防渗钢纤维混凝土在石油化工储罐地坪中的应用

侯炜，袁萍，王小龙

（1.中石油第二建设公司混凝土工程公司，甘肃 兰州 730060；2.中石油第二建设公司，甘肃 兰州 730060）

防渗钢纤维混凝土在石油化工储罐地坪中的应用

侯炜1，袁萍1，王小龙2

（1.中石油第二建设公司混凝土工程公司，甘肃 兰州 730060；2.中石油第二建设公司，甘肃 兰州 730060）

防渗钢纤维混凝土地坪具有耐磨、抗冲击、抗疲劳等优点，普遍应用于地坪中。本文结合防渗钢纤维混凝土工作性能，通过防渗钢纤维混凝土在石油化工储罐地坪中的应用实践，总结出防渗钢纤维混凝土在原材料选取、配合比设计及施工做法上的控制要点，为以后防渗钢纤维混凝土普遍应用于石油化工项目中提供一定的参考价值。

防渗钢纤维混凝土；储罐地坪；应用

0　前言

防渗钢纤维混凝土是在混凝土拌合物中掺入乱向分布的短钢纤维所形成的一种新型的多向复合混凝土，其与普通混凝土相比较，抗拉强度、抗弯强度、抗疲劳性、耐久性、韧性等性能显著提高。同时由于其表面水分蒸发较少，使混凝土内部微裂缝的扩展和宏观裂缝的形成大大减少，提高了抗渗性能。

1　工程概况

轻油中间罐组是中国石油宁夏石化 500 万吨/年炼油改扩建工程项目之一，由 7 具 5000m3和 3 具 3000m3共十具立式储罐组成，防渗部位主要是罐基础至防火堤之间地坪，面积 5529m2，设计图纸将轻油中间罐组列为重点污染防治区，地坪面层是防渗钢纤维混凝土，渗透系数不大于1.0×10-12cm/s。

此次石油化工储罐地坪的具体做法是：原土压夯实→细砂保护层 200mm 厚→600g/m2长丝无纺土工布（单层）→2mm厚 HDPE 土工膜（渗透系数要求≤10-12cm/s）→600g/m2长丝无纺土工布（单层）→天然砂砾层 150mm 厚→防渗钢纤维混凝土现浇面层 100mm 厚。

2　防渗钢纤维混凝土组成及配合比设计

2.1水泥

为了保证钢纤维与水泥有较高的粘结性能，并考虑化工储罐地坪的实际特点，选用当地宁夏赛马实业股份有限公司生产的赛马牌 P·O42.5 普通硅酸盐水泥。

2.2粗细骨料

钢纤维混凝土中的细骨料采用宁夏青铜峡水洗中砂，细度模数 2.5～3.0，级配区属 Ⅱ 区，颗粒级配良好，含泥量≤1%；粗骨料选用银川套门沟的破碎山石，规格 5～25mm，压碎值 ≤7.0%，硬度高、强度大，适合在钢纤维混凝土中均匀分散。

2.3掺合料

掺合料选用大坝电厂生产的Ⅰ级粉煤灰，用以改善混凝土和易性，降低水灰比，提高抗渗性。

2.4钢纤维

钢纤维采用上海盾坚钢纤维厂生产的 DJ-02 型，其抗拉强度较高，不会因为钢纤维被拉断导致钢纤维混凝土失去强度，其主要性能指标见表 1。

表1　钢纤维性能指标

2.5外加剂

防渗钢纤维混凝土添加的外加剂主要是原装进口德国固斯特建筑化工集团生产的固斯特混凝土外加剂 BDM。固斯特混凝土外加剂 BDM 是以硅酸盐和硅化合物为基料的液态产品，它可以将防水外加剂、防水剂、结晶型外加剂三种抗渗特性有机地融为一体，从而使得掺入该外加剂的混凝土同时具备密实、憎水、结晶的特性，提高了混凝土的抗渗性能以及抗化学介质腐蚀的能力。该产品不含卤族材料，不含氯离子，能达到渗透系数不大于 1.0×10-12cm/s 的要求。

为了使钢纤维混凝土便于用泵车泵送浇筑，还在混凝土拌合料中添加了普通泵送减水剂。

2.6水

钢纤维混凝土拌合物用水采用自来水。水中不含影响混凝土正常硬化的有害杂质，pH≈7。

2.7配合比设计

钢纤维的加入对混凝土拌合物和易性有一定程度的影响，所以在配合比设计时，需要综合考虑混凝土的供应情况、混凝土设计强度等级、混凝土和易性等要求，并结合经济性原则，合理选材。本工程最终由宁夏当地建设工程研究室按照工程项目防渗等级的要求及各种混凝土原料用量，通过试验确定了防渗钢纤维混凝土施工配合比，见表 2 。

表2　防渗钢纤维混凝土配合比

钢纤维混凝土搅拌只有拌合物中的钢纤维分散均匀，才能在混凝土中起到增强作用。如果加入的钢纤维分散不均匀，将导致有的部位混凝土缺少钢纤维，有的部位钢纤维过多成团，不仅没有起到增强作用，还会引起局部强度削弱。钢纤维混凝土浇筑采用商品混凝土，搅拌时安排质量监督员监督混凝土拌合物搅拌时间，以保证钢纤维均匀分散。

3　施工技术

3.1施工控制要点

依据设计图纸关于地坪施工做法，防渗钢纤维混凝土地坪过程控制要点如下：（1）混凝土面层平整度控制；（2）地坪裂缝控制。根据工程实际特点，每一道工序质量需要严格控制，经检查符合质量规范标准要求后方可施工下道工序。工序图见图 1。

图1　地坪施工流程管控

3.2施工工艺

3.2.1素土层

素土夯实厚度达 0.9m。基土层处理的好坏直接关系到整个地面工程的质量，故回填时采取分层回填、夯实的方法，且每层夯实厚度不大于 300mm，同时抽取地下水对原土浇灌，严格控制回填土中的含水率，时刻保持在最佳含水状态。每虚铺一层回填土，需用 15t 压路机反复碾压，压路机行驶速度 25～30m/min，轨迹相互搭接 20～30cm。每层碾压结束后，用核子土基密度含水率联合测定仪测定，确保压实度大于 0.94。基础周围无法采用压路机碾压部位，用电动打夯机人工配合夯实。

3.2.2细砂保护层

细砂保护层 200mm 厚，主要保护 HDPE 膜不被破坏，防止轻油泄露，对地下土壤环境造成影响。细砂中不允许有较大的砂砾，且使用夯机压实。施工过程需严格按照国家规范及设计要求满足平整度，为上层土工材料的铺设做好工作。

3.2.3HDPE 防渗膜层

（1）土工布

施工采用表面平整的热粘连接人工滚铺的土工布，接缝与坡面线相交，在与坡脚平衡或可能存在应力的地方，水平接缝的距离须大于 1.5m。在坡面上，对土工布的一端进行锚固，然后将卷材顺坡面放下，以保证土工布保持拉紧的状态；所有的土工布都须用砂袋压住，砂袋将在铺设期间使用并保留，直到铺设上一层材料为止。在坡面上不能有水平连接，连接须沿坡面的轮廓不与土工布相交，特别注意以确保没有泥土或砾石覆盖层中的砾石进入无纺土工布缝合中间。

（2）土工膜

在土工膜铺设前，先画出土工膜的铺设和焊接平面布置图，并报甲方、监理后，方可施工，具体施工流程为：首先罐组实际地形尺寸进行规划→按实际规划尺寸裁膜并运至施工现场对应位置→按施工操作程序进行铺设、焊接→自检合格后申请验收，同时为下道工序作好准备。参照图 2 土工膜焊接质量说明检查土工膜质量。

施工焊接时注意：①接缝应平衡于垂直式坡度线，不应与水平式斜坡相交；②水平接缝与坡脚和存有高压力地方的距离须大于 1.5m；③焊缝均采用双轨热熔焊机焊接，局部修补可采取单轨挤压焊机。焊前必须进行试焊，并进行拉力试验，定量测试焊缝的撕裂强度和抗剪强度；④使用双轨热熔焊机进行焊接后形成的 T 字形接头及十字形接头，应使用单轨焊机进行 T 字型及十字形补强处理。⑤每条焊缝应逐条检验。焊缝不得出现虚焊、漏焊；⑥土工膜焊缝搭接宽度不应小于 100mm。

图2　土工膜焊接质量合格说明

3.2.4天然砂砾层

砂石采用级配良好的砂石材料，最大粒径不大于厚度的2/3。天然砂砾层摊铺厚度为压实厚度的 1.2～1.3 倍，压实前适当洒水使其表面湿润。碾压施工采用 8t 压路机反复碾压，压路机行驶速度 25～30m/min，轨迹互相搭接 40～50cm，碾压不少于三遍。

3.2.5防渗钢纤维混凝土面层

（1）面层施工：普通混凝土中由于加入了钢纤维，使得混凝土能够抵抗部分收缩应力，但由于石油化工储罐防火堤内浇筑地坪面积较大，大面积整体浇筑还是容易产生收缩裂缝，所以本次工程决定采用跳仓法进行地坪浇筑，即按横向宽度 7m，纵向 7m 或者 6m 进行浇筑，采用宽度接近地坪面层厚度的槽钢做侧模，再安装水准仪调整好顶标高，然后分别用钢筋头和木楔子固定槽钢内外，并用石子和砂浆将槽钢下面填实，以免混凝土振捣时漏浆，影响混凝土强度。混凝土浇筑时应加强振捣，钢纤维会阻碍混凝土的流动，因此钢纤维混凝土的振捣要比普通混凝土的振捣时间长，一般应为普通混凝土的 1.5 倍，振捣采用平板振动器，将混凝土振捣密实直至出浆，用长刮尺和抹子将混凝土表面浮浆抹平，平整度偏差控制在 3mm 以内。

（2）变形缝设置：沉降缝主要设置在地坪与储罐基础、管架基础、管墩基础旁边，目的是消除结构沉降对地坪的影响，缝宽 2cm，缝内填入闭孔型聚苯乙烯泡沫板，容重不小于 18kg/m3，上部浇灌柔性材料，与地坪齐平，保证美观。

地坪施工设置的纵横向缩缝采用平头缝，缝间不应设置隔离材料，混凝土浇筑时应相互紧贴。拆模时混凝土抗压强度不应低于 3MPa；浇筑完成 6～8d 后，并且强度达到12MPa 时，方可切割缩缝，割缝应统一弹线，确保割缝整齐顺直，切割深度 5mm，缝宽 3～5mm，缝内填沥青胶结料。

4　结束语

防渗钢纤维混凝土地坪施工中，关键是控制好原材料质量、配合比设计、换填及回填土符合设计要求、地坪表面平整度、开裂及地基的不均匀沉降，施工中采用槽钢支模、跳仓法浇筑等施工工艺，确保了表面平整度控制在 3mm 之内。在轻油中间罐组石油化工储罐防渗钢纤维混凝土地坪应用时，施工单位在施工前做了详细周密的准备，管理人员对所有关键质量控制点有效控制，保证施工质量，加快施工进度。最终工程质量验收时，得到业主、监理单位一次性验收通过，收到业主、监理以及兄弟单位好评。

[1] 赵国藩，彭少明，黄承逵．钢纤维混凝土结构[M]．北京，中国建筑工业出版社，2005．

[2] 徐平，王明旭，潘一山．钢纤维长径比对钢纤维聚合物混凝土抗弯性能的影响[J]．机械工程材料，2006．

[3] 中国工程建设标准化协会标准.钢纤维混凝土结构设计与施工规程[S]．北京：中国建筑工业出版社，1992．

［通讯地址］甘肃省兰州市西固区玉门街 10 号（730060）

侯炜（1986－），男，中石油第二建设公司混凝土工程公司。