LNG儲罐承臺大體積混凝土裂縫防控

王杰夫，葉榮春，陳念來

中石油京唐液化天然氣有限公司，北京 101100

LNG儲罐承臺大體積混凝土裂縫防控

王杰夫，葉榮春，陳念來

中石油京唐液化天然氣有限公司，北京 101100

唐山16萬m3LNG儲罐承臺混凝土屬于大體積混凝土，該種混凝土施工的技術難點是防止混凝土由于施工方法不當，干燥、溫差而導致的開裂。論述了優化混凝土區塊澆筑施工、優化混凝土配合比、嚴格控制原材料等的裂縫源頭控制措施，闡述了事前準備、施工流程控制、技術控制、溫差控制等的裂縫過程控制措施，介紹了本項目的保溫計算方法及保溫效果。最后指出，由于嚴格加強施工過程的監管，本項目施工的儲罐承臺混凝土裂縫得到了有效的控制，檢測統計表明，采用本方法施工的4座儲罐承臺均未出現超過規范要求的0.3 mm及以上寬度的裂縫。

LNG儲罐承臺；大體積混凝土；裂縫；防控

唐山LNG儲罐承臺由360根直徑1 200 mm的樁底后注漿混凝土灌注樁及隔振橡膠墊支撐。承臺直徑87 400 mm，底板面積6 000 m2，中心部位混凝土厚900 mm，邊緣厚1 200 mm，混凝土為C50，工程量5 892 m3，屬于大體積混凝土結構，易出現裂縫，質量要求高?；炷翆俅嘈圆牧?，抗拉強度只有抗壓強度的1/10左右，拉伸變形能力很小。大體積混凝土開裂是由干燥、溫差引起的應力收縮以及施工方法不當導致的，其施工主要技術難點是如何采取有效措施，防止混凝土表面裂縫的產生。

1 裂縫的源頭控制

對于大體積混凝土結構裂縫，應以預防為主，根據國內外施工經驗，首先就要做好裂縫的源頭控制工作。工程實踐中從以下方面入手。

1.1 優化混凝土施工階段

根據以往的經驗，混凝土結構形式對溫度應力和裂縫的產生具有重要影響。澆筑區塊越大，溫度應力也越大，也越易產生裂縫。

在唐山LNG儲罐承臺施工階段設計中，為了預防混凝土產生裂縫，將承臺分成8個區塊，按時間間隔要求依次進行澆筑和采用大斜坡分層連續澆筑（1∶8），每次澆筑理論用時15 h，見圖1。

1.2 優化混凝土配合比

優化配合比的思路是：利用混凝土的后期強度，采用60 d齡期強度來設計配合比，達到降低水泥用量、增加礦物摻合料用量、大幅降低水化熱的目的，同時使混凝土又具有良好的和易性、可泵性。

選用的承臺基礎C50R60混凝土配合比為：水泥∶砂∶石子∶水∶外加劑∶礦粉 =1∶2.64∶3.51∶0.48∶0.03∶0.50，配制的混凝土坍落度為（200±30）mm，擴展度（550±50）mm。其中水泥為唐山冀東P.O42.5水泥，砂為綏中六股河中砂，石子為唐山豐潤粒徑5～20 mm碎石，水為自來水，外加劑為北京瑞帝斯FAC，礦粉為曹妃甸盾石S95?；炷僚浜媳劝凑認GJ 55-2000《普通混凝土配合比設計規程》進行設計。

依據配合比進行最佳投料順序和拌合時間的試驗。按試驗部門簽發的配合比配料，不得擅自更改。首次投用的配合比應開盤鑒定，其工藝性能應滿足設計配合比要求，至少應留一組標養試件作為驗證配合比的依據。

1.3 嚴格控制原材料

（1）水泥。選擇抗裂性能好，兼顧低熱和高強要求的低熱礦渣水泥。水泥組分、化學成分、水化熱符合GB 175-2007《通用硅酸鹽水泥》、GB/T 176-2008《水泥化學分析方法》、GB/T12959-2008《水泥水化熱測定方法》規定。經中冶建筑研究總院工程檢測中心試驗證明，P.O 42.5普通硅酸鹽水泥滿足規范要求。

（2）摻合料。摻合料能降低混凝土的絕熱溫升，提高抗裂能力[1]。高爐礦渣微粉是一種新型摻合料，可等量取代水泥，對混凝土的強度、脆性、徐變、彈性模量、體積穩定性、耐久性和泵送性有很好的改性作用。S95級礦渣粉符合GB/T 18046-2000《用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》要求，細度小，比面積適宜，早強快硬，水泥強度與混凝土強度相關性好，抗凍，耐磨，耐侵蝕，具有良好的活性，摻入減水劑可配制出高強低水化熱混凝土。

（3）外加劑。減水劑具有減水和增塑作用，在坍落度及強度不變的條件下，可減少單位用水量，節約水泥，延緩凝結時間、水泥水化熱釋放速度，降低絕熱溫升[1-2]。外加劑的品種、摻量，按先試驗后使用原則進行使用，外加劑符合GB 8076-2008《混凝土外加劑》規定。將摻量為2%的外加劑均勻溶解在水中，測定比重、濃度，而后定量加入混凝土中拌合。本工程外加劑采用北京瑞帝斯聚羧酸減水劑。

（4）粗骨料。骨料應質地堅硬、清潔、級配良好、空隙率較小、熱脹系數小。依據JGJ 52-2006《混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》規定進行檢測。經檢測，粗骨料為5～20 mm連續粒級，針片狀含量≤10%，含泥量≤0.25%，泥塊含量＜0.6%。

（5）細骨料。采用綏中六股河天然中砂，符合JGJ 52-2006《混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》規定。砂細度模數2.4～3.0，含泥量≤0.1%，泥塊含量＜0.5%。

（6）水。混凝土攪拌用水，符合JGJ 63-2006《混凝土攪拌用水標準》規定，經試驗確定。

2 裂縫的過程控制

2.1 技術控制

做好表面隔熱保護能推遲大體積混凝土干縮的發生，有利于其強度增長。為發揮混凝土松弛對應力的抵消作用，避免混凝土硬化初期驟然產生過大的應力，應減慢降溫速率。一是通過減少表面的熱擴散，降低內外溫差值，自我約束應力；二是降低降溫速率，延長散熱時間，預防和控制溫度裂紋；三是養護過程需保持良好的溫度和防風條件，使其在適宜的溫度和濕度環境下養護。

（1）降低入模溫度。攪拌用水要用冷水機組或加冰塊以降低水溫，對砂石料采用防雨布遮陽降溫，在水泥、礦粉筒倉外部安裝遮陽布以降低粉料溫度，剛出廠的熱水泥不得使用，需在料倉內存放15 d以上，選擇合適的施工時間，避開高溫時段。

（2）避免陽光暴曬?；炷翝仓?、養護前應避免陽光暴曬；混凝土凝結后及時覆蓋塑料薄膜、土工布保溫，避免溫度、濕度的急劇變化及外力的擾動。

（3）澆筑后若不及時覆蓋、澆水養護，表面水分迅速蒸發，極易產生裂縫。特別是氣溫高、相對濕度低，風速大時更要注意。需連續養護14 d，其表面始終保持濕潤和適宜的溫度[3]。

（4）落實擋風措施。用防雨布緊密包圍承臺底部，防止冷空氣的襲擊，防止表面降溫過大導致裂縫的產生，減少承臺中心與下表面的溫度梯度。

（5）確保時間間隔。分區澆筑時，相鄰區域須在72 h后施工，以等待其收縮變形穩定。

（6）當混凝土開始降溫時，在其表面覆蓋保溫材料（棉被和塑料薄膜），保持表面混凝土溫度，減小混凝土內表溫差。即使在夏季，大體積混凝土降溫階段也要進行保溫養護。

2.2 溫差控制

大體積混凝土施工時，由水泥水化放熱引起的混凝土內部劇烈溫升以及內外溫差易導致混凝土產生溫度裂縫，因此保證大體積混凝土硬化質量的關鍵是防止或減少溫度裂縫，為此，需掌控其內外溫度變化，落實保溫措施[1]。溫控指標以歐標為基準，見表1。

表1 大體積混凝土溫控指標

（1）現場布置2臺EX4/Cu50型測溫儀，澆筑前預埋測溫點，每塊施工區域2個，記錄混凝土溫度變化值。

（2）每點設5個傳感器，分別測混凝土底、中、上部、表面溫度及大氣溫度。澆筑過程中、完成后均需測溫度變化，記錄至少7 d內每0.5 h的溫度。電子測溫儀自動記錄數據，需在承臺上搭設防雨、防風沙棚。

（3）專人負責測溫和養護，根據采集的測溫和天氣預報資料進行數據分析，通過對基礎內外溫差和基礎降溫速率的測定及比較，采取必要措施。如降溫速率過快應加大保護層覆蓋厚度。當降溫梯度超過2℃/d時應加強養護保溫，升、降溫階段嚴禁隨意揭開養護材料。

（4）當混凝土內部溫度與大氣溫度差值恒小于25℃，且大氣溫度不低于+5℃時，經技術部門同意后方可逐步拆除保溫。

（5）在測溫保溫階段，要加強巡檢。特別是大風天氣，發現塑料掀起等異常情況及時組織人員處理。

（6）對于大體積混凝土施工，養護和澆筑同樣重要，保濕是前提，控制降溫速度是關鍵，監測是保障。

3 保溫計算及保溫效果

（1）保溫厚度計算：

式中：δ為保溫材料厚度，m；h為混凝土結構的實際厚度，m；λi為保溫材料導熱系數，W/（m·K）；Tb為混凝土澆筑體表面溫度，℃；Tq為混凝土達到最高溫度 （澆筑后 3～4 d） 時的大氣平均溫度，℃；λ0為混凝土導熱系數，W/（m·K）；Tmax為混凝土的最高溫度，℃；Kb為傳熱系數修正值，取1.3～2.0。

本項目h取1.2 m，λi取0.03 W（m·K），λ0取2.33 W/（m·K），通過承臺模擬試驗得到實測值Tmax為47.3℃，通過承臺模擬試驗得到混凝土表層下50～100 mm處溫度的實測值Tb為37.3℃，實測Tq為18℃，Kb取1.3。則本項目所需保溫材料的厚度（在易透風保溫材料上，上下各鋪一層不透風材料）為：

δ=0.5×1.20×0.03×（37.3-18） ×1.3/（2.33×（47.3-37.3））=0.02（m）

（2）保溫效果。本項目施工過程中，采用一層塑料薄膜，加一層棉被，上面再加一層塑薄膜的保溫措施，有效地保住了混凝土表面的潮濕和溫度，既有利于表層混凝土強度的增長，又使降溫階段不致出現干燥收縮。

4 結束語

由于嚴格加強施工過程的監管，做好事前、事中控制，唐山LNG項目16萬m3LNG儲罐承臺混凝土裂縫得到有效的控制。經檢測統計，1#～4#儲罐承臺均未出現超過規范要求的0.3 mm及以上寬度的裂縫。

[1]陳勇，王繼奎，唐在權.淺談“大體積及超長鋼筋混凝土結構裂縫”控制措施[J].建筑安全，2002（9）：44-45.

[2]侯景鵬，熊杰，袁勇.大體積商品混凝土溫度控制與現場監測[J].混凝土，2004（5）：56-58.

[3]王軍，吳方國，趙成泉.鋼筋混凝土構件常見裂縫的控制及實例[J].建筑技術開發，2001（12）：57-57.

Crack prevention and controlofmass concrete pile cap ofL NGstorage tank

WANG Jiefu，YE Rongchun，CHEN Nianlai
PetroChina Jingtang LNG Co.Ltd.，Beijing 101100，China

The construction difficulty of the mass concrete pile caps of 160 000 m3LNG storage tanks in Tangshan is to prevent concrete cracks caused by improper construction method，temperature difference and less moisture.This paper introduces the source control measures such as optimization of mix ratio and strict control of raw materials，and control measures during construction such as construction procedure control，technicalcontroland temperature difference control，also the thermal insulation method and practical effect.Because of strict construction supervision，the four concrete pile caps of the four LNG storage tanks have not appear cracks of greater than 0.3 mm in width.

pile cap of LNG storage tank；mass concrete；crack；prevention and control

10.3969/j.issn.1001-2206.2017.03.015

王杰夫（1960-），男，遼寧錦州人，高級工程師，1984年畢業于遼寧石油化工大學煉油化工機械專業，現從事LNG項目的施工及工程質量管理工作。Email：wangjiefu@petrochina.com.cn

2017-01-18