浅谈LNG储罐预应力工程质量控制

2013-01-26王志韬中石油大连液化天然气有限公司辽宁大连116001

中国建材科技 2013年1期

王志韬（中石油大连液化天然气有限公司，辽宁大连116001）

在建设中的预应力混凝土，就是事先在混凝土或钢筋混凝土中引入内部应力，且其数值和分布恰好能将使用荷载产生的应力抵消到一个合适程度的配筋混凝土。在LNG储罐施工中，多采用后张法建立预应力，靠锚具来传递和控制预应力。预应力施工是LNG储罐施工质量控制的关键环节之一，在施工中应高度重视。

1 预应力材料质量控制

1.1 预应力波纹管

后张预应力构件中预埋制孔用管材有金属波纹管、钢管和塑料波纹管等。金属波纹管是由薄钢带用卷管机经压波后卷成，具有重量轻、刚度好、弯折方便、连接简单、与混凝土粘结好等优点。目前，后张预应力工程中较多采用金属波纹管预留孔道，在本项目储罐中也是采用金属波纹管。预应力混凝土用金属波纹管按每相邻的折叠咬口之间凸出部（即波纹）的数量分为无波、单波、双波、三波等；按截面形状分为圆形和扁形；按钢带表面情况分为镀锌钢带和不镀锌钢带。

预应力混凝土用金属波纹管外观应清洁、内外表面无油污，无引起锈蚀的附着物，无孔洞和不规则的褶皱，咬口无开裂、无脱扣等问题。金属波纹管主要检验外观、尺寸、集中荷载下径向刚度、荷载作用后抗渗漏、抗弯曲渗漏项目，检验合格后才能用于工程。金属波纹管的刚度和抗渗性能是很重要的质量指标，但试验较为复杂。当施工单位能提供近期采用的相同型号金属波纹管的检验报告或有可靠工程经验时，也可不作这两项检验。在金属波纹管的制作过程中钢带厚度、波高和咬口质量是关键控制指标。

1.2 预应力钢绞线

预应力筋按钢材品质可分为钢丝、钢绞线、高强钢筋和钢棒等，预应力筋应根据结构的受力特点、环境条件和施工方法等选用。后张法预应力混凝土结构中，宜采用高强度低松弛钢绞线。在本项目采用的是1×7截面积150mm2抗拉强度1860MPa低松弛钢绞线。

预应力钢绞线是预应力工程中最重要的原材料，进场时应根据进场批次和产品的抽样方案确定检验批。钢绞线应具有产品合格证、出厂检验报告，钢绞线进场应对外观质量逐盘进行检查，表面不得有油污、锈斑和机械损伤，允许有轻微浮锈；钢绞线的捻距应均匀，切断后不松散。并按同一生产厂家同一批不大于60t为一个检验批，从同一批中任取3盘，在每盘中任意一端截取1根试件进行拉伸试验，合格后方可使用。

1.3 锚具、夹片

后张法建立预应力，是靠锚具来传递和建立预应力，如锚具质量不合格，预应力张拉时或在张拉后，夹片容易碎裂。锚具、夹具质量不稳定表现为夹片几何尺寸不合格，夹片硬度大时会造成断丝或夹片脆裂；夹片硬度小时会造成滑丝，夹片与锚环孔几何尺寸不吻合、不匹配，影响锚固效果。所以锚夹具质量非常重要，使用前，应按要求对锚夹具进行外观、硬度、静载锚固试验，合格后才能用于工程。

锚具应具有产品合格证、出厂检验报告，进场时按同一生产厂家同一批不大于1000套为一个检验批，每一批中取10%且不少于10套进行外观检查，从每一批中取5%且不少于5套样品进行硬度检验；在通过外观检查和硬度检验的锚具取6套样品与符合要求的预应力筋组装成3个预应力筋-锚具组装件进行静载锚固性能试验，合格后方可使用。

2 预应力制作与安装的质量控制

2.1 预应力孔道留设

预应力筋预留孔道的尺寸和位置偏差应符合设计、规范要求，并应做到预留孔道定位应牢固，浇筑混凝土时不应出现位移和变形。预埋孔道应平滑、孔道端部的锚垫板平面应垂直于孔道中心线，预埋的螺旋钢筋应尽量紧靠锚垫板，以更好地分散此处应力，孔道的接头采用长度不小于300mm并大于波纹管型号的连接接头进行连接，管内要对口、居中，两端的环向缝隙用热缩胶套封闭严密，以保证接头不得漏浆。

施工中如普通钢筋与预应力波纹管在空间发生干扰时，原则是适当移动普通钢筋以保证预应力波纹管位置准确。为防止波纹管上浮，安装后采用铁丝与钢筋支架绑扎牢固，并点焊压筋形成井字形钢筋支托。

浇筑混凝土时，振捣棒要避开波纹管，重点控制防止预留孔道和锚座变位、防止预留孔道变形和漏浆、防止孔道两端锚座背面混凝土漏振产生空隙。在混凝土浇筑完成后，立即进行通球检查已确保孔道畅通，如果孔道漏浆没有及时处理，对于LNG储罐来说很难进行处理，势必造成质量事故，所以要加强全过程质量监控。

2.2 预应力钢绞线穿束

本工程水平钢绞线采用穿束机单根穿入预留孔道中，在竖向管道穿束时，采用整束由下向上牵引方法进行穿束是比较安全的，应优先采用。

预应力钢绞线属于高碳钢，局部受高温后急冷会使金属变脆在张拉过程中会拉断，所以在制作时避免焊接或接地电火花损伤预应力筋表面，也不允许周边气割钢材时，高温铁水流淌在预应力筋表面，严禁将预应力筋作为电焊接电线。钢绞线下料应采用砂轮锯切割，不得采用电弧切割。穿束完成后，要及时对外露部分进行包裹，避免钢绞线锈蚀。

3 预应力张拉的质量控制

3.1 准备工作

预应力钢绞线张拉的设备和仪表应根据预应力筋的种类、锚具类型和张拉力合理选用。张拉设备的正常使用范围宜为25%～90%额定张拉力。张拉设备行程一般不受限制，如锚具对重复张拉有限制时，应选用合适行程的张拉设备。本项目张拉设备是设计单位提供的相应配套设备。

张拉设备及仪表应定期维护和校验，使用前必须按要求及时经主管部门授权的法定计量技术机构进行千斤顶、油泵及油压表配套标定，以确定压力表读数与千斤顶输出力之间的关系曲线。因为这种关系曲线对应于特定的一套张拉设备，所以在张拉时严格按标定报告上注明的油泵号、油表号和千斤顶号配套安装使用。

3.2 预应力张拉

预应力钢绞线张拉力是由锚固区传递给结构，因此张拉时实体混凝土强度应符合设计要求，当设计无要求时，不应低于设计的混凝土立方体抗压强度标准值的75%。

在张拉过程中两端操作人员应统一指挥，口令一致，应严格按设计张拉顺序张拉。张拉步骤应从零应力加载至初拉力，测量伸长值初始读数再以均匀速度分级加载分级测量伸长值至终拉力，张拉速度应控制在30MPa/min内，钢绞线束在达到控制张拉力时，持荷2min。在本项目设计要求分级张拉阶段是：50bar、100bar、200bar、300bar、400bar、500bar、570bar、600bar、50bar。张拉完成应校核预应力钢绞线的伸长值，其实际伸长值与设计计算伸长值的偏差不应超过±6%，锚固阶段张拉端内缩量应符合设计规范，当设计无具体要求时，应控制在在6～8mm范围内。

张拉过程中应认真作好张拉原始记录。预应力钢绞线断裂或滑脱对结构构建的受力性能影响极大，所以在张拉过程中，采取措施加以避免。对后张法预应力断裂或滑脱的数量要求是严禁超过同一截面积预应力筋总根数的3%，并且每束钢绞线不得超过一根。张拉完成后，经检查并确认全部合格后方可用砂轮机切割，外露长度不宜小于钢绞线直径的1.5倍，并且也不宜小于30mm，本项目使用钢绞线的直径是15.7mm，所以外露长度不应小于30mm。

4 预应力灌浆质量控制

预应力孔道灌浆工作在后张预应力构件中起着举足轻重的作用：有防止预应力钢材锈蚀；使预应力钢材与混凝土有效粘结，实现整体应力效果；减轻锚固体系的负荷，因此必须高度重视压浆质量。灌浆要求饱满、密实，完全裹住预应力钢绞线。张拉后的预应力钢绞线处于高应力状态，对腐蚀非常敏感，所以要严格按照设计要求，预应力张拉完成后28天内要进行灌浆。灌浆用水泥浆一般为纯水泥浆，要根据要求进行水泥浆原材料检验和配合比设计，水泥浆水灰比不应大于0.45，当掺加减水剂时，水灰比可减小到0.35～0.38以利于提高灌浆的密实度；浆体泌水率在拌和3小时后应不大于3%，泌水在24小时之后应被浆体完全吸收，浆体的流动度要控制在10～16s。

灌浆管要用高强橡胶管，要求压浆时不易破裂，连接牢固，不得脱管。灌浆时的环境温度不应低于+5℃，以防止浆体受冻使混凝土沿孔道产生裂缝。当环境温度高于35℃时，宜在夜间进行灌浆工作，并保证水泥浆灌入前的温度不应超过35℃。每根孔道的灌浆应连续进行，不得中断并应排气通顺。为防止压浆中途断电，应提前准备好发电机，并且储浆筒中的浆体要不停地搅动。若遇孔道堵塞时，应立即用高压水将孔道冲洗干净，重新压浆，以保证压浆饱满密实。在浆体灌满孔道封闭排气孔后，应继续加压至0.5～0.7MPa，稳压1～2min后方可封闭灌浆孔。