大型储油罐免拆模板现浇发泡水泥保温技术★

胡惠玲 李 清 马令勇 姜 伟,2 杜 彬 李 栋

(1.东北石油大学土木建筑工程学院，黑龙江 大庆 163318； 2.黑龙江八一农垦大学，黑龙江 大庆 163318； 3.大庆市碧千里科技开发有限公司，黑龙江 大庆 163318)

为应对突发事件，防范石油供给风险，确保国家能源安全，石油储备是国家应对危机的重要措施之一，其中大型储油罐设施建设是基本需求。然而，由于冬季温度过低，储油罐热损失较大，造成内部原油凝固不利于输运，因此储油罐保温是一项重要的工程。传统储油罐通常采用天然气加热炉加热导热流体，从而实现对储油罐内部原油进行加热，但消耗大量能源。为保障储油罐保温效果，一般采用保温材料、金属支撑块和扁钢制作保温层及其固定结构，或在储油罐外包岩棉或内覆复合硅酸盐作为其保温措施，但冷桥较多、施工繁琐、成本较高，而且保温效果欠佳[1-5]。为解决储油罐的保温问题，开发了免拆模板现浇发泡水泥保温技术。本文研究将免拆模板现浇发泡水泥保温技术应用于储油罐外保温工程，探讨其施工构造原理、关键技术、工艺流程及操作要点，为大规模推广该技术提供参考。

1 构造原理

免拆模板化学发泡水泥技术中涉及的发泡水泥外保温系统连接构件和面板层在工厂加工。现场钢制储油罐外壁作为基层，其外侧安装方钢龙骨，将W型压型钢板作为面层，同时作为浇筑发泡水泥保温层模板，以方钢龙骨作为面层连接构件，利用灰浆制备浇筑装置将化学发泡水泥通过预留孔洞浇筑到基层墙体与面层间缝隙，发泡成型后作为外保温层。免拆模板化学发泡水泥储油罐外保温构造，构造层由基层立面、发泡水泥保温层、方钢龙骨、连接件(截钢管)、面层板、射钉等组成，如图1所示。

2 关键技术

2.1 免拆模板技术

传统水泥浇筑施工通常在浇筑水泥前安装浇筑模板，待水泥浇筑完成并凝固后拆除模板进行二次施工，施工程序复杂，施工效率较低，影响工期。免拆模板技术，将模板直接与基层连接，既省去了外保温系统的基层找平和保温粘结层，节约建筑材料，又可缩短工期。由于储油罐为圆柱体，传统的免拆模板如硅酸钙板等复合保温板，已不再适用，本技术采用W型压型钢板作为外层模板，解决了弧形外壁对模板的限制。这一技术有效解决了传统外保温技术给储油罐“穿棉衣”式的保温形式，实现了建筑与保温层同寿命。

2.2 现浇发泡技术

发泡水泥作为多孔结构材料具有良好的保温性能，在建筑外保温方面应用较多。目前发泡水泥通常用于制作发泡水泥保温板，再将其作为墙体等立面外保温层，制约发泡水泥在弧形墙面等不规则立面外保温中应用。现浇发泡水泥具有流动性强、可塑性高、整体性好、耐火性强等优点，能够改善发泡水泥保温板的局限性，可灵活应用于不同形式的建筑及构筑物。发泡水泥的保温性能的优劣，主要取决于其内部的多孔结构，因此为保证材料的保温性能，发泡技术尤为关键。为使水泥浆中产生密集且均匀分散气泡，从而使水泥具有较强的保温性能，施工过程中研制了新的发泡技术。本技术采用化学发泡方法，将水泥与一定温度的水按照水灰比10∶7混合搅拌成水泥浆，再按照水泥与双氧水比例为100∶85将水泥浆与双氧水混合后灌入泥浆泵，输送至预留保温层。输送水泥管道长度不宜过长，以10 s左右输送至管口为宜。水泥与双氧水的比例合适时，发生化学反应能够产生均匀稳定的气泡，并分散在水泥浆中。可根据水温高低和施工天气进行适当调整比例，以避免化学反应过慢产生的气泡密度不足，导致降低发泡水泥保温效果，甚至因化学反应过于剧烈产生气泡过多，出现水泥浆塌落和气泡溢出现象。

2.3 速凝技术

在施工过程中，发泡水泥浇筑采用分段浇筑方法，发泡水泥凝结硬化速度直接影响工程施工效率。发泡水泥的速凝技术，有利于缩短工期，降低成本。发泡水泥的胶凝材料及外加剂(促凝剂)都是影响发泡水泥凝固的主要因素。本技术将普通硅酸盐水泥和快硬硫铝酸盐水泥混合使用，利用快硬硫铝酸盐水泥凝结硬化速度快的优点，结合普通硅酸盐水泥能够弥补快硬硫铝酸盐水泥凝结后强度不高且倒缩的缺点。发泡水泥凝结硬化的时间与本技术采用合理的外加剂配比，可实现在浇筑3 min～5 min达到初凝状态，20 min～40 min凝固且具有一定的承载力，即可以进行下一段浇筑，大大缩短了工期。

3 工艺流程与操作要点

3.1 施工工艺流程

免拆模板现浇发泡水泥保温技术应用在储油罐的外壁外保温时，采用工业化生产与现场浇筑相结合的方式，即先把免拆模板浇筑发泡水泥外墙外保温系统的连接构件、面层在工厂加工。现场将连接构件安装于储油罐外壁(基层)，将W压型钢板(面层)用挂装构造安装在连接构件上，在面层与基层之间浇筑发泡水泥保温层。

具体工艺流程如下：施工准备(基层施工质量验收合格)→弹基准线→搭接竖向方管及横向的环管龙骨→校核连接构件焊接位置→用连接构件将龙骨与储油罐外罐焊接→射钉枪固定W压型钢板→浇筑发泡水泥保温层→验收。

3.2 施工操作要点

3.2.1施工准备

外保温工程施工应在基层施工质量验收合格后进行，借用软件绘制龙骨施工图，设置控线及挂基准线，根据龙骨施工图及外保温技术要求，在罐体的适当位置挂水平线以控制连接构件及面层的垂直度、水平度和平整度。

另外，对于基层罐壁的准备工作应满足以下条件：

1)当在既有储罐改造工程应用免拆洗模板浇筑发泡水泥外保温系统时，基层储油罐外壁表面应进行处理，用钢刷等工具清除铁锈及其他污染物，为后续的连接件焊接提供条件。2)储罐壁体应完好无损，基层表面清理干净并保持干燥，在现场温度不低于5 ℃时进行基层的拉拔试验，拉拔强度不应低于0.35 MPa。发泡水泥保温层与基层连接应保证其抗拉强度、压剪强度。

3.2.2连接件安装

基层罐体外侧搭建方钢龙骨作为发泡水泥及面层的承重和连接构件。方钢龙骨水平方向为间距600 mm的规格为30 mm×20 mm×2 mm的环形镀锌钢管，竖直方向为间距1 200 mm的30 mm×20 mm×2 mm的镀锌钢管。横竖方向方管通过焊接进行连接，形成整体的网格状龙骨，如图2所示。在连接件安装过程中，免拆模板浇筑发泡水泥外保温系统的龙骨用连接构件焊接于基层储油罐外壁上，如图3所示。连接构件水平、竖向的间距依据面层的规格、龙骨间距及连接构件的规格需要现场确定，但竖向连接构件的间距不宜大于600 mm。

3.2.3面层安装

W型压型钢板面层通常采用射钉锚固连接工艺。安装面层时，安装应牢固，防止浇筑发泡水泥保温层时，位移过大，影响面层板的平整度；采用订装面层工艺时，螺钉位置的面层板边缘不得挤裂，如发生裂缝、开口，应更换位置增加射钉。射钉固定位置应钉在龙骨上，镀锌射钉的间距应不大于200 mm。

3.2.4发泡水泥浇筑

发泡水泥浇筑要按顺序操作，出料口离基层不宜太高，避免破泡，一般不超过0.5 m。大面积浇筑时，宜采用分段浇筑的方法，用模板高度将施工面分割成若干层面分层施工，也可采用分段分层、全面分层的浇筑方法。每次浇筑发泡大概300 mm，待20 min～40 min发泡定型后，可进行下一次浇筑，直至将缝隙完全填充。采用分段流水作业浇筑发泡水泥时，应注意发泡水泥发起的高度为浇筑高度的1.2倍～1.3倍。发泡水泥浇筑应及时检查保温层饱满度及面层的情况，如有漏浇应及时补浇，面层如有位移，偏差超过规定要求时，应停止施工，进行调整并符合要求后，方可继续施工。罐体顶部应预留直径约500 mm的下人入口，并在入口的侧壁预留发泡水泥保温层的浇筑入口，待顶部浇筑完毕后，应对下人入口进行保温处理，通常用苯板或聚氨酯作为保温材料。

3.2.5质量验收

化学发泡水泥外保温技术工程应按照现行国家标准GB 50300—2013建筑工程施工质量验收统一标准[6]和JGJ/T 29—2015建筑涂饰工程施工及验收规程[7]等有关规定进行施工质量验收。根据GB 50411—2019建筑节能工程施工质量验收标准[8]，外墙采用保温浆料做保温层时，应在施工中制作同条件试件，检测其导热系数，干密度和抗压强度。发泡水泥试件检测结果见表1，施工完成图见图4。

表1 检测报告

4 技术优势

免拆模板化学发泡水泥外保温技术在储油罐中应用，增强储油罐的保温性能，能够有效降低储油罐的能耗。其技术优势如下：

1)发泡水泥为多孔结构材料，具有良好的保温性能。免拆模板化学发泡水泥外保温整体性强，可塑性高，不宜开裂脱落，在保证保温效果的同时，有效解决保温体系与建筑主体同寿命的难题，而且提高了储油罐保温的可靠性、安全性和防火性。

2)免拆模板化学发泡水泥外保温技术，施工方便、工艺简单，简化了施工工序，且节约了材料消耗。同时，该技术应用范围较广，不仅能够应用于规则立面的新老建筑及构筑物外保温，而且能够应用于不规则形体保温。本技术施工过程有效改善当前储油罐外保温技术弊端，为今后构筑物外保温防火技术应用提供参考。