LNG儲罐承臺大體積混凝土裂縫控制技術(shù)分析

許東來

（中國建筑第二工程局有限公司核電建設(shè)分公司，廣東深圳518034）

0 引言

大體積混凝土裂縫控制工作是土建結(jié)構(gòu)施工項(xiàng)目中的重要課題，主要在于混凝土熟化過程中產(chǎn)生的水蒸氣，會使混凝土內(nèi)部的氣溫急速升高，造成大面積的混凝土裂紋情況，甚至出現(xiàn)貫穿縫。

1 液化天然氣（LNG）儲罐承臺介紹

液化天然氣，簡稱為LNG，是氣田中的天然氣經(jīng)過凈化、零下163℃低溫液化等工業(yè)處理后所獲得的常溫狀態(tài)下為液體的天然氣，在燃燒反應(yīng)階段其產(chǎn)生的物質(zhì)是水及空氣中的氣體，被認(rèn)為是地球上最干凈的化石能源。液化天然氣的主要成分為甲烷，具有無毒、無害、無色、無味的特點(diǎn)，體積比氣態(tài)天然氣小很多，質(zhì)量僅為同體積狀態(tài)下水的一半左右。液化天然氣儲罐是進(jìn)行液化天然氣長期儲存的專業(yè)設(shè)備，需要經(jīng)過探傷、水壓氣實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)場檢驗(yàn)等環(huán)節(jié)后，并獲得壓力容器檢驗(yàn)證書，才能投入使用。而液化天然氣儲罐承臺是一種受力由墩身傳遞，并在樁基頂部設(shè)置的鋼筋混凝土平臺，其主要用來進(jìn)行液化天然氣的儲存、管理[1]。

2 LNG儲罐承臺大體積混凝土裂縫處理方法

對于LNG儲罐承臺項(xiàng)目，應(yīng)定期對混凝土裂縫情況進(jìn)行處理，保證整個(gè)承臺的質(zhì)量，減少發(fā)生儲存事故造成液化天然氣泄露的情況?？梢岳么欧厶絺虺暡ㄌ絺麢z測的方式，對LNG儲罐承臺進(jìn)行裂縫細(xì)化檢查，在保障承臺質(zhì)量的同時(shí)，針對部分探測出來的問題進(jìn)行相應(yīng)處理，降低項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)。肉眼觀察是最常見的混凝土裂縫檢測方法，在檢測完成后，對于不同部分采取不同的處理方案，如表面處理法、灌漿法、結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法等，以表面處理法為例，它是在混凝土表面涂抹低粘度的液態(tài)樹脂，適用于漿材難以灌入的細(xì)而淺的混凝土裂縫。

3 大體積混凝土裂縫控制要點(diǎn)與方法

3.1 從源頭控制裂縫

進(jìn)行LNG儲罐承臺大體積混凝土裂縫控制工作時(shí)，應(yīng)盡量以預(yù)防為主，盡可能降低經(jīng)濟(jì)損失。一般來說，LNG儲罐承臺對于預(yù)拌混凝土生產(chǎn)原材料檢測指標(biāo)存在一定的要求，要嚴(yán)格按照國家或企業(yè)制定的混凝土原材料生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測，對于不同種類的生產(chǎn)原材料進(jìn)行逐一檢測，且保證檢測全程都有專業(yè)人員陪同，根據(jù)檢測結(jié)果對于LNG儲罐承臺原材料的采購工作提出相應(yīng)指導(dǎo)意見。常見的LNG儲罐承臺是采用C50R60混凝土進(jìn)行施工的，其水泥、砂、石子、水、其他物質(zhì)的配比要求為1:2.6:3.5:0.5:0.5，且混凝土縱向坍落度要控制在20±3cm的范圍內(nèi)，而橫向擴(kuò)展度要控制在55±5cm的范圍內(nèi)。檢測過程中要注意對于細(xì)節(jié)的處理，大體積混凝土生產(chǎn)原材料的使用標(biāo)準(zhǔn)較為嚴(yán)苛，檢測工藝較為復(fù)雜，需要各個(gè)審核部門之間的配合，杜絕因盲目信任使不符合施工標(biāo)準(zhǔn)的原材料進(jìn)入施工現(xiàn)場。此外，對于不同大體積混凝土原料，還有不同的檢測質(zhì)量要求，只有保證混凝土原材料質(zhì)量，才能減少LNG儲罐承臺大體積混凝土出現(xiàn)裂縫的可能性。這里主要對水泥與摻合料兩種原材料進(jìn)行了介紹：

水泥是LNG儲罐承臺大體積混凝土中的主要成分，能夠?qū)⒉牧现械氖^、沙子等成分混合，起到混合劑的作用。優(yōu)質(zhì)水泥的顏色常為深灰色或者淺綠色，顏色越綠，則證明水泥質(zhì)量越高；顏色越灰，則證明水泥中的礦渣微粉摻量過多。應(yīng)選擇抗裂性能較好的水泥，可以用手感知其并沒有較大的顆粒物，或是通過化學(xué)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，即利用酚酞指示劑對水泥漿進(jìn)行質(zhì)量檢測，若其沒有顯示較為明顯的紅色，則該水泥的質(zhì)量較差。其水泥成分、水化熱標(biāo)準(zhǔn)，都要符合《通用硅酸鹽水泥》（GB 175—2007）中的相關(guān)規(guī)定。對于剛出場的混凝土水泥，其溫度較高，應(yīng)送至工程檢測中心，通過與外加劑的融合實(shí)驗(yàn)測定，得出水泥質(zhì)量檢測結(jié)果，判斷其是否符合承臺大體積混凝土施工要求[2]。

摻合料也是一種重要的混凝土原材料，它能夠有效降低混凝土溫度，提高整體LNG儲罐承臺的抗裂能力。針對摻合料的抗裂能力進(jìn)行檢測，其檢測原理是當(dāng)摻合料水分較多時(shí)，摻合料的活性程度會提高，借此分析其所含水分的情況，判斷其是否符合抗裂標(biāo)準(zhǔn)。這種檢測方法的優(yōu)勢在于其操作難度較低，且直觀性較強(qiáng)，能直接反應(yīng)摻合料的質(zhì)量。也可以通過儀器設(shè)備的輔助功能，利用能夠?qū)λ繙y定的儀器進(jìn)行摻合料檢測，其優(yōu)點(diǎn)在于準(zhǔn)確性較高，但實(shí)驗(yàn)需要花費(fèi)一定的成本。或者利用通過化學(xué)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)來判斷摻合料含水量，這種方法的操作難度較高，需要工作人員具備一定的操作經(jīng)驗(yàn)，且要具備相應(yīng)的技術(shù)與條件支持。雖然這種檢測方法在實(shí)際生活中并不常見，但是對于施工質(zhì)量有著明確要求的LNG儲罐承臺大體積混凝土，能夠有效保證整體材料的耐磨性、抗凍性、抗侵蝕性、抗裂性等效果。

3.2 從施工控制裂縫

首先，混凝土計(jì)量。在完成承臺大體積混凝土各項(xiàng)準(zhǔn)備工序后，需要對每盤混凝土的組分進(jìn)行計(jì)量，保證其數(shù)量符合施工要求。通常要求混凝土材料的占比浮動頻率不得超過2%，且在每次正式稱量工作前都需要對計(jì)量設(shè)備進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)測定，保證其計(jì)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。過程中需要額外注意對骨料的含水率測定，這會極大程度地影響LNG儲罐承臺大體積混凝土的抗裂性能，尤其是在雨天等環(huán)境下進(jìn)行混凝土計(jì)量工作時(shí)，更要增加骨料的測定次數(shù)，調(diào)整用水量。

其次，混凝土攪拌。在混凝土攪拌環(huán)節(jié)，施工人員要確保各原材料配比符合項(xiàng)目施工標(biāo)準(zhǔn)，可以在考慮當(dāng)?shù)丨h(huán)境的條件下，對個(gè)別材料進(jìn)行細(xì)微調(diào)整，保證混凝土的攪拌效果。在攪拌機(jī)組運(yùn)行過程中，要嚴(yán)格控制每組攪拌時(shí)間，每班進(jìn)行兩次或以上抽查。當(dāng)混凝土攪拌完成裝入攪拌車時(shí)，需要對攪拌車的坍落度進(jìn)行測量，以及已攪拌混凝土的和易性，避免出現(xiàn)材料離析的情況。

再次，混凝土運(yùn)輸。其運(yùn)輸時(shí)間不得超過2h，部分惡劣環(huán)境下的運(yùn)輸時(shí)間允許范圍更低。在混凝土送至施工場地后，若停留超過2h，也不允許進(jìn)行儲罐承臺施工。在混凝土運(yùn)輸車離開攪拌站后，不允許中途添加任何材料，包括水和各種外加劑等。若混凝土坍落度在運(yùn)輸后損失超過4cm，則也不可用于項(xiàng)目施工。

最后，測溫養(yǎng)護(hù)?；炷翜y溫是LNG儲罐承臺施工中的重點(diǎn)項(xiàng)目，不僅是在項(xiàng)目完工后，在整個(gè)混凝土使用環(huán)節(jié)都要進(jìn)行溫度控制。在現(xiàn)代化技術(shù)的支持下，可以通過智能電腦對混凝土溫度在澆搗時(shí)就進(jìn)行同步測定，根據(jù)電腦上的數(shù)據(jù)判斷溫度情況。當(dāng)混凝土澆搗到冷卻水管后，利用通水方式對整個(gè)混凝土項(xiàng)目進(jìn)行溫度控制，保證進(jìn)水溫度與混凝土內(nèi)部的溫度差在30℃以下，并在混凝土水化熱消逝后立即停止通水，并進(jìn)行水泥砂漿封堵冷卻水管工序。在混凝土養(yǎng)護(hù)工作中，最常見的方式便是塑料膜、草席、澆水組合方法，如圖1所示，過程中主要是對澆水次數(shù)及澆水量進(jìn)行控制，要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行規(guī)定[3]。

3.3 從檢測控制裂縫

圖1 大體積混凝土養(yǎng)護(hù)

一般來說，LNG儲罐承臺在長時(shí)間的作業(yè)過程中，由于液化天然氣的特殊性，承臺的壓力會不斷發(fā)生變化，且不同部分之間的接觸面積也會隨著LNG儲罐數(shù)量的變化而發(fā)生改變。針對承臺混凝土主體的實(shí)際受力情況，由于自身的不確定因素，可能造成部分位置的受力集中情況，而其他部分受力較小，這種不平衡的受力狀態(tài)極易引發(fā)混凝土開裂，對整個(gè)儲罐承臺造成損壞，在長期使用過程中，不同位置的混凝土損壞特點(diǎn)也不一樣。

檢修維護(hù)作為保證LNG儲罐承臺大體積混凝土裂縫控制質(zhì)量的重要工序，在混凝土項(xiàng)目完工后，首先要對混凝土質(zhì)量進(jìn)行測定，根據(jù)相關(guān)施工標(biāo)準(zhǔn)對其自身強(qiáng)度進(jìn)行檢測。其次，試擺放若干LNG儲罐，觀察其形變情況，若出現(xiàn)承臺強(qiáng)度不穩(wěn)定或是形變過量的情況，應(yīng)分析問題原因，必要時(shí)需要將整個(gè)儲罐承臺拆除重建。最后，由于大體積混凝土自身的重量，以及LNG儲罐使用情況，會使得部分結(jié)構(gòu)受力發(fā)生形變，要對限位塊制定合理的尺寸規(guī)劃，降低應(yīng)LNG儲罐移動對于整體混凝土結(jié)構(gòu)造成的損壞，降低混凝土裂縫發(fā)生的可能性。

4 結(jié)論

混凝土裂縫作為縮短LNG儲罐承臺使用壽命、影響其作業(yè)質(zhì)量的主要原因之一，對于其裂縫控制措施研究十分有必要。要求相關(guān)工作人員在施工過程中，綜合當(dāng)?shù)販囟?、濕度等各方面條件因素，合理利用現(xiàn)代化技術(shù)，選擇恰當(dāng)?shù)拇篌w積混凝土施工技術(shù)，切實(shí)提高LNG儲罐承臺大體積混凝土施工質(zhì)量，推動液化天然氣資源高效利用。