LNG储罐低温混凝土裂缝的成因分析与治理

LNG储罐低温混凝土裂缝的成因分析与治理

郑呈龙,许东来 ,张益公

中国建筑第二工程局有限公司， 广东 深圳 518034

摘要：当前建筑工程建设中必不可少的一种材料就是混凝土，混凝土是现代建筑最为重要的材料之一，备受各界的关注，并且其应用范围越来越广。混凝土结构强度大、稳定性强，有着诸多的应用优势，但是同时也存在一项困扰施工单位多年的问题，即裂缝问题。尤其LNG储罐，属于筒仓结构，其混凝土裂缝的产生不仅影响使用功能，威胁结构安全，也大大降低了建筑物的使用寿命，因此对混凝土裂缝防治措施的分析研究具有重要的意义。本文对LNG储罐工程混凝土裂缝的成因进行了分析，并提出了具体的防治对策。

关键词：建筑工程；混凝土裂缝；治理措施

中图分类号：TU72  文献标识码：A

引言

混凝土因其施工便捷和强度高等特点被广泛应用，但受施工条件和混合比例等因素影响，在大面积使用过程中会产生裂缝问题，造成储罐结构的质量受到影响，导致储罐的使用寿命有所缩减。由于混凝土的处理工序较为复杂，任何一道施工供需出现问题，都会影响混凝土的施工质量，如何进行混凝土的质量控制是最主要的问题，其中以防裂技术为主，是当下LNG储罐土建施工技术人员需要重要掌握的技能之一。

1 混凝土裂缝成因

1.1 收缩应力

在混凝土养护后如果内部和外部硬化程度不一致，没有平衡好水分蒸发造成的应力差就会导致出现干缩裂缝。如果混凝土结构内部水分丧失引发了内外体积变化不同会出现自收缩裂缝。在混凝土硬化过程中水泥的活性较大，其水化热反应产生的温度会导致混凝土水分大量蒸发，加上大风、高温等外界环境的影响会进一步加快混凝土中水分蒸发速度，导致引发不同程度的收缩裂缝。

1.2 温差裂缝

在混凝土凝固过程中，结构内外温度差较大，水分蒸发不均匀，从而导致体积收缩严重而出现裂缝。另外，在养护过程中缺乏良好的保湿管理，使得内外收缩变形幅度不同，局部拉应力较大，进而造成裂缝不断扩大。为降低温差裂缝的影响，一方面应对混凝土物料进行合理选择，合理搭配粗细骨料，提高粗骨料的粒径，同时，保证细骨料的细度模数高于2.3，进一步提高对孔隙率的控制效果，减小收缩影响。另一方面，应对混凝土施工方式进行优化，严格控制混凝土温度，确保混凝土内部温度小于65℃，并且控制内外温度差在25℃以内，降低温度带来的不良影响。

1.3 材料及施工引起的裂缝

钢筋材料如果产生锈蚀病害、混凝土厚度不合格或者施工质量不达标会导致混凝土结构受到腐蚀，发生碳化问题，久而久之混凝土结构承载力不足，发生剥落等现象，或者氯化物对钢筋和混凝土产生严重的腐蚀，混凝土结构的承载力不足发生开裂。在配置混凝土中如果原材料质量不达标就无法保证混凝土结构的整体承载性，比如砂石含泥量过高会导致其强度、抗渗性降低，引发网状裂缝；如果配置混凝土中使用的砂石过细或者级配不达标那么会引发侧面裂缝；如果骨料中含有过多的酸性硅化物容易导致混凝土产生裂缝。在浇筑混凝土阶段如果没有合理控制坍落度或者振捣不充分，导致混凝土结构密实度不够，承载力不足，会受到较大压力，引发细小裂缝。此外，埋设的预应力管道、配筋密度也会对混凝土结构收缩产生不同程度的影响，配筋密度增加会将混凝土结构的稳定性增强，进而降低发生裂缝的概率。

2 LNG储罐混凝土施工中裂缝治理措施

2.1 优化配比

（1）粗骨料可选择5~25mm的连续级配石子，含泥量＜1%，片状颗粒、针状颗粒含量维持在15%以下；细骨料则选择含泥量低于1%的中粗砂，在选择原材料时，在保证其基本性能的基础上，应尽量少选择水泥、水，以降低水化热，避免混凝土出现持续收缩问题。（2）可选择在混凝土中添加适量粉煤灰，以此来提升混凝土整体的黏塑性、坍落度，如此在契合泵的基本要求时，又可尽量少地使用水泥。（3）引入大数据与数据库技术，分析以往类似工程的配合比，以此来不断调整配合比，最终确定最适宜在本次工程中采纳的配合比。（4）在设计配合比的进程中，要求设计人员能够综合考量大体积混凝土的整体应用特征，在考虑降低混凝土整体收缩性的同时，确保其具备一定的强度。为降低混凝土水化热，要采用P·O42.5水泥，并在其中加入矿粉、粉煤灰，降低混凝土的收缩与水化热，并消耗掉其中含有的碱，预防出现比较严重的碱－集料反应。

2.2 科学设计施工方案

在浇筑前需要清理干净模板内部的杂物，涂刷脱模剂保证拆除阶段能够顺利脱模，合理拌制混凝土，并且做好运输路线的合理选择。在混凝土运输到施工现场后，要尽快完成浇筑作业，按照全面分层、分段分层或者斜向分层的方式进行分层浇筑施工。在浇筑过程中，需要充分考虑浇筑时间、气温、水泥强度等，根据试验将具体的参数确定。在建筑混凝土施工中需要边浇筑边振捣，加强控制振捣的时间、间距、深度，合理选用振捣设备。振捣人员要严格按照规范进行振捣作业，注意避免影响模板结构、预应力管道和钢筋结构，要加固处理发生松动的模板。振捣过程中要坚持快插慢拔的原则，尽量保证振捣的密实性。

2.3 裂缝预防

（1）在混凝土施工前应选择合适的材料，注意骨料的选择和质量检测，严格控制骨料中的含泥量，一般情况下骨料中含泥量应控制在5%以内，对具有抗冻抗渗等其他要求的混凝土施工，应将含泥量控制在3%以内，泥块含量为0，硫化物及硫酸盐含量不超过 0.2%。（2）对混凝土浇筑过程中的温度进行控制。在混凝土施工过程中，受到较大温差影响，混凝土结构中的裂缝出现概率不断增大，因此在施工过程中，应加强对温度的控制，使用冷水循环系统对混凝土内部温度进行有效调整，有效避免温度升高过快带来的膨胀裂缝，有效保障混凝土施工质量（只可以在储罐承台施工阶段使用水循环系统）。（3）在混凝土材料混合过程中应缓慢移动搅拌振动器，避免产生大量的气泡，使混凝土在凝固后内部具有较多空隙，使整体稳定性减弱，在应力的影响下，容易出现大量裂缝。施工人员应按照标准方式进行移动和振动，将振动器深入到内部进行作业，以避免在表面产生大量的气泡，影响混凝土的施工效果。

2.4 温度控制

对施工过程的把控能够有效减少干缩的几率，针对浇筑完成后的混凝土也要进行温度养护。在浇筑完成的12h内，必须在混凝土结构表面覆盖保温材料，一般是在混凝土表面覆盖一层棉被加塑料布封闭，通过均等时间间隔地浇水养护（或蓄水法养护），保持混凝土凝结过程中的水分，整个养护期间的最低温度不能低于混凝土使用期的稳定温度，最高温度不能超过干缩期的水分蒸发温度。储罐墙体在浇筑完毕后带模养护2天，待达到强度后，采用涂刷养护剂的方式养护。至此在构建储罐混凝土浇筑边界分析模型的基础上，分析混凝土施工的有限元单元结构，通过不同的单元层次划分，确定混凝土施工中干缩区的长度，重点进行梯度温差养护，防治因施工问题产生的混凝土裂缝，完成储罐建筑工程施工中混凝土裂缝防治方法设计。

3 结束语

在储罐低温混凝土施工过程中，加强对混凝土裂缝的重视，通过优化施工技术水平，提高裂缝维修处理技术等方式，科学应对混凝土裂缝带来的影响，确保工程设施的正常使用。在完成混凝土裂缝处理后，应加强对其进行养护，定期进行检查，避免出现二次裂缝损伤情况，有效保证混凝土建筑的正常使用。

参考文献：

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