大型LNG低温储罐混凝土施工技术

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　　摘要：本文根据工程现场实际，分别从混凝土的分层、供应、浇筑、表面装饰及养护等方面对大型LNG低温储罐的混凝土施工技术作了详细的阐述，对混凝土在施工过程中产生的问题进行了详细分析，并提出一些预防的措施。
　　 关键词：LNG储罐；混凝土；施工
　　1 背景概述
　　 大连LNG接收站项目位于大连市大孤山半岛端部鲇鱼湾水域，地理坐标是东经121°41'，北纬38°52'，距离大连市区50公里，大连LNG项目部承建两个储罐桩基以上土建工程，底板板直径86.600m，板厚中心部位0.900m，边缘部位1.200 m,从底板顶至墙顶墙高39.689m ，外墙墙直径（内直径）82m，墙厚 0.800m,穹顶高度 11.375m，穹顶混凝土厚度0.4m-0.8m,墙体施工采用DOKA模板体系，共12层，其中12层分12A和12B，标准层高度为3.6m,墙体混凝土标号采用C50，墙体钢筋为高屈服度钢筋，所有墙内侧竖向钢筋、EL4.2标高以上墙内侧水平钢筋和箍筋均为低温钢筋KRYBAR165，大连LNG项目罐体墙体的基本参数如下：
　　
　　
　　
　　2 混凝土的施工
　　 在储罐墙体浇筑之前，按照项目规范进行混凝土模拟实验，在模拟实验成功实施后才允许进行墙体混凝土浇筑，在墙体混凝土浇筑时，必须进行开盘鉴定，以保证混凝土配合比满足现场施工要求，墙体混凝土由我司设在现场搅拌站供应，混凝土原材料按要求送检，检验合格后方准使用。
　　2.1混凝土的分层
　　 墙体总高度39689mm，分12层（12A-12B）进行浇筑，在墙体混凝土进行浇筑时下料高度不超过500mm。因墙体圆周长为260m，施工时将根据扶壁柱的位置划分为四个值班组，每个小组负责约65m内混凝土下料、分层及振捣，混凝土浇筑时值班人员将根据预先制作的皮数杆确定己浇筑厚度满足施工要求[1]。
　　2.2 混凝土供应
　　 （1）C50混凝土由现场混凝土搅拌站在现场供应。
　　 （2）根据墙体高度不同采用数台半径为48M的汽车泵进行浇筑，在无法避免死角处用塔吊配合浇筑混凝土，从第一层起布置三台汽车泵到第十一层布置八台汽车泵。墙体一层采用三台汽车泵，墙体二、三层采用四台汽车泵，墙体五、六层采用五台汽车泵，墙体六层采用六台汽车泵，墙体七层采用七台汽车泵，墙体八层以上采用八台汽车泵。
　　2.3 混凝土浇筑
　　 （1）核对混凝土型号和配合比无误，浇筑区域内无杂物、污染物，对接触面和钢筋进行湿润后，才可以浇筑混凝土。
　　 （2）墙体砼采用汽车泵进行浇筑。在下料前先用0.5―1.0 m3砂浆润滑混凝土输送管和布料机，并把此砂浆用垃圾斗回收，清除后把汽车泵的臂杆移动到浇筑区域。
　　 （3）采用插入式振动棒，梅花形插点布置，做到垂直插入，快插慢拔，且上层混凝土的振捣需在下层混凝土初凝前进行。振捣上层混凝土时振动棒插入下层混凝土深度不小于5cm，插点间距不大于振动半径的1.5倍，振动时间在10s左右，以保证混凝土密实但不离析。
　　 （4）为保证浇筑的速度与振捣速度相匹配，每台汽车泵将配备不少于四台振捣棒。
　　 （5）经过计算在第一层混凝土浇筑中，每台汽车泵完成一层的浇筑时间约为一个半小时，随着墙体的升高所用汽车泵越来越多，每一层的浇筑时间在一小时内结束，根据混凝土的检测报告初凝时间为八小时，完全满足要求。
　　 （6）对角落部位加强振捣，保证混凝土振捣密实。
　　 （7）在振捣时严禁振动棒碰到预应力波纹管、预埋件和插筋。为保证预埋件的位置准确，紧贴模板，我方己制作一头带混凝土垫块的钢筋，用于预埋件的
　　加固，在振捣时也应避开。
　　2.4 混凝土表面修饰
　　 当进行下一层工作时，所有的对拉螺栓孔在DOKA模板下层平台进行填充。修饰后砼表面应平整，清洁。
　　2.5混凝土养护
　　 （1）砼浇筑完毕强度达到1.2N/mm2之前，砼表面上严禁上人、堆物和进行其它施工工作。
　　 （2）根据进度计划，墙体施工阶段大部分处于高温季节，对于水平施工缝，采取浇水的方式养护；对于墙体两侧，采取推迟拆模时间方法进行养护，养护至少三天。
　　 （3）在墙体施工阶段，将从总包方指定的取水口接通管道至罐区施工，并随着墙体高度的升高而逐步升高，满足墙体混凝土施工用水需求，与水管同时安装的还有气管，可以很好地做好清理工作。
　　 （4）对于墙体两侧，浇筑3天后可以拆除模板并刷总包批准的养护剂进行养护。
　　3 混凝土施工出现的问题及解决措施
　　 根据近几个LNG项目所反映出的混凝土施工质量通病，如混凝土烂根、裂缝、蜂窝、麻面等情况进行原因分析，制定预防措施如下。
　　3.1 混凝土烂根
　　 （1）原因分析
　　 由于墙体的混凝土均采用泵送浇筑，且在墙体中埋有预应力管道，浇筑的高度很大，在混凝土的分层布料过程中可能会造成离析[2]；另外由于墙体模板的周转使用，由于部分模板局部变形导致了模板面与已硬化的混凝土面无法解除，从而使得混凝土被振捣液化后浆体从缝隙中流出产生烂根。
　　 （2）预防措施
　　 为了防止离析，在墙体混凝土浇筑前，按照一定间距在墙体中布置导管，导管的下口与施工缝之间的距离最好控制在1.5m内，浇筑时将布料机软管插入导管中再泵送混凝土，这样可以有效防止混凝土布料过程中离析，另外为了防止漏浆，在施工缝两侧墙面上粘贴海绵条，消除模板与墙体的间隙。
　　3.2 裂缝现象
　　 （1）原因分析
　　 由于低温罐墙体类似于薄板结构，因此在混凝土凝结硬化过程中会产生较大的收缩变形，而这种变形又受到墙体内钢筋的作用从而可能产生裂缝，造成混凝土收缩；由于温度的变化，混凝土硬化过程中内外温差会产生温度应力，这种应力在混凝土强度达到一定量值前就可能使混凝土产生裂缝；另外由于预埋管道影响，低温罐墙体混凝土中预埋有水平和垂直方向的预应力管道，导致墙体混凝土在管道处抵抗变形能力减弱。
　　 （2）预防措施
　　 虽然低温罐墙体配筋考虑到防裂缝功能，但由于此类构筑物钢筋设计保护层比较大，从而很难达到防裂缝效果。因此在混凝土配合比设计时就需要考虑到混凝土凝结硬化过程中的体积变化，尽量选用体积变化较小的配合比，或采用添加微膨胀剂或添加防裂纤维等方式降低混凝土收缩率，减少裂缝的产生，选用低水化热的水泥；骨料应选用大粒径级配良好的碎石和中粗砂，合理科学地选用外加剂和掺和料；而混凝土浇筑过程中，尽量保持预应力管道端口处于封闭状态，特别是该层混凝土浇筑完成后至少3 天，以保持管道周边混凝土温度与其它区域基本一致，减少温度应力的产生[3]。
　　3.3 麻面现象
　　 （1）原因分析
　　 模板表面粗糙或清理不干净，粘有干硬水泥砂浆等杂物，拆模时混凝土表面被粘损；以及模板接缝拼装不严密，浇筑混凝土时缝隙漏浆；另外混凝土振捣不充分，混凝土中的气泡未完全排出，一部分气泡停留在模板表面，均会产生麻面。
　　 （2）预防措施
　　 为了预防麻面，应该将模板面清理干净，不得粘有干硬水泥砂浆等任何杂物；模板安装后，检查模板接缝并用胶带封闭缝隙，防止漏浆；还有混凝土必须按操作规程分层均匀振捣密实，严防漏捣，每层混凝土均匀振捣至气泡排除为止[4]。
　　3.4 产生蜂窝状
　　 （1）原因分析
　　 当混凝土搅拌设备计量装置出现错误，造成砂浆少石子多；混凝土搅拌时间过短，没有拌合均匀，混凝土和易性差；当未按规定的方式进行混凝土浇筑，下料高度过大，造成混凝土离析；另外未按规定的分层厚度进行混凝土布料，局部下料过多，导致振捣不实或漏振；或者下料与振捣配合不好，导致混凝土未振捣又被上一层混凝土覆盖，以上情况或造成混凝土蜂窝状。

　　 （2）预防措施
　　 为了避免使混凝土产生蜂窝状，在混凝土搅拌开始前，要安排专人检查各系统装置的状况，配备必要的备件以便及时更换易损件，以保证计量准确，且要严格控制混凝土搅拌时间，明确规定操作员不得自行调整搅拌时间设定值，增加浇筑巡视频率，控制混凝土自由下落高度不得超过2m；同时检查布料的均匀情况，及时进行调整，捣实混凝土时，插入式振捣器移动间距不大于其有效作用半径的1.5 倍；振捣器至模板的距离不大于振捣器有效作用半径的1/2，为保证上下层混凝土结合良好，振捣棒插入下层混凝土中不少于50mm；混凝土振捣时，必须掌握好每点的振捣时间[5]。
　　3.5 出现露筋
　　 （1）原因分析
　　 在混凝土浇筑过程中，由于振捣引起钢筋垫块移位或由于垫块太少甚至漏放，导致钢筋紧贴模板；另外混凝土结构断面钢筋过密，混凝土中较大石子卡在钢筋上，水泥浆不能充满钢筋周围；在混凝土振捣时，振捣棒撞击钢筋，使钢筋移位等都会造成露筋。
　　 （2）预防措施
　　 为了防止露筋，在浇筑混凝土前，检查钢筋位置和保护层厚度是否准确；同时为保证混凝土保护层的厚度，要注意固定好垫块，一般每隔1m 左右在钢筋上绑一个水泥砂浆垫块。
　　4 结论
　　 本文通过对大连LNG储罐现场混凝土施工的概述，对混凝土施工的分层、供应、浇筑、表面装饰及养护做了详细阐述，以及对现场可能出现的问题做了详细的预防措施，为以后LNG储罐混凝土技术的施工起着一定的现实指导意义。
　　参考文献：
　　[1] 张德祥．修建世界上最大液化天然气(LNG)地下储罐的最新技术开发．地下空间，1995，3，15(l):70-77．
　　[2] 付道明，孙军等．天然气预处理和液化工艺技术的研究进展．石油与天然气化工，2004，4，33(4):240-244．
　　[3] 束廉阶，朱益民，楼海英．20000m3液化石油天然气钢筋混凝土储罐后张法预应力施工技术．建筑施工，2001(12)：100-105．
　　[4]朱昌伟，马国光等.中小型LNG储罐的高真空多层绝热结构及影响因素，石油规划设计，2008,1-19.
　　[5]袁中立，闫伦江.LNG低温储罐的设计及建造技术，石油工程建设，2007,5-33.
　　
　　
　　
　　作者介绍：王志韬（1974.03－）男、汉族、大学本科学历，现就职于中石油大连液化天然气有限公司，从事LNG储罐建设项目管理。
　　
　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

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