LNG储罐混凝土特殊问题及相应措施

LNG储罐混凝土问题及相应措施
　　混凝土在低温环境下的力学特性支持其在低温应用，但在冻融循环的情况下还是会对结构产生不利影响；混凝土的液密性也是全混凝土LNG储罐应用时要着重考虑的问题。
　　1、冻融循环
　　在检修、维护的情况下，混凝土内罐的局部温度会有所升高，混凝土会受到冻融循环的影响。冻融循环试验表明：在冻融循环的情况下，钢筋与混凝土的黏结强度、混凝土的强度随冻融循环次数的增加而降低，且高含水量的混凝土受影响较大，减小混凝土中的含水量是降低冻融循环损害的途径。
　　据相关文献，单、双向预应力板的低温试验结果表明，双向预应力筋能减小冻融循环对混凝土的损伤。同时，使用引气剂、减小水灰比、降低含水量也可提高混凝土在冻融循环下的性。
　　在正常运行条件下，LNG蒸发气与LNG共存，LNG储罐的环境温度在-162℃附近，由ANSYS模拟可确定，对于0.8m厚的罐壁，稳定后内罐外表面的温度在-159℃附近。内罐整体被冻透，所以不考虑冻融的影响。
　　2、液密性
　　混凝土在低温内罐应用时，液密性是混凝土内罐适用性评估的重要因素，因为它控制着LNG的损失速率以及结构的   性。ACI376-2010规定：混凝土内罐在静水试验、正常操作、正常操作+OBE下要满足液密性要求。
　　混凝土的液密性主要取决于混凝土的渗透性能，而微裂缝是影响渗透的主要因素。微裂缝的产生，增加了低温液体的渗透路径，加速液体的泄漏，但是此类问题可通过混凝土材料的选择来减小不利效应。
　　影响渗透的主要因素有含气量、水灰比、含水量、骨料级配。骨料与含水量是影响渗透的主要因素，骨料的影响在于：骨料与水泥浆等成分的热膨胀系数不一致，使混凝土内部各成分变形不协调，导致微裂缝的产生；含水量的影响在于：冰的热膨胀变形比混凝土中的其他成分   大，高水灰比会使低温下混凝土的温度变形增大，产生微裂缝。
　　根据试验结果，采用轻集料混凝土、加气混凝土、火山灰水泥、掺加粉煤灰、减小水灰比，可降低混凝土的渗透性。轻集料的热膨胀系数较低，与砂浆的系数相近，且轻集料与水泥浆的弹性模量相近，可增大骨料与水泥浆的黏结强度，同时轻集料混凝土的导热系数低、冻融循环下的性好、渗透率低；“加气”的主要原理在于：气泡的体积较大，水在此空间内结冰不会与混凝土发生挤压，降低由冰膨胀引起的微裂缝的发生率；粉煤灰通过密实了微观结构的不溶性成分，来减少混凝土内部的孔隙；减小水灰比有助于减少孔隙的数量与连通性。
　　混凝土在低温下的特性支持其在LNG储罐及类似低温储罐的应用，其理论虽逐渐成熟，但依然缺乏大量试验支持。BSEN14620规定：当有足够的试验数据做支撑，混凝土的低温力学特性才能应用于LNG储罐的设计中。所以还要深化混凝土低温力学特性的，包括低温环境下钢筋混凝土、预应力混凝土构件的性能等。同时，为了推广这种形式的LNG储罐，还应该开展以下攻关：①混凝土内罐的开裂情况分析；②地震作用下的内外罐整体性能分析；③按照ACI376要求对储罐进行承载能力   状态与正常使用   状态的模拟设计。