LNG储罐大体积混凝土承台施工技术改进探讨

LNG储罐大体积混凝土承台施工技术改进探讨
发布时间：2022-05-25T03:17:51.043Z 来源：《建筑实践》2022年2月（上）3期作者：宋祥
[导读] 近年来，人们对液化气密闭罐的开发、设计和建造产生了极大的兴趣，例如液化天然气（LNG）罐。

因此，许多国家计划在不久的将来建造大量的液化天然气储罐。

宋祥
中国建筑第二工程局山东省烟台市 265700
摘要：近年来，人们对液化气密闭罐的开发、设计和建造产生了极大的兴趣，例如液化天然气（LNG）罐。

因此，许多国家计划在不久的将来建造大量的液化天然气储罐。

而混凝土特别适合建造这种储罐。

通过冷却至低温来液化气体是一种广泛使用的方法，可显著减少其占用的体积空间，从而使其长距离运输以及长时间的存储更具经济吸引力。

本文的研究重点是LNG储罐大体积混凝土的承台，分析了承台的施工技术以及相关技术的改进。

关键词：LNG；储罐存储；LNG混凝土承台
引言：在人类绿色环保意识觉醒的时代，LNG作为一种重要的清洁能源，被赋予了国家能源结构调整的战略地位。

中国一些沿海港口正在规划和建设许多大型液化天然气接收站。

在一些港口的LNG码头相继投入运营后，中国LNG运输的新时代开始了。

由于液化天然气和液化天然气船舶的特点，安全管理要求较高，储存难度也较大。

我国起步较晚，多参照国外的管理模式。

如何有效地结合国外经验和国内条件，对LNG进行安全存储，是当前研究热点。

一、混凝土储罐承台特性的研究
混凝土材料特别适用于低温液体的储存以及储罐大体积承台的搭建，因为随着温度降低到低温范围，它的大部分特性和行为都会显著改善。

然而，混凝土很少用于低温液体的直接（即初级）密封。

相反，在大多数情况下，混凝土提供二级（即外部）安全壳，在这种情况下，只有在主罐发生故障时，混凝土承台才会与低温液体接触。

这些钢筋混凝土结构在寒冷地区和 LNG 设施中的场景比较相似，两种工作环境都处于临界低温环境条件下。

这些低温通过改变材料的机械性能来影响结构性能。

特别是对于LNG储罐大体积混凝土承台来说，承台的承载能力或者说是抗压能力至关重要，承台破裂损坏甚至可能导致储罐的破损，从而导致LNG的损失浪费。

因此，对混凝土在低温甚至超低温下的这些力学性能进行研究变得十分必要。

研究学者通过实验研究了低温环境 -70°C 与环境温度 20°C 下混凝土的力学性能。

试验结果表明，水灰比（w/c）为0.48的混凝土的抗压强度随着温度的降低而增加。

然而，温度范围仍被限制在 20 至 -70°C 的范围内。

基于实验研究，另一批研究学者还发现混凝土的抗压强度普遍随着低温的降低而增加。

然而，他们的实验研究主要是在约－50°C的最低温度下进行的。

总之，先前的研究发现，由于水冻结成冰，混凝土的力学性能得到了改善。

这种冰冻的冰弥合了微裂缝以及充满冰的空隙，从而增强了混凝土的致密性。

二、大体积混凝土承台裂缝控制
底板砂浆浇筑时，由于大体面积砂浆在硬化作用过程释放的巨大水化热量，使结构物体内出现了较高周围环境气温，而当砂浆表层与边缘受到周围环境气温的作用与影响时，并且当周围环境气温相对较低时，就生成了较大的上下高温，在砂浆里面成为压应力，混凝土表面约束而成为了拉应力，因此所生成的高温压力就叫做高温压应力。

当此拉应力大于钢筋混凝土抗拉强度时，便会发生细小的表面裂纹，该裂缝大小如控制在设计规格书的容许范围内不会影响结构件的正常使用功能，但裂纹多发生于混凝土升温阶段。

因此为了抑制由大体积水化热生成的室内温差和大体积构件表面裂纹，采用了以下的技术预防措施。

1.温度应力钢筋设置
为了避免因水泥升温过程而形成的层表、底部裂纹，在圆形垂直于正南北向、正东西方向的二分之一R附近，设有抗温度与应力的抗拉钢筋直径，以避免因水泥凝固过程而形成的在表层、底部产生的裂纹。

2.大体积混凝土施工技术依据
按我国法律针对的大体积砼浇筑规范条气温指标应遵循以下规范：混凝土浇筑体在入模气温基准上的表面温度升值差不得超过25℃；混凝土浇筑体的内表气温差（不含钢筋混凝土收缩的当量气温）不得超过25℃；混凝土浇注体的降温速度不得超过二点零℃/d；混凝土浇注体表层与大气温度不得超过20℃。

3.原材料温度控制措施
加水温度：采用冷水机组，对水泥的常温加水予以降温。

原料温度：对原料碎岩、砂石，采用遮阳棚作为降温措施。

现场混凝土温度：在施工现场设有二台搅拌站，对原材料质量和水泥出厂温度实施监控。

现场入模温度：施工者使用手携型红外高温检测仪，监视水泥的入模温度。

施工区段设有预埋工作热电偶式高温探测器：各施工区段共设有四个温度控制点，实行（底、中、面）的现场实时监测。

4.现场技术措施控制
经筛选后的搭配比还需要现场条件下的大体积水泥模拟测试，以获取第一手高温、裂缝变动等数据信息资源，从而证明了建筑搭配比和原材料控制措施的切实可行。

设置模板规格为1.5米*1.5米*2米，并在表层、中间、底面处设定了预埋热电偶式的温度探测器，在分析后，采集温差变动统计信息。

现场浇筑时间选取：避开环境温度变动最高的时候，选取下午五点到第二天凌晨六点：开始混凝土施工。

现场施工浇筑组织措施方法：选取第二组泵车同时施工，以缩短浇筑时间。

水泥分级浇筑施工：在施工浇筑流程采取分层分段施工浇筑步骤方法开始建筑施工，以增加砼浇筑的密实性。

密切监视周围的环境气温、相对湿度、风力、水汽蒸发等对建筑施工的不良环境影响，并制定必要的施工标准和技术保护措施进行处理。

三、施工工艺流程及改进
我们在承台基本施工工艺流程基础上进行了以下改进：
（1）改变以往 LN G 储罐外罐承台混凝土施工分区方法，按照“九块分区法”分块，采取由外至内“间隔跳仓”的施工工艺。

（2）取消常见的大体积混凝土施工留设的后浇带，省去大体积混凝土施工中常用的内部冷凝降温措施。

（3）利用现场废旧材料，制作承台混凝土上表面找平装置，严格控制超大面积混凝土的上表面平整度。

（4）开创性地在LNG储罐承台混凝土搅拌中掺加高延展高强度复合阻裂纤维，在确保混凝土强度的前提下，进一步降低承台大体积混凝
土裂缝的可能性。

四、施工控制要点
承台底部脚手架搭设、钢筋安装、底模及侧模安装、混凝土浇筑等施工工艺同于传统施工方法，此处不再赘述。

下面主要针对承台混凝土分区跳仓，施工缝处免拆模板，承台上表面找平，混凝土养护、检测等进行论述。

合理分区、由外至内“间隔跳仓”施工。

在承台混凝土分区浇筑时要满足以下要求：
（1）承台分区施工缝要避开桩头、承台暗梁，宜设置在桩间或短柱间，尽量远离桩头、柱头、承台暗梁、罐壁边缘处；
（2）合理设置承台分区块数。

分区过多，施工措施用料、用工增加，结构完整性被大大削弱而且施工工期会延长。

分区过少，单次浇筑混凝土量大，水泥水化热大，裂缝产生的风险增加。

按照九块分区法，保证每区混凝土的浇筑方量≤1000m3，相邻两区混凝土浇筑间隔时间≥7d，且保证施工缝距桩边的距离至少400毫米。

这样一定程度上既减轻了混凝土的胀缩约束，又可以有效防止水化热大量积聚，减少每个区域的蓄热量，使温度应力得以释放；
（3）实施由外至内、间隔跳仓，将中心区域混凝土浇筑间隔时间延长到15天以上，既可以使边缘区域的混凝土应力得到充分的释放，减少承台裂缝数量，又可以为外罐壁提前施工创造工作面，达到优化工期的目的。

五、总结
现有数据清楚地表明，混凝土性能通常会随着温度降低到低温值而提高。

因此混凝土用作LNG储罐大体积承台的施工材料有着很好的特性。

本文对LNG储罐承台的材料特性进行了研究分析，并且对大体积承台的裂缝控制进行了分析。

最后探究了承台的施工要点以及改进措施。

以期为推动LNG储罐大体积混凝土承台施工技术的发展作出一定的贡献。

参考文献：
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[2]刘莉.LNG储罐承台大体积混凝土温控防裂措施分析[J].石化技术,2020,27(12):88-90.
[3]李保清.LNG储罐大体积混凝土承台施工技术改进探讨[J].石油化工建设,2015,37(03):38-40+45.。