LNG儲罐混凝土特殊問題及相應措施

LNG儲罐混凝土問題及相應措施
　　混凝土在低溫環境下的力學特性支持其在低溫應用，但在凍融循環的情況下還是會對結構產生不利影響；混凝土的液密性也是全混凝土LNG儲罐應用時要著重考慮的問題。
　　1、凍融循環
　　在檢修、維護的情況下，混凝土內罐的局部溫度會有所升高，混凝土會受到凍融循環的影響。凍融循環試驗表明：在凍融循環的情況下，鋼筋與混凝土的黏結強度、混凝土的強度隨凍融循環次數的增加而降低，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損害的途徑。
　　據相關文獻，單、雙向預應力板的低溫試驗結果表明，雙向預應力筋能減小凍融循環對混凝土的損傷。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下的性。
　　在正常運行條件下，LNG蒸發氣與LNG共存，LNG儲罐的環境溫度在-162℃附近，由ANSYS模擬可確定，對于0.8m厚的罐壁，穩定后內罐外表面的溫度在-159℃附近。內罐整體被凍透，所以不考慮凍融的影響。
　　2、液密性
　　混凝土在低溫內罐應用時，液密性是混凝土內罐適用性評估的重要因素，因為它控制著LNG的損失速率以及結構的   性。ACI376-2010規定：混凝土內罐在靜水試驗、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。
　　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不一致，使混凝土內部各成分變形不協調，導致微裂縫的產生；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，產生微裂縫。
　　根據試驗結果，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較低，與砂漿的系數相近，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強度，同時輕集料混凝土的導熱系數低、凍融循環下的性好、滲透率低；“加氣”的主要原理在于：氣泡的體積較大，水在此空間內結冰不會與混凝土發生擠壓，降低由冰膨脹引起的微裂縫的發生率；粉煤灰通過密實了微觀結構的不溶性成分，來減少混凝土內部的孔隙；減小水灰比有助于減少孔隙的數量與連通性。
　　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用，其理論雖逐漸成熟，但依然缺乏大量試驗支持。BSEN14620規定：當有足夠的試驗數據做支撐，混凝土的低溫力學特性才能應用于LNG儲罐的設計中。所以還要深化混凝土低溫力學特性的，包括低溫環境下鋼筋混凝土、預應力混凝土構件的性能等。同時，為了推廣這種形式的LNG儲罐，還應該開展以下攻關：①混凝土內罐的開裂情況分析；②地震作用下的內外罐整體性能分析；③按照ACI376要求對儲罐進行承載能力   狀態與正常使用   狀態的模擬設計。