大型儲油罐免拆模板現(xiàn)澆發(fā)泡水泥保溫技術(shù)★

胡惠玲 李 清 馬令勇 姜 偉,2 杜 彬 李 棟

(1.東北石油大學土木建筑工程學院，黑龍江 大慶 163318； 2.黑龍江八一農(nóng)墾大學，黑龍江 大慶 163318； 3.大慶市碧千里科技開發(fā)有限公司，黑龍江 大慶 163318)

為應對突發(fā)事件，防范石油供給風險，確保國家能源安全，石油儲備是國家應對危機的重要措施之一，其中大型儲油罐設(shè)施建設(shè)是基本需求。然而，由于冬季溫度過低，儲油罐熱損失較大，造成內(nèi)部原油凝固不利于輸運，因此儲油罐保溫是一項重要的工程。傳統(tǒng)儲油罐通常采用天然氣加熱爐加熱導熱流體，從而實現(xiàn)對儲油罐內(nèi)部原油進行加熱，但消耗大量能源。為保障儲油罐保溫效果，一般采用保溫材料、金屬支撐塊和扁鋼制作保溫層及其固定結(jié)構(gòu)，或在儲油罐外包巖棉或內(nèi)覆復合硅酸鹽作為其保溫措施，但冷橋較多、施工繁瑣、成本較高，而且保溫效果欠佳[1-5]。為解決儲油罐的保溫問題，開發(fā)了免拆模板現(xiàn)澆發(fā)泡水泥保溫技術(shù)。本文研究將免拆模板現(xiàn)澆發(fā)泡水泥保溫技術(shù)應用于儲油罐外保溫工程，探討其施工構(gòu)造原理、關(guān)鍵技術(shù)、工藝流程及操作要點，為大規(guī)模推廣該技術(shù)提供參考。

1 構(gòu)造原理

免拆模板化學發(fā)泡水泥技術(shù)中涉及的發(fā)泡水泥外保溫系統(tǒng)連接構(gòu)件和面板層在工廠加工。現(xiàn)場鋼制儲油罐外壁作為基層，其外側(cè)安裝方鋼龍骨，將W型壓型鋼板作為面層，同時作為澆筑發(fā)泡水泥保溫層模板，以方鋼龍骨作為面層連接構(gòu)件，利用灰漿制備澆筑裝置將化學發(fā)泡水泥通過預留孔洞澆筑到基層墻體與面層間縫隙，發(fā)泡成型后作為外保溫層。免拆模板化學發(fā)泡水泥儲油罐外保溫構(gòu)造，構(gòu)造層由基層立面、發(fā)泡水泥保溫層、方鋼龍骨、連接件(截鋼管)、面層板、射釘?shù)冉M成，如圖1所示。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 免拆模板技術(shù)

傳統(tǒng)水泥澆筑施工通常在澆筑水泥前安裝澆筑模板，待水泥澆筑完成并凝固后拆除模板進行二次施工，施工程序復雜，施工效率較低，影響工期。免拆模板技術(shù)，將模板直接與基層連接，既省去了外保溫系統(tǒng)的基層找平和保溫粘結(jié)層，節(jié)約建筑材料，又可縮短工期。由于儲油罐為圓柱體，傳統(tǒng)的免拆模板如硅酸鈣板等復合保溫板，已不再適用，本技術(shù)采用W型壓型鋼板作為外層模板，解決了弧形外壁對模板的限制。這一技術(shù)有效解決了傳統(tǒng)外保溫技術(shù)給儲油罐“穿棉衣”式的保溫形式，實現(xiàn)了建筑與保溫層同壽命。

2.2 現(xiàn)澆發(fā)泡技術(shù)

發(fā)泡水泥作為多孔結(jié)構(gòu)材料具有良好的保溫性能，在建筑外保溫方面應用較多。目前發(fā)泡水泥通常用于制作發(fā)泡水泥保溫板，再將其作為墻體等立面外保溫層，制約發(fā)泡水泥在弧形墻面等不規(guī)則立面外保溫中應用。現(xiàn)澆發(fā)泡水泥具有流動性強、可塑性高、整體性好、耐火性強等優(yōu)點，能夠改善發(fā)泡水泥保溫板的局限性，可靈活應用于不同形式的建筑及構(gòu)筑物。發(fā)泡水泥的保溫性能的優(yōu)劣，主要取決于其內(nèi)部的多孔結(jié)構(gòu)，因此為保證材料的保溫性能，發(fā)泡技術(shù)尤為關(guān)鍵。為使水泥漿中產(chǎn)生密集且均勻分散氣泡，從而使水泥具有較強的保溫性能，施工過程中研制了新的發(fā)泡技術(shù)。本技術(shù)采用化學發(fā)泡方法，將水泥與一定溫度的水按照水灰比10∶7混合攪拌成水泥漿，再按照水泥與雙氧水比例為100∶85將水泥漿與雙氧水混合后灌入泥漿泵，輸送至預留保溫層。輸送水泥管道長度不宜過長，以10 s左右輸送至管口為宜。水泥與雙氧水的比例合適時，發(fā)生化學反應能夠產(chǎn)生均勻穩(wěn)定的氣泡，并分散在水泥漿中。可根據(jù)水溫高低和施工天氣進行適當調(diào)整比例，以避免化學反應過慢產(chǎn)生的氣泡密度不足，導致降低發(fā)泡水泥保溫效果，甚至因化學反應過于劇烈產(chǎn)生氣泡過多，出現(xiàn)水泥漿塌落和氣泡溢出現(xiàn)象。

2.3 速凝技術(shù)

在施工過程中，發(fā)泡水泥澆筑采用分段澆筑方法，發(fā)泡水泥凝結(jié)硬化速度直接影響工程施工效率。發(fā)泡水泥的速凝技術(shù)，有利于縮短工期，降低成本。發(fā)泡水泥的膠凝材料及外加劑(促凝劑)都是影響發(fā)泡水泥凝固的主要因素。本技術(shù)將普通硅酸鹽水泥和快硬硫鋁酸鹽水泥混合使用，利用快硬硫鋁酸鹽水泥凝結(jié)硬化速度快的優(yōu)點，結(jié)合普通硅酸鹽水泥能夠彌補快硬硫鋁酸鹽水泥凝結(jié)后強度不高且倒縮的缺點。發(fā)泡水泥凝結(jié)硬化的時間與本技術(shù)采用合理的外加劑配比，可實現(xiàn)在澆筑3 min～5 min達到初凝狀態(tài)，20 min～40 min凝固且具有一定的承載力，即可以進行下一段澆筑，大大縮短了工期。

3 工藝流程與操作要點

3.1 施工工藝流程

免拆模板現(xiàn)澆發(fā)泡水泥保溫技術(shù)應用在儲油罐的外壁外保溫時，采用工業(yè)化生產(chǎn)與現(xiàn)場澆筑相結(jié)合的方式，即先把免拆模板澆筑發(fā)泡水泥外墻外保溫系統(tǒng)的連接構(gòu)件、面層在工廠加工。現(xiàn)場將連接構(gòu)件安裝于儲油罐外壁(基層)，將W壓型鋼板(面層)用掛裝構(gòu)造安裝在連接構(gòu)件上，在面層與基層之間澆筑發(fā)泡水泥保溫層。

具體工藝流程如下：施工準備(基層施工質(zhì)量驗收合格)→彈基準線→搭接豎向方管及橫向的環(huán)管龍骨→校核連接構(gòu)件焊接位置→用連接構(gòu)件將龍骨與儲油罐外罐焊接→射釘槍固定W壓型鋼板→澆筑發(fā)泡水泥保溫層→驗收。

3.2 施工操作要點

3.2.1施工準備

外保溫工程施工應在基層施工質(zhì)量驗收合格后進行，借用軟件繪制龍骨施工圖，設(shè)置控線及掛基準線，根據(jù)龍骨施工圖及外保溫技術(shù)要求，在罐體的適當位置掛水平線以控制連接構(gòu)件及面層的垂直度、水平度和平整度。

另外，對于基層罐壁的準備工作應滿足以下條件：

1)當在既有儲罐改造工程應用免拆洗模板澆筑發(fā)泡水泥外保溫系統(tǒng)時，基層儲油罐外壁表面應進行處理，用鋼刷等工具清除鐵銹及其他污染物，為后續(xù)的連接件焊接提供條件。2)儲罐壁體應完好無損，基層表面清理干凈并保持干燥，在現(xiàn)場溫度不低于5 ℃時進行基層的拉拔試驗，拉拔強度不應低于0.35 MPa。發(fā)泡水泥保溫層與基層連接應保證其抗拉強度、壓剪強度。

3.2.2連接件安裝

基層罐體外側(cè)搭建方鋼龍骨作為發(fā)泡水泥及面層的承重和連接構(gòu)件。方鋼龍骨水平方向為間距600 mm的規(guī)格為30 mm×20 mm×2 mm的環(huán)形鍍鋅鋼管，豎直方向為間距1 200 mm的30 mm×20 mm×2 mm的鍍鋅鋼管。橫豎方向方管通過焊接進行連接，形成整體的網(wǎng)格狀龍骨，如圖2所示。在連接件安裝過程中，免拆模板澆筑發(fā)泡水泥外保溫系統(tǒng)的龍骨用連接構(gòu)件焊接于基層儲油罐外壁上，如圖3所示。連接構(gòu)件水平、豎向的間距依據(jù)面層的規(guī)格、龍骨間距及連接構(gòu)件的規(guī)格需要現(xiàn)場確定，但豎向連接構(gòu)件的間距不宜大于600 mm。

3.2.3面層安裝

W型壓型鋼板面層通常采用射釘錨固連接工藝。安裝面層時，安裝應牢固，防止?jié)仓l(fā)泡水泥保溫層時，位移過大，影響面層板的平整度；采用訂裝面層工藝時，螺釘位置的面層板邊緣不得擠裂，如發(fā)生裂縫、開口，應更換位置增加射釘。射釘固定位置應釘在龍骨上，鍍鋅射釘?shù)拈g距應不大于200 mm。

3.2.4發(fā)泡水泥澆筑

發(fā)泡水泥澆筑要按順序操作，出料口離基層不宜太高，避免破泡，一般不超過0.5 m。大面積澆筑時，宜采用分段澆筑的方法，用模板高度將施工面分割成若干層面分層施工，也可采用分段分層、全面分層的澆筑方法。每次澆筑發(fā)泡大概300 mm，待20 min～40 min發(fā)泡定型后，可進行下一次澆筑，直至將縫隙完全填充。采用分段流水作業(yè)澆筑發(fā)泡水泥時，應注意發(fā)泡水泥發(fā)起的高度為澆筑高度的1.2倍～1.3倍。發(fā)泡水泥澆筑應及時檢查保溫層飽滿度及面層的情況，如有漏澆應及時補澆，面層如有位移，偏差超過規(guī)定要求時，應停止施工，進行調(diào)整并符合要求后，方可繼續(xù)施工。罐體頂部應預留直徑約500 mm的下人入口，并在入口的側(cè)壁預留發(fā)泡水泥保溫層的澆筑入口，待頂部澆筑完畢后，應對下人入口進行保溫處理，通常用苯板或聚氨酯作為保溫材料。

3.2.5質(zhì)量驗收

化學發(fā)泡水泥外保溫技術(shù)工程應按照現(xiàn)行國家標準GB 50300—2013建筑工程施工質(zhì)量驗收統(tǒng)一標準[6]和JGJ/T 29—2015建筑涂飾工程施工及驗收規(guī)程[7]等有關(guān)規(guī)定進行施工質(zhì)量驗收。根據(jù)GB 50411—2019建筑節(jié)能工程施工質(zhì)量驗收標準[8]，外墻采用保溫漿料做保溫層時，應在施工中制作同條件試件，檢測其導熱系數(shù)，干密度和抗壓強度。發(fā)泡水泥試件檢測結(jié)果見表1，施工完成圖見圖4。

表1 檢測報告

4 技術(shù)優(yōu)勢

免拆模板化學發(fā)泡水泥外保溫技術(shù)在儲油罐中應用，增強儲油罐的保溫性能，能夠有效降低儲油罐的能耗。其技術(shù)優(yōu)勢如下：

1)發(fā)泡水泥為多孔結(jié)構(gòu)材料，具有良好的保溫性能。免拆模板化學發(fā)泡水泥外保溫整體性強，可塑性高，不宜開裂脫落，在保證保溫效果的同時，有效解決保溫體系與建筑主體同壽命的難題，而且提高了儲油罐保溫的可靠性、安全性和防火性。

2)免拆模板化學發(fā)泡水泥外保溫技術(shù)，施工方便、工藝簡單，簡化了施工工序，且節(jié)約了材料消耗。同時，該技術(shù)應用范圍較廣，不僅能夠應用于規(guī)則立面的新老建筑及構(gòu)筑物外保溫，而且能夠應用于不規(guī)則形體保溫。本技術(shù)施工過程有效改善當前儲油罐外保溫技術(shù)弊端，為今后構(gòu)筑物外保溫防火技術(shù)應用提供參考。