防滲鋼纖維混凝土在石油化工儲罐地坪中的應用

侯煒，袁萍，王小龍

（1.中石油第二建設公司混凝土工程公司，甘肅 蘭州 730060；2.中石油第二建設公司，甘肅 蘭州 730060）

防滲鋼纖維混凝土在石油化工儲罐地坪中的應用

侯煒1，袁萍1，王小龍2

（1.中石油第二建設公司混凝土工程公司，甘肅 蘭州 730060；2.中石油第二建設公司，甘肅 蘭州 730060）

防滲鋼纖維混凝土地坪具有耐磨、抗沖擊、抗疲勞等優點，普遍應用于地坪中。本文結合防滲鋼纖維混凝土工作性能，通過防滲鋼纖維混凝土在石油化工儲罐地坪中的應用實踐，總結出防滲鋼纖維混凝土在原材料選取、配合比設計及施工做法上的控制要點，為以后防滲鋼纖維混凝土普遍應用于石油化工項目中提供一定的參考價值。

防滲鋼纖維混凝土；儲罐地坪；應用

0　前言

防滲鋼纖維混凝土是在混凝土拌合物中摻入亂向分布的短鋼纖維所形成的一種新型的多向復合混凝土，其與普通混凝土相比較，抗拉強度、抗彎強度、抗疲勞性、耐久性、韌性等性能顯著提高。同時由于其表面水分蒸發較少，使混凝土內部微裂縫的擴展和宏觀裂縫的形成大大減少，提高了抗滲性能。

1　工程概況

輕油中間罐組是中國石油寧夏石化 500 萬噸/年煉油改擴建工程項目之一，由 7 具 5000m3和 3 具 3000m3共十具立式儲罐組成，防滲部位主要是罐基礎至防火堤之間地坪，面積 5529m2，設計圖紙將輕油中間罐組列為重點污染防治區，地坪面層是防滲鋼纖維混凝土，滲透系數不大于1.0×10-12cm/s。

此次石油化工儲罐地坪的具體做法是：原土壓夯實→細砂保護層 200mm 厚→600g/m2長絲無紡土工布（單層）→2mm厚 HDPE 土工膜（滲透系數要求≤10-12cm/s）→600g/m2長絲無紡土工布（單層）→天然砂礫層 150mm 厚→防滲鋼纖維混凝土現澆面層 100mm 厚。

2　防滲鋼纖維混凝土組成及配合比設計

2.1水泥

為了保證鋼纖維與水泥有較高的粘結性能，并考慮化工儲罐地坪的實際特點，選用當地寧夏賽馬實業股份有限公司生產的賽馬牌 P·O42.5 普通硅酸鹽水泥。

2.2粗細骨料

鋼纖維混凝土中的細骨料采用寧夏青銅峽水洗中砂，細度模數 2.5～3.0，級配區屬 Ⅱ 區，顆粒級配良好，含泥量≤1%；粗骨料選用銀川套門溝的破碎山石，規格 5～25mm，壓碎值 ≤7.0%，硬度高、強度大，適合在鋼纖維混凝土中均勻分散。

2.3摻合料

摻合料選用大壩電廠生產的Ⅰ級粉煤灰，用以改善混凝土和易性，降低水灰比，提高抗滲性。

2.4鋼纖維

鋼纖維采用上海盾堅鋼纖維廠生產的 DJ-02 型，其抗拉強度較高，不會因為鋼纖維被拉斷導致鋼纖維混凝土失去強度，其主要性能指標見表 1。

表1　鋼纖維性能指標

2.5外加劑

防滲鋼纖維混凝土添加的外加劑主要是原裝進口德國固斯特建筑化工集團生產的固斯特混凝土外加劑 BDM。固斯特混凝土外加劑 BDM 是以硅酸鹽和硅化合物為基料的液態產品，它可以將防水外加劑、防水劑、結晶型外加劑三種抗滲特性有機地融為一體，從而使得摻入該外加劑的混凝土同時具備密實、憎水、結晶的特性，提高了混凝土的抗滲性能以及抗化學介質腐蝕的能力。該產品不含鹵族材料，不含氯離子，能達到滲透系數不大于 1.0×10-12cm/s 的要求。

為了使鋼纖維混凝土便于用泵車泵送澆筑，還在混凝土拌合料中添加了普通泵送減水劑。

2.6水

鋼纖維混凝土拌合物用水采用自來水。水中不含影響混凝土正常硬化的有害雜質，pH≈7。

2.7配合比設計

鋼纖維的加入對混凝土拌合物和易性有一定程度的影響，所以在配合比設計時，需要綜合考慮混凝土的供應情況、混凝土設計強度等級、混凝土和易性等要求，并結合經濟性原則，合理選材。本工程最終由寧夏當地建設工程研究室按照工程項目防滲等級的要求及各種混凝土原料用量，通過試驗確定了防滲鋼纖維混凝土施工配合比，見表 2 。

表2　防滲鋼纖維混凝土配合比

鋼纖維混凝土攪拌只有拌合物中的鋼纖維分散均勻，才能在混凝土中起到增強作用。如果加入的鋼纖維分散不均勻，將導致有的部位混凝土缺少鋼纖維，有的部位鋼纖維過多成團，不僅沒有起到增強作用，還會引起局部強度削弱。鋼纖維混凝土澆筑采用商品混凝土，攪拌時安排質量監督員監督混凝土拌合物攪拌時間，以保證鋼纖維均勻分散。

3　施工技術

3.1施工控制要點

依據設計圖紙關于地坪施工做法，防滲鋼纖維混凝土地坪過程控制要點如下：（1）混凝土面層平整度控制；（2）地坪裂縫控制。根據工程實際特點，每一道工序質量需要嚴格控制，經檢查符合質量規范標準要求后方可施工下道工序。工序圖見圖 1。

圖1　地坪施工流程管控

3.2施工工藝

3.2.1素土層

素土夯實厚度達 0.9m。基土層處理的好壞直接關系到整個地面工程的質量，故回填時采取分層回填、夯實的方法，且每層夯實厚度不大于 300mm，同時抽取地下水對原土澆灌，嚴格控制回填土中的含水率，時刻保持在最佳含水狀態。每虛鋪一層回填土，需用 15t 壓路機反復碾壓，壓路機行駛速度 25～30m/min，軌跡相互搭接 20～30cm。每層碾壓結束后，用核子土基密度含水率聯合測定儀測定，確保壓實度大于 0.94。基礎周圍無法采用壓路機碾壓部位，用電動打夯機人工配合夯實。

3.2.2細砂保護層

細砂保護層 200mm 厚，主要保護 HDPE 膜不被破壞，防止輕油泄露，對地下土壤環境造成影響。細砂中不允許有較大的砂礫，且使用夯機壓實。施工過程需嚴格按照國家規范及設計要求滿足平整度，為上層土工材料的鋪設做好工作。

3.2.3HDPE 防滲膜層

（1）土工布

施工采用表面平整的熱粘連接人工滾鋪的土工布，接縫與坡面線相交，在與坡腳平衡或可能存在應力的地方，水平接縫的距離須大于 1.5m。在坡面上，對土工布的一端進行錨固，然后將卷材順坡面放下，以保證土工布保持拉緊的狀態；所有的土工布都須用砂袋壓住，砂袋將在鋪設期間使用并保留，直到鋪設上一層材料為止。在坡面上不能有水平連接，連接須沿坡面的輪廓不與土工布相交，特別注意以確保沒有泥土或礫石覆蓋層中的礫石進入無紡土工布縫合中間。

（2）土工膜

在土工膜鋪設前，先畫出土工膜的鋪設和焊接平面布置圖，并報甲方、監理后，方可施工，具體施工流程為：首先罐組實際地形尺寸進行規劃→按實際規劃尺寸裁膜并運至施工現場對應位置→按施工操作程序進行鋪設、焊接→自檢合格后申請驗收，同時為下道工序作好準備。參照圖 2 土工膜焊接質量說明檢查土工膜質量。

施工焊接時注意：①接縫應平衡于垂直式坡度線，不應與水平式斜坡相交；②水平接縫與坡腳和存有高壓力地方的距離須大于 1.5m；③焊縫均采用雙軌熱熔焊機焊接，局部修補可采取單軌擠壓焊機。焊前必須進行試焊，并進行拉力試驗，定量測試焊縫的撕裂強度和抗剪強度；④使用雙軌熱熔焊機進行焊接后形成的 T 字形接頭及十字形接頭，應使用單軌焊機進行 T 字型及十字形補強處理。⑤每條焊縫應逐條檢驗。焊縫不得出現虛焊、漏焊；⑥土工膜焊縫搭接寬度不應小于 100mm。

圖2　土工膜焊接質量合格說明

3.2.4天然砂礫層

砂石采用級配良好的砂石材料，最大粒徑不大于厚度的2/3。天然砂礫層攤鋪厚度為壓實厚度的 1.2～1.3 倍，壓實前適當灑水使其表面濕潤。碾壓施工采用 8t 壓路機反復碾壓，壓路機行駛速度 25～30m/min，軌跡互相搭接 40～50cm，碾壓不少于三遍。

3.2.5防滲鋼纖維混凝土面層

（1）面層施工：普通混凝土中由于加入了鋼纖維，使得混凝土能夠抵抗部分收縮應力，但由于石油化工儲罐防火堤內澆筑地坪面積較大，大面積整體澆筑還是容易產生收縮裂縫，所以本次工程決定采用跳倉法進行地坪澆筑，即按橫向寬度 7m，縱向 7m 或者 6m 進行澆筑，采用寬度接近地坪面層厚度的槽鋼做側模，再安裝水準儀調整好頂標高，然后分別用鋼筋頭和木楔子固定槽鋼內外，并用石子和砂漿將槽鋼下面填實，以免混凝土振搗時漏漿，影響混凝土強度。混凝土澆筑時應加強振搗，鋼纖維會阻礙混凝土的流動，因此鋼纖維混凝土的振搗要比普通混凝土的振搗時間長，一般應為普通混凝土的 1.5 倍，振搗采用平板振動器，將混凝土振搗密實直至出漿，用長刮尺和抹子將混凝土表面浮漿抹平，平整度偏差控制在 3mm 以內。

（2）變形縫設置：沉降縫主要設置在地坪與儲罐基礎、管架基礎、管墩基礎旁邊，目的是消除結構沉降對地坪的影響，縫寬 2cm，縫內填入閉孔型聚苯乙烯泡沫板，容重不小于 18kg/m3，上部澆灌柔性材料，與地坪齊平，保證美觀。

地坪施工設置的縱橫向縮縫采用平頭縫，縫間不應設置隔離材料，混凝土澆筑時應相互緊貼。拆模時混凝土抗壓強度不應低于 3MPa；澆筑完成 6～8d 后，并且強度達到12MPa 時，方可切割縮縫，割縫應統一彈線，確保割縫整齊順直，切割深度 5mm，縫寬 3～5mm，縫內填瀝青膠結料。

4　結束語

防滲鋼纖維混凝土地坪施工中，關鍵是控制好原材料質量、配合比設計、換填及回填土符合設計要求、地坪表面平整度、開裂及地基的不均勻沉降，施工中采用槽鋼支模、跳倉法澆筑等施工工藝，確保了表面平整度控制在 3mm 之內。在輕油中間罐組石油化工儲罐防滲鋼纖維混凝土地坪應用時，施工單位在施工前做了詳細周密的準備，管理人員對所有關鍵質量控制點有效控制，保證施工質量，加快施工進度。最終工程質量驗收時，得到業主、監理單位一次性驗收通過，收到業主、監理以及兄弟單位好評。

[1] 趙國藩，彭少明，黃承逵．鋼纖維混凝土結構[M]．北京，中國建筑工業出版社，2005．

[2] 徐平，王明旭，潘一山．鋼纖維長徑比對鋼纖維聚合物混凝土抗彎性能的影響[J]．機械工程材料，2006．

[3] 中國工程建設標準化協會標準.鋼纖維混凝土結構設計與施工規程[S]．北京：中國建筑工業出版社，1992．

［通訊地址］甘肅省蘭州市西固區玉門街 10 號（730060）

侯煒（1986－），男，中石油第二建設公司混凝土工程公司。