[發明專利]一種應用于LNG儲罐建設的低溫混凝土及其制備方法

有效

• 申請號: 202010537078.2
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111689734B
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 劉娟紅;段品佳;張超;婁百川;陳團海;楊海濤;羅昆;周昱程
• 申請（專利權）人: 中海石油氣電集團有限責任公司;北京科技大學
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04;C04B111/20;C04B111/27
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 祁靜

本發明提供了一種應用于LNG儲罐建設的低溫混凝土及其制備方法，屬于材料混凝土技術領域，將水泥、低鈣粉煤灰、礦粉、硅灰、河砂、鋼纖維、減水劑、水作為原材料按照比例混合進行制備。旨在解決現有技術中針對低溫環境中混凝土各項性能退化，無法滿足液化天然氣低溫存儲的技術問題。

技術領域

本發明屬于材料混凝土技術領域，更具體地說，是涉及一種應用于LNG儲罐建設的低溫高性能混凝土。

背景技術

液化天然氣(LNG)是一種清潔、高效的能源，是經濟發展不可或缺的能源保障。中國是LNG消費大國，2019年1-7月份，中國進口液化天然氣3318萬噸，同比上漲18.8％。LNG市場的繁榮加劇了LNG儲罐的需求。作為LNG運輸過程中不可或缺的一環，常用LNG儲罐由內罐和外罐構成，外罐為混凝土結構，內罐由9％鎳鋼焊接制成。9％鎳鋼的成本較高、施工工藝復雜。因此，有學者提出全混凝土LNG儲罐的概念，即以混凝土取代9％鎳鋼作為內罐材料。此技術可以節約46％的成本和33％的工期。

預應力混凝土曾被作為LNG儲罐材料，但低標號預應力混凝土結構存在天然氣泄漏風險；高壓狀態下少量天然氣的泄漏會產生較大的膨脹力，嚴重威脅設備和人員的安全。此外，在低溫(-165℃)環境中，較低的溫度和溫度波動會使普通混凝土的力學性能和滲透性能顯著退化。低溫環境中混凝土毛細孔中液體結冰，導致混凝土內部產生殘余應變并誘發裂縫。較高的水膠比和粗骨料的存在加劇了低溫環境中骨料與漿體界面過渡區微裂縫的產生。

針對低溫環境中混凝土各項性能退化的關鍵影響因素，通過降低水膠比、剔除粗骨料和引入鋼纖維，設計一種符合低溫環境服役要求的LNG儲罐專用低溫高性能混凝土材料。該混凝土在低溫環境中具有優異的力學性能、耐久性能、抗滲性能和導熱性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種應用于LNG儲罐建設的低溫混凝土及其制備方法，旨在解決現有技術中針對低溫環境中混凝土各項性能退化，無法滿足液化天然氣低溫存儲的技術問題。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：提供一種應用于LNG儲罐建設的低溫混凝土制備方法，將水泥、低鈣粉煤灰、礦粉、硅灰、河砂、鋼纖維、減水劑、水作為原材料按照比例混合進行制備。

作為本申請的另一實施例，各個原材料的重量份數分別為水泥(35-45份)、低鈣粉煤灰(35-40份)、礦粉(65-75份)、硅灰(10-18份)、河砂(200-280份)、鋼纖維(6-13份)、減水劑(1-2份)、水(40-50份)。

作為本申請的另一實施例，所述水泥為P.O.42.5級硅酸鹽水泥。

作為本申請的另一實施例，所述低鈣粉煤灰為Ⅰ級或Ⅱ級磨細粉煤灰，比表面積≥420m²/kg，CaO含量為1.95％。

作為本申請的另一實施例，所述礦粉為S95級或S105級磨細礦渣粉，比表面積≥450m²/kg，所述硅灰的SiO₂含量大于92％，比表面積為20～24m²/kg。

作為本申請的另一實施例，所述河砂細度模數為2.65～2.80。

作為本申請的另一實施例，所述鋼纖維為微絲鍍銅鋼纖維，長度為13～15mm，直徑為0.18～0.25mm，抗拉強度≥2850MPa。

作為本申請的另一實施例，所述減水劑為聚羧酸高性能減水劑或萘系減水劑，減水率≥20％。

作為本申請的另一實施例，砂漿配制，按重量比例稱取由水泥、粉煤灰、礦粉、硅灰混合形成的膠凝材料和河砂倒入攪拌機后，加入符合重量比的水和減水劑混合液拌合至成型；

待砂漿拌合成型后，加入符合重量比的鋼纖維混合均勻；