凝土內(nèi)部微裂縫的擴(kuò)展和宏觀裂縫的形成大大減少，提高了抗?jié)B性能。

1　工程概況

輕油中間罐組是中國石油寧夏石化 500 萬噸/年煉油改擴(kuò)建工程項(xiàng)目之一，由 7 具 5000m3和 3 具 3000m3共十具立式儲(chǔ)罐組成，防滲部位主要是罐基礎(chǔ)至防火堤之間地坪，面積 5529m2，設(shè)計(jì)圖紙將輕油中間罐組列為重點(diǎn)污染防治區(qū)，地坪面層是防滲鋼纖維混凝土，滲透系數(shù)不大于1.0×10-12cm/s。

此次石油化工儲(chǔ)罐地坪的具體做法是：原土壓夯實(shí)→細(xì)砂保護(hù)層 200mm 厚→600g/m2長絲無紡?fù)凉げ迹▎螌樱?mm厚 HDPE 土工膜（滲透系數(shù)要求≤10-12cm/s）→600g/m2長絲無紡?fù)凉げ迹▎螌樱烊簧暗[層 150mm 厚→防滲鋼纖維混凝土現(xiàn)澆面層 100mm 厚。

2　防滲鋼纖維混凝土組成及配合比設(shè)計(jì)

2.1水泥

為了保證鋼纖維與水泥有較高的粘結(jié)性能，并考慮化工儲(chǔ)罐地坪的實(shí)際特點(diǎn)，選用當(dāng)?shù)貙幭馁愸R實(shí)業(yè)股份有限公司生產(chǎn)的賽馬牌 P·O42.5 普通硅酸鹽水泥。

2.2粗細(xì)骨料

鋼纖維混凝土中的細(xì)骨料采用寧夏青銅峽水洗中砂，細(xì)度模數(shù) 2.5～3.0，級(jí)配區(qū)屬 Ⅱ 區(qū)，顆粒級(jí)配良好，含泥量≤1%；粗骨料選用銀川套門溝的破碎山石，規(guī)格 5～25mm，壓碎值 ≤7.0%，硬度高、強(qiáng)度大，適合在鋼纖維混凝土中均勻分散。

2.3摻合料

摻合料選用大壩電廠生產(chǎn)的Ⅰ級(jí)粉煤灰，用以改善混凝土和易性，降低水灰比，提高抗?jié)B性。

2.4鋼纖維

鋼纖維采用上海盾堅(jiān)鋼纖維廠生產(chǎn)的 DJ-02 型，其抗拉強(qiáng)度較高，不會(huì)因?yàn)殇摾w維被拉斷導(dǎo)致鋼纖維混凝土失去強(qiáng)度，其主要性能指標(biāo)見表 1。

表1　鋼纖維性能指標(biāo)

2.5外加劑

防滲鋼纖維混凝土添加的外加劑主要是原裝進(jìn)口德國固斯特建筑化工集團(tuán)生產(chǎn)的固斯特混凝土外加劑 BDM。固斯特混凝土外加劑 BDM 是以硅酸鹽和硅化合物為基料的液態(tài)產(chǎn)品，它可以將防水外加劑、防水劑、結(jié)晶型外加劑三種抗?jié)B特性有機(jī)地融為一體，從而使得摻入該外加劑的混凝土同時(shí)具備密實(shí)、憎水、結(jié)晶的特性，提高了混凝土的抗?jié)B性能以及抗化學(xué)介質(zhì)腐蝕的能力。該產(chǎn)品不含鹵族材料，不含氯離子，能達(dá)到滲透系數(shù)不大于 1.0×10-12cm/s 的要求。

為了使鋼纖維混凝土便于用泵車泵送澆筑，還在混凝土拌合料中添加了普通泵送減水劑。

2.6水

鋼纖維混凝土拌合物用水采用自來水。水中不含影響混凝土正常硬化的有害雜質(zhì)，pH≈7。

2.7配合比設(shè)計(jì)

鋼纖維的加入對(duì)混凝土拌合物和易性有一定程度的影響，所以在配合比設(shè)計(jì)時(shí)，需要綜合考慮混凝土的供應(yīng)情況、混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)、混凝土和易性等要求，并結(jié)合經(jīng)濟(jì)性原則，合理選材。本工程最終由寧夏當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)工程研究室按照工程項(xiàng)目防滲等級(jí)的要求及各種混凝土原料用量，通過試驗(yàn)確定了防滲鋼纖維混凝土施工配合比，見表 2 。

表2　防滲鋼纖維混凝土配合比

鋼纖維混凝土攪拌只有拌合物中的鋼纖維分散均勻，才能在混凝土中起到增強(qiáng)作用。如果加入的鋼纖維分散不均勻，將導(dǎo)致有的部位混凝土缺少鋼纖維，有的部位鋼纖維過多成團(tuán)，不僅沒有起到增強(qiáng)作用，還會(huì)引起局部強(qiáng)度削弱。鋼纖維混凝土澆筑采用商品混凝土，攪拌時(shí)安排質(zhì)量監(jiān)督員監(jiān)督混凝土拌合物攪拌時(shí)間，以保證鋼纖維均勻分散。

3　施工技術(shù)

3.1施工控制要點(diǎn)

依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙關(guān)于地坪施工做法，防滲鋼纖維混凝土地坪過程控制要點(diǎn)如下：（1）混凝土面層平整度控制；（2）地坪裂縫控制。根據(jù)工程實(shí)際特點(diǎn)，每一道工序質(zhì)量需要嚴(yán)格控制，經(jīng)檢查符合質(zhì)量規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求后方可施工下道工序。工序圖見圖 1。

圖1　地坪施工流程管控

3.2施工工藝

3.2.1素土層

素土夯實(shí)厚度達(dá) 0.9m?；翆犹幚淼暮脡闹苯雨P(guān)系到整個(gè)地面工程的質(zhì)量，故回填時(shí)采取分層回填、夯實(shí)的方法，且每層夯實(shí)厚度不大于 300mm，同時(shí)抽取地下水對(duì)原土澆灌，嚴(yán)格控制回填土中的含水率，時(shí)刻保持在最佳含水狀態(tài)。每虛鋪一層回填土，需用 15t 壓路機(jī)反復(fù)碾壓，壓路機(jī)行駛速度 25～30m/min，軌跡相互搭接 20～30cm。每層碾壓結(jié)束后，用核子土基密度含水率聯(lián)合測(cè)定儀測(cè)定，確保壓實(shí)度大于 0.94?；A(chǔ)周圍無法采用壓路機(jī)碾壓部位，用電動(dòng)打夯機(jī)人工配合夯實(shí)。

3.2.2細(xì)砂保護(hù)層

細(xì)砂保護(hù)層 200mm 厚，主要保護(hù) HDPE 膜不被破壞，防止輕油泄露，對(duì)地下土壤環(huán)境造成影響。細(xì)砂中不允許有較大的砂礫，且使用夯機(jī)壓實(shí)。施工過程需嚴(yán)格按照國家規(guī)范及設(shè)計(jì)要求滿足平整度，為上層土工材料的鋪設(shè)做好工作。

3.2.3HDPE 防滲膜層

（1）土工布

施工采用表面平整的熱粘連接人工滾鋪的土工布，接縫與坡面線相交，在與坡腳平衡或可能存在應(yīng)力的地方，水平接縫的距離須大于 1.5m。在坡面上，對(duì)土工布的一端進(jìn)行錨固，然后將卷材順坡面放下，以保證土工布保持拉緊的狀態(tài)；所有的土工布都須用砂袋壓住，砂袋將在鋪設(shè)期間使用并保留，直到鋪設(shè)上一層材料為止。在坡面上不能有水平連接，連接須沿坡面的輪廓不與土工布相交，特別注意以確保沒有泥土或礫石覆蓋層中的礫石進(jìn)入無紡?fù)凉げ伎p合中間。

（2）土工膜

在土工膜鋪設(shè)前，先畫出土工膜的鋪設(shè)和焊接平面布置圖，并報(bào)甲方、監(jiān)理后，方可施工，具體施工流程為：首先罐組實(shí)際地形尺寸進(jìn)行規(guī)劃→按實(shí)際規(guī)劃尺寸裁膜并運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)應(yīng)位置→按施工操作程序進(jìn)行鋪設(shè)、焊接→自檢合格后申請(qǐng)驗(yàn)收，同時(shí)為下道工序作好準(zhǔn)備。參照?qǐng)D 2 土工膜焊接質(zhì)量說明檢查土工膜質(zhì)量。

施工焊接時(shí)注意：①接縫應(yīng)平衡于垂直式坡度線，不應(yīng)與水平式斜坡相交；②水平接縫與坡腳和存有高壓力地方的距離須大于 1.5m；③焊縫均采用雙軌熱熔焊機(jī)焊接，局部修補(bǔ)可采取單軌擠壓焊機(jī)。焊前必須進(jìn)行試焊，并進(jìn)行拉力試驗(yàn)，定量測(cè)試焊縫的撕裂強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度；④使用雙軌熱熔焊機(jī)進(jìn)行焊接后形成的 T 字形接頭及十字形接頭，應(yīng)使用單軌焊機(jī)進(jìn)行 T 字型及十字形補(bǔ)強(qiáng)處理。⑤每條焊縫應(yīng)逐條檢驗(yàn)。焊縫不得出現(xiàn)虛焊、漏焊；⑥土工膜焊縫搭接寬度不應(yīng)小于 100mm。

圖2　土工膜焊接質(zhì)量合格說明

3.2.4天然砂礫層

砂石采用級(jí)配良好的砂石材料，最大粒徑不大于厚度的2/3。天然砂礫層攤鋪厚度為壓實(shí)厚度的 1.2～1.3 倍，壓實(shí)前適當(dāng)灑水使其表面濕潤。碾壓施工采用 8t 壓路機(jī)反復(fù)碾壓，壓路機(jī)行駛速度 25～30m/min，軌跡互相搭接 40～50cm，碾壓不少于三遍。

3.2.5防滲鋼纖維混凝土面層

（1）面層施工：普通混凝土中由于加入了鋼纖維，使得混凝土能夠抵抗部分收縮應(yīng)力，但由于石油化工儲(chǔ)罐防火堤內(nèi)澆筑地坪面積較大，大面積整體澆筑還是容易產(chǎn)生收縮裂縫，所以本次工程決定采用跳倉法進(jìn)行地坪澆筑，即按橫向?qū)挾?7m，縱向 7m 或者 6m 進(jìn)行澆筑，采用寬度接近地坪面層厚度的槽鋼做側(cè)模，再安裝水準(zhǔn)儀調(diào)整好頂標(biāo)高，然后分別用鋼筋頭和木楔子固定槽鋼內(nèi)外，并用石子和砂漿將槽鋼下面填實(shí)，以免混凝土振搗時(shí)漏漿，影響混凝土強(qiáng)度?；炷翝仓r(shí)應(yīng)加強(qiáng)振搗，鋼纖維會(huì)阻礙混凝土的流動(dòng)，因此鋼纖維混凝土的振搗要比普通混凝土的振搗時(shí)間長，一般應(yīng)為普通混凝土的 1.5 倍，振搗采用平板振動(dòng)器，將混凝土振搗密實(shí)直至出漿，用長刮尺和抹子將混凝土表面浮漿抹平，平整度偏差控制在 3mm 以內(nèi)。

（2）變形縫設(shè)置：沉降縫主要設(shè)置在地坪與儲(chǔ)罐基礎(chǔ)、管架基礎(chǔ)、管墩基礎(chǔ)旁邊，目的是消除結(jié)構(gòu)沉降對(duì)地坪的影響，縫寬 2cm，縫內(nèi)填入閉孔型聚苯乙烯泡沫板，容重不小于 18kg/m3，上部澆灌柔性材料，與地坪齊平，保證美觀。

地坪施工設(shè)置的縱橫向縮縫采用平頭縫，縫間不應(yīng)設(shè)置隔離材料，混凝土澆筑時(shí)應(yīng)相互緊貼。拆模時(shí)混凝土抗壓強(qiáng)度不應(yīng)低于 3MPa；澆筑完成 6～8d 后，并且強(qiáng)度達(dá)到12MPa 時(shí)，方可切割縮縫，割縫應(yīng)統(tǒng)一彈線，確保割縫整齊順直，切割深度 5mm，縫寬 3～5mm，縫內(nèi)填瀝青膠結(jié)料。

4　結(jié)束語

防滲鋼纖維混凝土地坪施工中，關(guān)鍵是控制好原材料質(zhì)量、配合比設(shè)計(jì)、換填及回填土符合設(shè)計(jì)要求、地坪表面平整度、開裂及地基的不均勻沉降，施工中采用槽鋼支模、跳倉法澆筑等施工工藝，確保了表面平整度控制在 3mm 之內(nèi)。在輕油中間罐組石油化工儲(chǔ)罐防滲鋼纖維混凝土地坪應(yīng)用時(shí)，施工單位在施工前做了詳細(xì)周密的準(zhǔn)備，管理人員對(duì)所有關(guān)鍵質(zhì)量控制點(diǎn)有效控制，保證施工質(zhì)量，加快施工進(jìn)度。最終工程質(zhì)量驗(yàn)收時(shí)，得到業(yè)主、監(jiān)理單位一次性驗(yàn)收通過，收到業(yè)主、監(jiān)理以及兄弟單位好評(píng)。

[1] 趙國藩，彭少明，黃承逵．鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)[M]．北京，中國建筑工業(yè)出版社，2005．

[2] 徐平，王明旭，潘一山．鋼纖維長徑比對(duì)鋼纖維聚合物混凝土抗彎性能的影響[J]．機(jī)械工程材料，2006．

[3] 中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn).鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程[S]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，1992．

［通訊地址］甘肅省蘭州市西固區(qū)玉門街 10 號(hào)（730060）

侯煒（1986－），男，中石油第二建設(shè)公司混凝土工程公司。