KNG即液化天然氣，在常壓下將氣態(tài)的天然氣冷卻約-165℃，LNG儲罐的外罐一般采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，在要求保證一定抗拉強(qiáng)度的同時(shí)，要能夠承受液化氣泄漏時(shí)產(chǎn)生的壓力，并且需要在超低溫下保持其力學(xué)性能不破壞。LNG項(xiàng)目用的混凝土可能承受-165℃的超低溫，為此，我們進(jìn)行了混凝土的降溫試驗(yàn)研究。
試驗(yàn)設(shè)備：環(huán)儀儀器 超低溫低溫箱
試驗(yàn)設(shè)計(jì)：
1.不同降溫速率的試驗(yàn)
降溫速率不同，混凝土內(nèi)部產(chǎn)生溫度梯度，由此產(chǎn)生的溫度應(yīng)力不同，內(nèi)部的溫度應(yīng)力越大，越有可能對混凝土內(nèi)部的結(jié)構(gòu)造成破壞，需要進(jìn)一步通過測試混凝土內(nèi)部溫度梯度來計(jì)算溫度應(yīng)力的大小。
測試的混凝土試件采用100mmX100mmX100mm的立方體試件，試件中心預(yù)埋溫度傳感器，試驗(yàn)分別以3℃/min和2℃/min的降溫速率和直接將試件浸泡在液氮里溫度變化的過程。降溫時(shí)，將試件放入超低溫低溫箱中，分別記錄環(huán)境溫度和試件中心溫度。
2.混凝土內(nèi)部溫度梯度試驗(yàn)
本次試驗(yàn)采用200mmx200mmx200mm的混凝土試件，中心預(yù)埋一根溫度傳感器，沿此傳感器至試件邊緣直線方向再等距預(yù)埋兩根溫度傳感器，由此可以分別測試距試件邊緣33、67、100mm(即試件中心)，深100mm等3個部位的混凝土內(nèi)部溫度，從而計(jì)算溫度梯度。
本試驗(yàn)將試件放入超低溫低溫箱中以2.75℃/min的速率進(jìn)行了降溫試驗(yàn)。
試驗(yàn)結(jié)果分析：
1.不同降溫速率的試驗(yàn)結(jié)果
由圖3~5可知，隨著環(huán)境溫度降低速率的增大，試件中心溫度到達(dá)要求溫度的速度越快，當(dāng)降溫速率分別為3℃/min和2℃/min時(shí)，試件中心溫度達(dá)到-165℃的時(shí)間分別為62min和90min，而把試件浸泡于液氮中時(shí)，僅用了約11min試件中心溫度即達(dá)到-196℃。
2.混凝土內(nèi)部溫度梯度試驗(yàn)結(jié)果
如圖所示，當(dāng)以2.75℃/min的速率降溫時(shí)，試件中心溫度與環(huán)境溫度相差較大，已達(dá)到100℃以上，根據(jù)此溫差可能導(dǎo)致混凝土因溫度應(yīng)力產(chǎn)生的破壞。但通過對比內(nèi)部3根溫度傳感器的數(shù)據(jù)來看，其內(nèi)部溫差很小，最大僅約為10℃，產(chǎn)生的溫度應(yīng)力不足以破壞試件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，因此，通過降低氣體在對試件降溫的方式，試件內(nèi)部溫度梯度不大。
試驗(yàn)結(jié)論：
超低溫下混凝土抗壓強(qiáng)度時(shí)的降溫速率適宜為 2℃/min 左右，不適合直接將試件放入液氮浸泡;降溫時(shí)，雖然試件中心與環(huán)境溫度偏差大，但其內(nèi)部溫度梯度較小，由此產(chǎn)生的溫度應(yīng)力不足以導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)破壞。
如對以上試驗(yàn)有疑問，可以咨詢環(huán)儀儀器相關(guān)技術(shù)人員。
