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應力混凝土結構，在要求保證一定抗拉強度的同時，要能夠承受液化氣泄漏時產(chǎn)生的壓力，并且需要在超低溫下保持其力學性能不破壞。LNG項目用的混凝土可能承受-165℃的超低溫，為此，我們進行了混凝土的降溫試驗研究。
試驗設備：環(huán)儀儀器 超低溫低溫箱
試驗設計：
1.不同降溫速率的試驗
降溫速率不同，混凝土內(nèi)部產(chǎn)生溫度梯度，由此產(chǎn)生的溫度應力不同，內(nèi)部的溫度應力越大，越有可能對混凝土內(nèi)部的結構造成破壞，需要進一步通過測試混凝土內(nèi)部溫度梯度來計算溫度應力的大小。
測試的混凝土試件采用100mmX100mmX100mm的立方體試件，試件中心預埋溫度傳感器，試驗分別以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，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
本次試驗采用200mmx200mmx200mm的混凝土試件，中心預埋一根溫度傳感器，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，從而計算溫度梯度。
本試驗將試件放入超低溫低溫箱中以2.75℃/min的速率進行了降溫試驗。
試驗結果分析：
1.不同降溫速率的試驗結果
由圖3~5可知，隨著環(huán)境溫度降低速率的增大，試件中心溫度到達要求溫度的速度越快，當降溫速率分別為3℃/min和2℃/min時，試件中心溫度達到-165℃的時間分別為62min和90min，而把試件浸泡于液氮中時，僅用了約11min試件中心溫度即達到-196℃。
2.混凝土內(nèi)部溫度梯度試驗結果
如圖所示，當以2.75℃/min的速率降溫時，試件中心溫度與環(huán)境溫度相差較大，已達到100℃以上，根據(jù)此溫差可能導致混凝土因溫度應力產(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)生的溫度應力不足以破壞試件的內(nèi)部結構，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。
試驗結論：
超低溫下混凝土抗壓強度時的降溫速率適宜為 2℃/min 左右，不適合直接將試件放入液氮浸泡;降溫時，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)生的溫度應力不足以導致其結構破壞。
如對以上試驗有疑問，可以咨詢環(huán)儀儀器相關技術人員。
