防辐射大体积混凝土施工技术在实际工程中的应用

1 工程概况

邢台矿业集团总医院放疗科机房为地下一层地上四层、框架—剪力墙结构, 建筑面积1341m2, 该工程的加速器机房采用了防辐射混凝土作为防射线的遮蔽体。加速机房的防辐射混凝土强度等级C30, 素混凝土的容重≥2500kg/m3, 墙厚1.4m, 局部2.4m, 顶板厚度为1.4m, 局部为2.4m, 属于大体积混凝土范畴。该防辐射混凝土的施工应着重解决原材料的选择、配合比设计和大体积混凝土施工等技术难题。

2 施工准备

2.1 原材料的选择

(1) 水泥:河北咏宁水泥厂的普硅42.5级水泥是邢台地区的旋窑水泥, 质量稳定, 强度较高, 利于降低水泥用量、降低大体积混凝土的水化放热。

(2) 中砂:选用河北内邱的河砂, 细度模数较高, 砂中的含泥量 (≤3%) 、泥块含量 (≤1%) 均较低。优质的中砂易于减少混凝土的用水量, 增加混凝土的容重。

(3) 碎石:本工程墙体较厚, 混凝土体积较大, 故选用10mm~31.5mm粒级的优质山碎石, 级配良好, 含泥量≤1%、泥块含量≤0.5%。

(4) S95级优质矿粉:矿粉的一般密度大于2800kg/m3, 活性较高, 易于增加对水泥的替代量, 降低水泥用量, 同粉煤灰比较更易于配置高容重混凝土。

(5) 外加剂:选用缓凝高效减水剂, 缓凝高效减水剂对新拌混凝土具有较好的保坍性, 减水率20%以上, 不泌水, 可明显提高混凝土的和易性、泵送性和耐久性, 28天强度可提高25%以上, 延迟水泥水化热放热时间, 在保证相同条件的前提下可节约水泥10%~20%。掺和一定量的优质粉煤灰 (F类Ⅰ级) 使混凝土的强度和密实度有所增大, 收缩量和坍落度损失有所减少。

(6) 由于设计要求抗辐射素混凝土的容重≥2500kg/m3, 因此在每立方混凝土中加入100g硫酸钡 (重晶石) , 可满足设计要求。

2.2 防辐射混凝土的配合比设计

防辐射混凝土的密度越大, 其屏蔽效果越好, 故配合比设计时应优先考虑混凝土的表观密度和密实程度, 再考虑强度和施工工艺, 配合比必须满足下列要求。

(1) 选用骨料密度要大。

(2) 混凝土的水泥用量不宜过大, 水泥用量过多时, 其容重则下降。

(3) 水灰比控制在0.4~0.5之间。

(4) 考虑防辐射混凝土骨料的比重较大, 混凝土易分层, 为避免因骨料重而引起骨料离析, 坍落度不能太大。

(5) 该抗辐射混凝土施工, 采用商品混凝土, 现场泵送施工。混凝土强度等级为C30, 坍落度为180mm, 砂率为43%, 水灰比为0.5, 配合比为表1。

2.3 重晶石掺加工艺

重晶石投放时间选在每盘混凝土搅拌放料时投入搅拌机下料口, 分盘投入。分盘投入可以使重晶石在混凝土中相对更易均匀。利用混凝土运输车罐体的自转, 对掺入重晶石进行持续搅拌, 且混凝土罐车到现场施工使用前要求连续搅拌5分钟匀料, 可基本保证投入的重晶石在混凝土中分散均匀。

3 大体积混凝土的施工

3.1 混凝土浇筑

加速器机房墙体混凝土不允许留施工缝, 必须一次性连续浇筑, 为利于混凝土在捣制时散失部分热量和减小混凝土浇筑时对模板产生的侧压力, 混凝土采用斜面分层浇筑法, 以混凝土覆盖整个浇筑面为一个周期循环浇筑, 使墙体混凝土沿高度均匀上升。防辐射墙体每层的浇筑平面面积约为100m2, 每隔20min运一车, 车载量为10m3, 上、下层混凝土的接槎时间控制在1h左右, 综合以上因素将分层浇筑厚度定为300mm。

3.2 振捣工艺

(1) 考虑到墙体配筋较密, 故采用Ф30mm和Ф50mm两种振捣棒, 两者均为直插, 棒距分别为30cm~45cm和50cm~70cm, 应充分振捣以消除漏振和不密实现象。

(2) 振捣过程中, 为保证混凝土振捣密实, 要分层下料和振捣, 混凝土每层浇筑厚度控制在300mm左右, 上层混凝土浇筑必须在下层混凝土初凝前进行。混凝土泵车输送导管距浇筑面的高度不大于2m, 防止混凝土产生离析。

(3) 混凝土振捣要求振捣棒插入点采用梅花点布置, 间距500mm插入一点, 振捣棒插入下层中50mm~100mm, 振捣时间控制在15s~20s以内, 表面出浆为宜, 不宜振捣过度, 以避免粗骨料下沉分层, 影响混凝土的防辐射性能。

3.3 混凝土养护

混凝土浇筑完毕后, 待其收水后, 在顶板的表面覆盖塑料薄膜并覆盖两层草帘, 养护不少于14d。墙板采用草苫覆盖, 并将加速机房的门洞封堵, 以防散热过快。7d内保证混凝土养护温度不小于10℃, 相对湿度大于90%。养护条件的好坏对后期混凝土的结合水的含量有很大不同, 从而对防止射线效果有较大影响。

3.4 温度测控

使用北京建筑工程研究院生产的JDC-2建筑电子测温仪, 在顶板四角和板中心各埋设1支PVC测杆, 每面侧墙均埋设2支测杆, 每支测杆设上中下3个测温点, 在各测杆附近的混凝土表面均设1个测温点。在混凝土升温保持阶段, 2~3小时测温一次, 在混凝土温度下降阶段, 4~8小时测温一次, 混凝土内部和表面的温度之差不得超过25℃, 混凝土的温度骤降不得超过10℃/h。本工程混凝土测温历时20天, 为了客观反映其温度状况, 共进行了混凝土内部温度、覆盖养护保温层内部温度、环境温度等项目的监测。根据大体积混凝土早期升温快、后期降温慢的特点采用先频后疏的方法, 监测间隔时间为前4天2小时, 第5~13天4小时, 第14~28天8小时。经测定, 约72h时砼温升最大, 为24.6℃, 当板面温度与混凝土内部的温差在10℃以下时, 才拆除板面上的保温材料。

摘要：结合总医院放疗科机房工程加速器机房防辐射混凝土的施工, 通过分析防辐射大体积混凝土的特点, 介绍了在施工中采取的模板支撑和加固方案、混凝土配合比方案、分层浇筑、多层养护、电子温控等措施以保证混凝土质量合格。

关键词：防辐射,大体积混凝土,温度测控