LNG储罐承台大体积混凝土裂缝控制技术分析

许东来

（中国建筑第二工程局有限公司核电建设分公司，广东深圳518034）

0 引言

大体积混凝土裂缝控制工作是土建结构施工项目中的重要课题，主要在于混凝土熟化过程中产生的水蒸气，会使混凝土内部的气温急速升高，造成大面积的混凝土裂纹情况，甚至出现贯穿缝。

1 液化天然气（LNG）储罐承台介绍

液化天然气，简称为LNG，是气田中的天然气经过净化、零下163℃低温液化等工业处理后所获得的常温状态下为液体的天然气，在燃烧反应阶段其产生的物质是水及空气中的气体，被认为是地球上最干净的化石能源。液化天然气的主要成分为甲烷，具有无毒、无害、无色、无味的特点，体积比气态天然气小很多，质量仅为同体积状态下水的一半左右。液化天然气储罐是进行液化天然气长期储存的专业设备，需要经过探伤、水压气实验、现场检验等环节后，并获得压力容器检验证书，才能投入使用。而液化天然气储罐承台是一种受力由墩身传递，并在桩基顶部设置的钢筋混凝土平台，其主要用来进行液化天然气的储存、管理[1]。

2 LNG储罐承台大体积混凝土裂缝处理方法

对于LNG储罐承台项目，应定期对混凝土裂缝情况进行处理，保证整个承台的质量，减少发生储存事故造成液化天然气泄露的情况。可以利用磁粉探伤或超声波探伤检测的方式，对LNG储罐承台进行裂缝细化检查，在保障承台质量的同时，针对部分探测出来的问题进行相应处理，降低项目风险。肉眼观察是最常见的混凝土裂缝检测方法，在检测完成后，对于不同部分采取不同的处理方案，如表面处理法、灌浆法、结构补强法等，以表面处理法为例，它是在混凝土表面涂抹低粘度的液态树脂，适用于浆材难以灌入的细而浅的混凝土裂缝。

3 大体积混凝土裂缝控制要点与方法

3.1 从源头控制裂缝

进行LNG储罐承台大体积混凝土裂缝控制工作时，应尽量以预防为主，尽可能降低经济损失。一般来说，LNG储罐承台对于预拌混凝土生产原材料检测指标存在一定的要求，要严格按照国家或企业制定的混凝土原材料生产标准进行检测，对于不同种类的生产原材料进行逐一检测，且保证检测全程都有专业人员陪同，根据检测结果对于LNG储罐承台原材料的采购工作提出相应指导意见。常见的LNG储罐承台是采用C50R60混凝土进行施工的，其水泥、砂、石子、水、其他物质的配比要求为1:2.6:3.5:0.5:0.5，且混凝土纵向坍落度要控制在20±3cm的范围内，而横向扩展度要控制在55±5cm的范围内。检测过程中要注意对于细节的处理，大体积混凝土生产原材料的使用标准较为严苛，检测工艺较为复杂，需要各个审核部门之间的配合，杜绝因盲目信任使不符合施工标准的原材料进入施工现场。此外，对于不同大体积混凝土原料，还有不同的检测质量要求，只有保证混凝土原材料质量，才能减少LNG储罐承台大体积混凝土出现裂缝的可能性。这里主要对水泥与掺合料两种原材料进行了介绍：

水泥是LNG储罐承台大体积混凝土中的主要成分，能够将材料中的石头、沙子等成分混合，起到混合剂的作用。优质水泥的颜色常为深灰色或者浅绿色，颜色越绿，则证明水泥质量越高；颜色越灰，则证明水泥中的矿渣微粉掺量过多。应选择抗裂性能较好的水泥，可以用手感知其并没有较大的颗粒物，或是通过化学反应实验，即利用酚酞指示剂对水泥浆进行质量检测，若其没有显示较为明显的红色，则该水泥的质量较差。其水泥成分、水化热标准，都要符合《通用硅酸盐水泥》（GB 175—2007）中的相关规定。对于刚出场的混凝土水泥，其温度较高，应送至工程检测中心，通过与外加剂的融合实验测定，得出水泥质量检测结果，判断其是否符合承台大体积混凝土施工要求[2]。

掺合料也是一种重要的混凝土原材料，它能够有效降低混凝土温度，提高整体LNG储罐承台的抗裂能力。针对掺合料的抗裂能力进行检测，其检测原理是当掺合料水分较多时，掺合料的活性程度会提高，借此分析其所含水分的情况，判断其是否符合抗裂标准。这种检测方法的优势在于其操作难度较低，且直观性较强，能直接反应掺合料的质量。也可以通过仪器设备的辅助功能，利用能够对水含量测定的仪器进行掺合料检测，其优点在于准确性较高，但实验需要花费一定的成本。或者利用通过化学反应实验来判断掺合料含水量，这种方法的操作难度较高，需要工作人员具备一定的操作经验，且要具备相应的技术与条件支持。虽然这种检测方法在实际生活中并不常见，但是对于施工质量有着明确要求的LNG储罐承台大体积混凝土，能够有效保证整体材料的耐磨性、抗冻性、抗侵蚀性、抗裂性等效果。

3.2 从施工控制裂缝

首先，混凝土计量。在完成承台大体积混凝土各项准备工序后，需要对每盘混凝土的组分进行计量，保证其数量符合施工要求。通常要求混凝土材料的占比浮动频率不得超过2%，且在每次正式称量工作前都需要对计量设备进行标准测定，保证其计量结果的准确性。过程中需要额外注意对骨料的含水率测定，这会极大程度地影响LNG储罐承台大体积混凝土的抗裂性能，尤其是在雨天等环境下进行混凝土计量工作时，更要增加骨料的测定次数，调整用水量。

其次，混凝土搅拌。在混凝土搅拌环节，施工人员要确保各原材料配比符合项目施工标准，可以在考虑当地环境的条件下，对个别材料进行细微调整，保证混凝土的搅拌效果。在搅拌机组运行过程中，要严格控制每组搅拌时间，每班进行两次或以上抽查。当混凝土搅拌完成装入搅拌车时，需要对搅拌车的坍落度进行测量，以及已搅拌混凝土的和易性，避免出现材料离析的情况。

再次，混凝土运输。其运输时间不得超过2h，部分恶劣环境下的运输时间允许范围更低。在混凝土送至施工场地后，若停留超过2h，也不允许进行储罐承台施工。在混凝土运输车离开搅拌站后，不允许中途添加任何材料，包括水和各种外加剂等。若混凝土坍落度在运输后损失超过4cm，则也不可用于项目施工。

最后，测温养护。混凝土测温是LNG储罐承台施工中的重点项目，不仅是在项目完工后，在整个混凝土使用环节都要进行温度控制。在现代化技术的支持下，可以通过智能电脑对混凝土温度在浇捣时就进行同步测定，根据电脑上的数据判断温度情况。当混凝土浇捣到冷却水管后，利用通水方式对整个混凝土项目进行温度控制，保证进水温度与混凝土内部的温度差在30℃以下，并在混凝土水化热消逝后立即停止通水，并进行水泥砂浆封堵冷却水管工序。在混凝土养护工作中，最常见的方式便是塑料膜、草席、浇水组合方法，如图1所示，过程中主要是对浇水次数及浇水量进行控制，要根据实际情况进行规定[3]。

3.3 从检测控制裂缝

图1 大体积混凝土养护

一般来说，LNG储罐承台在长时间的作业过程中，由于液化天然气的特殊性，承台的压力会不断发生变化，且不同部分之间的接触面积也会随着LNG储罐数量的变化而发生改变。针对承台混凝土主体的实际受力情况，由于自身的不确定因素，可能造成部分位置的受力集中情况，而其他部分受力较小，这种不平衡的受力状态极易引发混凝土开裂，对整个储罐承台造成损坏，在长期使用过程中，不同位置的混凝土损坏特点也不一样。

检修维护作为保证LNG储罐承台大体积混凝土裂缝控制质量的重要工序，在混凝土项目完工后，首先要对混凝土质量进行测定，根据相关施工标准对其自身强度进行检测。其次，试摆放若干LNG储罐，观察其形变情况，若出现承台强度不稳定或是形变过量的情况，应分析问题原因，必要时需要将整个储罐承台拆除重建。最后，由于大体积混凝土自身的重量，以及LNG储罐使用情况，会使得部分结构受力发生形变，要对限位块制定合理的尺寸规划，降低应LNG储罐移动对于整体混凝土结构造成的损坏，降低混凝土裂缝发生的可能性。

4 结论

混凝土裂缝作为缩短LNG储罐承台使用寿命、影响其作业质量的主要原因之一，对于其裂缝控制措施研究十分有必要。要求相关工作人员在施工过程中，综合当地温度、湿度等各方面条件因素，合理利用现代化技术，选择恰当的大体积混凝土施工技术，切实提高LNG储罐承台大体积混凝土施工质量，推动液化天然气资源高效利用。