胡惠玲 李 清 馬令勇 姜 偉,2 杜 彬 李 棟

(1.東北石油大學(xué)土木建筑工程學(xué)院，黑龍江 大慶 163318； 2.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)，黑龍江 大慶 163318； 3.大慶市碧千里科技開(kāi)發(fā)有限公司，黑龍江 大慶 163318)

為應(yīng)對(duì)突發(fā)事件，防范石油供給風(fēng)險(xiǎn)，確保國(guó)家能源安全，石油儲(chǔ)備是國(guó)家應(yīng)對(duì)危機(jī)的重要措施之一，其中大型儲(chǔ)油罐設(shè)施建設(shè)是基本需求。然而，由于冬季溫度過(guò)低，儲(chǔ)油罐熱損失較大，造成內(nèi)部原油凝固不利于輸運(yùn)，因此儲(chǔ)油罐保溫是一項(xiàng)重要的工程。傳統(tǒng)儲(chǔ)油罐通常采用天然氣加熱爐加熱導(dǎo)熱流體，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)油罐內(nèi)部原油進(jìn)行加熱，但消耗大量能源。為保障儲(chǔ)油罐保溫效果，一般采用保溫材料、金屬支撐塊和扁鋼制作保溫層及其固定結(jié)構(gòu)，或在儲(chǔ)油罐外包巖棉或內(nèi)覆復(fù)合硅酸鹽作為其保溫措施，但冷橋較多、施工繁瑣、成本較高，而且保溫效果欠佳[1-5]。為解決儲(chǔ)油罐的保溫問(wèn)題，開(kāi)發(fā)了免拆模板現(xiàn)澆發(fā)泡水泥保溫技術(shù)。本文研究將免拆模板現(xiàn)澆發(fā)泡水泥保溫技術(shù)應(yīng)用于儲(chǔ)油罐外保溫工程，探討其施工構(gòu)造原理、關(guān)鍵技術(shù)、工藝流程及操作要點(diǎn)，為大規(guī)模推廣該技術(shù)提供參考。

1 構(gòu)造原理

免拆模板化學(xué)發(fā)泡水泥技術(shù)中涉及的發(fā)泡水泥外保溫系統(tǒng)連接構(gòu)件和面板層在工廠(chǎng)加工?，F(xiàn)場(chǎng)鋼制儲(chǔ)油罐外壁作為基層，其外側(cè)安裝方鋼龍骨，將W型壓型鋼板作為面層，同時(shí)作為澆筑發(fā)泡水泥保溫層模板，以方鋼龍骨作為面層連接構(gòu)件，利用灰漿制備澆筑裝置將化學(xué)發(fā)泡水泥通過(guò)預(yù)留孔洞澆筑到基層墻體與面層間縫隙，發(fā)泡成型后作為外保溫層。免拆模板化學(xué)發(fā)泡水泥儲(chǔ)油罐外保溫構(gòu)造，構(gòu)造層由基層立面、發(fā)泡水泥保溫層、方鋼龍骨、連接件(截鋼管)、面層板、射釘?shù)冉M成，如圖1所示。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 免拆模板技術(shù)

傳統(tǒng)水泥澆筑施工通常在澆筑水泥前安裝澆筑模板，待水泥澆筑完成并凝固后拆除模板進(jìn)行二次施工，施工程序復(fù)雜，施工效率較低，影響工期。免拆模板技術(shù)，將模板直接與基層連接，既省去了外保溫系統(tǒng)的基層找平和保溫粘結(jié)層，節(jié)約建筑材料，又可縮短工期。由于儲(chǔ)油罐為圓柱體，傳統(tǒng)的免拆模板如硅酸鈣板等復(fù)合保溫板，已不再適用，本技術(shù)采用W型壓型鋼板作為外層模板，解決了弧形外壁對(duì)模板的限制。這一技術(shù)有效解決了傳統(tǒng)外保溫技術(shù)給儲(chǔ)油罐“穿棉衣”式的保溫形式，實(shí)現(xiàn)了建筑與保溫層同壽命。

2.2 現(xiàn)澆發(fā)泡技術(shù)

發(fā)泡水泥作為多孔結(jié)構(gòu)材料具有良好的保溫性能，在建筑外保溫方面應(yīng)用較多。目前發(fā)泡水泥通常用于制作發(fā)泡水泥保溫板，再將其作為墻體等立面外保溫層，制約發(fā)泡水泥在弧形墻面等不規(guī)則立面外保溫中應(yīng)用?，F(xiàn)澆發(fā)泡水泥具有流動(dòng)性強(qiáng)、可塑性高、整體性好、耐火性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，能夠改善發(fā)泡水泥保溫板的局限性，可靈活應(yīng)用于不同形式的建筑及構(gòu)筑物。發(fā)泡水泥的保溫性能的優(yōu)劣，主要取決于其內(nèi)部的多孔結(jié)構(gòu)，因此為保證材料的保溫性能，發(fā)泡技術(shù)尤為關(guān)鍵。為使水泥漿中產(chǎn)生密集且均勻分散氣泡，從而使水泥具有較強(qiáng)的保溫性能，施工過(guò)程中研制了新的發(fā)泡技術(shù)。本技術(shù)采用化學(xué)發(fā)泡方法，將水泥與一定溫度的水按照水灰比10∶7混合攪拌成水泥漿，再按照水泥與雙氧水比例為100∶85將水泥漿與雙氧水混合后灌入泥漿泵，輸送至預(yù)留保溫層。輸送水泥管道長(zhǎng)度不宜過(guò)長(zhǎng)，以10 s左右輸送至管口為宜。水泥與雙氧水的比例合適時(shí)，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)能夠產(chǎn)生均勻穩(wěn)定的氣泡，并分散在水泥漿中?？筛鶕?jù)水溫高低和施工天氣進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整比例，以避免化學(xué)反應(yīng)過(guò)慢產(chǎn)生的氣泡密度不足，導(dǎo)致降低發(fā)泡水泥保溫效果，甚至因化學(xué)反應(yīng)過(guò)于劇烈產(chǎn)生氣泡過(guò)多，出現(xiàn)水泥漿塌落和氣泡溢出現(xiàn)象。

2.3 速凝技術(shù)

在施工過(guò)程中，發(fā)泡水泥澆筑采用分段澆筑方法，發(fā)泡水泥凝結(jié)硬化速度直接影響工程施工效率。發(fā)泡水泥的速凝技術(shù)，有利于縮短工期，降低成本。發(fā)泡水泥的膠凝材料及外加劑(促凝劑)都是影響發(fā)泡水泥凝固的主要因素。本技術(shù)將普通硅酸鹽水泥和快硬硫鋁酸鹽水泥混合使用，利用快硬硫鋁酸鹽水泥凝結(jié)硬化速度快的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合普通硅酸鹽水泥能夠彌補(bǔ)快硬硫鋁酸鹽水泥凝結(jié)后強(qiáng)度不高且倒縮的缺點(diǎn)。發(fā)泡水泥凝結(jié)硬化的時(shí)間與本技術(shù)采用合理的外加劑配比，可實(shí)現(xiàn)在澆筑3 min～5 min達(dá)到初凝狀態(tài)，20 min～40 min凝固且具有一定的承載力，即可以進(jìn)行下一段澆筑，大大縮短了工期。

3 工藝流程與操作要點(diǎn)

3.1 施工工藝流程

免拆模板現(xiàn)澆發(fā)泡水泥保溫技術(shù)應(yīng)用在儲(chǔ)油罐的外壁外保溫時(shí)，采用工業(yè)化生產(chǎn)與現(xiàn)場(chǎng)澆筑相結(jié)合的方式，即先把免拆模板澆筑發(fā)泡水泥外墻外保溫系統(tǒng)的連接構(gòu)件、面層在工廠(chǎng)加工?，F(xiàn)場(chǎng)將連接構(gòu)件安裝于儲(chǔ)油罐外壁(基層)，將W壓型鋼板(面層)用掛裝構(gòu)造安裝在連接構(gòu)件上，在面層與基層之間澆筑發(fā)泡水泥保溫層。

具體工藝流程如下：施工準(zhǔn)備(基層施工質(zhì)量驗(yàn)收合格)→彈基準(zhǔn)線(xiàn)→搭接豎向方管及橫向的環(huán)管龍骨→校核連接構(gòu)件焊接位置→用連接構(gòu)件將龍骨與儲(chǔ)油罐外罐焊接→射釘槍固定W壓型鋼板→澆筑發(fā)泡水泥保溫層→驗(yàn)收。

3.2 施工操作要點(diǎn)

3.2.1施工準(zhǔn)備

外保溫工程施工應(yīng)在基層施工質(zhì)量驗(yàn)收合格后進(jìn)行，借用軟件繪制龍骨施工圖，設(shè)置控線(xiàn)及掛基準(zhǔn)線(xiàn)，根據(jù)龍骨施工圖及外保溫技術(shù)要求，在罐體的適當(dāng)位置掛水平線(xiàn)以控制連接構(gòu)件及面層的垂直度、水平度和平整度。

另外，對(duì)于基層罐壁的準(zhǔn)備工作應(yīng)滿(mǎn)足以下條件：

1)當(dāng)在既有儲(chǔ)罐改造工程應(yīng)用免拆洗模板澆筑發(fā)泡水泥外保溫系統(tǒng)時(shí)，基層儲(chǔ)油罐外壁表面應(yīng)進(jìn)行處理，用鋼刷等工具清除鐵銹及其他污染物，為后續(xù)的連接件焊接提供條件。2)儲(chǔ)罐壁體應(yīng)完好無(wú)損，基層表面清理干凈并保持干燥，在現(xiàn)場(chǎng)溫度不低于5 ℃時(shí)進(jìn)行基層的拉拔試驗(yàn)，拉拔強(qiáng)度不應(yīng)低于0.35 MPa。發(fā)泡水泥保溫層與基層連接應(yīng)保證其抗拉強(qiáng)度、壓剪強(qiáng)度。

3.2.2連接件安裝

基層罐體外側(cè)搭建方鋼龍骨作為發(fā)泡水泥及面層的承重和連接構(gòu)件。方鋼龍骨水平方向?yàn)殚g距600 mm的規(guī)格為30 mm×20 mm×2 mm的環(huán)形鍍鋅鋼管，豎直方向?yàn)殚g距1 200 mm的30 mm×20 mm×2 mm的鍍鋅鋼管。橫豎方向方管通過(guò)焊接進(jìn)行連接，形成整體的網(wǎng)格狀龍骨，如圖2所示。在連接件安裝過(guò)程中，免拆模板澆筑發(fā)泡水泥外保溫系統(tǒng)的龍骨用連接構(gòu)件焊接于基層儲(chǔ)油罐外壁上，如圖3所示。連接構(gòu)件水平、豎向的間距依據(jù)面層的規(guī)格、龍骨間距及連接構(gòu)件的規(guī)格需要現(xiàn)場(chǎng)確定，但豎向連接構(gòu)件的間距不宜大于600 mm。

3.2.3面層安裝

W型壓型鋼板面層通常采用射釘錨固連接工藝。安裝面層時(shí)，安裝應(yīng)牢固，防止?jié)仓l(fā)泡水泥保溫層時(shí)，位移過(guò)大，影響面層板的平整度；采用訂裝面層工藝時(shí)，螺釘位置的面層板邊緣不得擠裂，如發(fā)生裂縫、開(kāi)口，應(yīng)更換位置增加射釘。射釘固定位置應(yīng)釘在龍骨上，鍍鋅射釘?shù)拈g距應(yīng)不大于200 mm。

3.2.4發(fā)泡水泥澆筑

發(fā)泡水泥澆筑要按順序操作，出料口離基層不宜太高，避免破泡，一般不超過(guò)0.5 m。大面積澆筑時(shí)，宜采用分段澆筑的方法，用模板高度將施工面分割成若干層面分層施工，也可采用分段分層、全面分層的澆筑方法。每次澆筑發(fā)泡大概300 mm，待20 min～40 min發(fā)泡定型后，可進(jìn)行下一次澆筑，直至將縫隙完全填充。采用分段流水作業(yè)澆筑發(fā)泡水泥時(shí)，應(yīng)注意發(fā)泡水泥發(fā)起的高度為澆筑高度的1.2倍～1.3倍。發(fā)泡水泥澆筑應(yīng)及時(shí)檢查保溫層飽滿(mǎn)度及面層的情況，如有漏澆應(yīng)及時(shí)補(bǔ)澆，面層如有位移，偏差超過(guò)規(guī)定要求時(shí)，應(yīng)停止施工，進(jìn)行調(diào)整并符合要求后，方可繼續(xù)施工。罐體頂部應(yīng)預(yù)留直徑約500 mm的下人入口，并在入口的側(cè)壁預(yù)留發(fā)泡水泥保溫層的澆筑入口，待頂部澆筑完畢后，應(yīng)對(duì)下人入口進(jìn)行保溫處理，通常用苯板或聚氨酯作為保溫材料。

3.2.5質(zhì)量驗(yàn)收

化學(xué)發(fā)泡水泥外保溫技術(shù)工程應(yīng)按照現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 50300—2013建筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)[6]和JGJ/T 29—2015建筑涂飾工程施工及驗(yàn)收規(guī)程[7]等有關(guān)規(guī)定進(jìn)行施工質(zhì)量驗(yàn)收。根據(jù)GB 50411—2019建筑節(jié)能工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)[8]，外墻采用保溫漿料做保溫層時(shí)，應(yīng)在施工中制作同條件試件，檢測(cè)其導(dǎo)熱系數(shù)，干密度和抗壓強(qiáng)度。發(fā)泡水泥試件檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1，施工完成圖見(jiàn)圖4。

表1 檢測(cè)報(bào)告

4 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

免拆模板化學(xué)發(fā)泡水泥外保溫技術(shù)在儲(chǔ)油罐中應(yīng)用，增強(qiáng)儲(chǔ)油罐的保溫性能，能夠有效降低儲(chǔ)油罐的能耗。其技術(shù)優(yōu)勢(shì)如下：

1)發(fā)泡水泥為多孔結(jié)構(gòu)材料，具有良好的保溫性能。免拆模板化學(xué)發(fā)泡水泥外保溫整體性強(qiáng)，可塑性高，不宜開(kāi)裂脫落，在保證保溫效果的同時(shí)，有效解決保溫體系與建筑主體同壽命的難題，而且提高了儲(chǔ)油罐保溫的可靠性、安全性和防火性。

2)免拆模板化學(xué)發(fā)泡水泥外保溫技術(shù)，施工方便、工藝簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)化了施工工序，且節(jié)約了材料消耗。同時(shí)，該技術(shù)應(yīng)用范圍較廣，不僅能夠應(yīng)用于規(guī)則立面的新老建筑及構(gòu)筑物外保溫，而且能夠應(yīng)用于不規(guī)則形體保溫。本技術(shù)施工過(guò)程有效改善當(dāng)前儲(chǔ)油罐外保溫技術(shù)弊端，為今后構(gòu)筑物外保溫防火技術(shù)應(yīng)用提供參考。