LNG儲罐混凝土特殊問題及相應(yīng)措施

LNG儲罐混凝土問題及相應(yīng)措施
　　混凝土在低溫環(huán)境下的力學(xué)特性支持其在低溫應(yīng)用，但在凍融循環(huán)的情況下還是會對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響；混凝土的液密性也是全混凝土LNG儲罐應(yīng)用時要著重考慮的問題。
　　1、凍融循環(huán)
　　在檢修、維護的情況下，混凝土內(nèi)罐的局部溫度會有所升高，混凝土?xí)艿絻鋈谘h(huán)的影響。凍融循環(huán)試驗表明：在凍融循環(huán)的情況下，鋼筋與混凝土的黏結(jié)強度、混凝土的強度隨凍融循環(huán)次數(shù)的增加而降低，且高含水量的混凝土受影響較大，減小混凝土中的含水量是降低凍融循環(huán)損害的途徑。
　　據(jù)相關(guān)文獻，單、雙向預(yù)應(yīng)力板的低溫試驗結(jié)果表明，雙向預(yù)應(yīng)力筋能減小凍融循環(huán)對混凝土的損傷。同時，使用引氣劑、減小水灰比、降低含水量也可提高混凝土在凍融循環(huán)下的性。
　　在正常運行條件下，LNG蒸發(fā)氣與LNG共存，LNG儲罐的環(huán)境溫度在-162℃附近，由ANSYS模擬可確定，對于0.8m厚的罐壁，穩(wěn)定后內(nèi)罐外表面的溫度在-159℃附近。內(nèi)罐整體被凍透，所以不考慮凍融的影響。
　　2、液密性
　　混凝土在低溫內(nèi)罐應(yīng)用時，液密性是混凝土內(nèi)罐適用性評估的重要因素，因為它控制著LNG的損失速率以及結(jié)構(gòu)的   性。ACI376-2010規(guī)定：混凝土內(nèi)罐在靜水試驗、正常操作、正常操作+OBE下要滿足液密性要求。
　　混凝土的液密性主要取決于混凝土的滲透性能，而微裂縫是影響滲透的主要因素。微裂縫的產(chǎn)生，增加了低溫液體的滲透路徑，加速液體的泄漏，但是此類問題可通過混凝土材料的選擇來減小不利效應(yīng)。
　　影響滲透的主要因素有含氣量、水灰比、含水量、骨料級配。骨料與含水量是影響滲透的主要因素，骨料的影響在于：骨料與水泥漿等成分的熱膨脹系數(shù)不一致，使混凝土內(nèi)部各成分變形不協(xié)調(diào)，導(dǎo)致微裂縫的產(chǎn)生；含水量的影響在于：冰的熱膨脹變形比混凝土中的其他成分   大，高水灰比會使低溫下混凝土的溫度變形增大，產(chǎn)生微裂縫。
　　根據(jù)試驗結(jié)果，采用輕集料混凝土、加氣混凝土、火山灰水泥、摻加粉煤灰、減小水灰比，可降低混凝土的滲透性。輕集料的熱膨脹系數(shù)較低，與砂漿的系數(shù)相近，且輕集料與水泥漿的彈性模量相近，可增大骨料與水泥漿的黏結(jié)強度，同時輕集料混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)低、凍融循環(huán)下的性好、滲透率低；“加氣”的主要原理在于：氣泡的體積較大，水在此空間內(nèi)結(jié)冰不會與混凝土發(fā)生擠壓，降低由冰膨脹引起的微裂縫的發(fā)生率；粉煤灰通過密實了微觀結(jié)構(gòu)的不溶性成分，來減少混凝土內(nèi)部的孔隙；減小水灰比有助于減少孔隙的數(shù)量與連通性。
　　混凝土在低溫下的特性支持其在LNG儲罐及類似低溫儲罐的應(yīng)用，其理論雖逐漸成熟，但依然缺乏大量試驗支持。BSEN14620規(guī)定：當有足夠的試驗數(shù)據(jù)做支撐，混凝土的低溫力學(xué)特性才能應(yīng)用于LNG儲罐的設(shè)計中。所以還要深化混凝土低溫力學(xué)特性的，包括低溫環(huán)境下鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的性能等。同時，為了推廣這種形式的LNG儲罐，還應(yīng)該開展以下攻關(guān)：①混凝土內(nèi)罐的開裂情況分析；②地震作用下的內(nèi)外罐整體性能分析；③按照ACI376要求對儲罐進行承載能力   狀態(tài)與正常使用   狀態(tài)的模擬設(shè)計。