磁鐵礦厚大防輻射現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

李文燕

(山西六建集團(tuán)有限公司，山西太原 030024)

0 引言

近年來為了滿足腫瘤患者的治療需求，越來越多的醫(yī)院配備了含放射源裝置的治療設(shè)備。為了防止放射線的泄漏，避免或減少放射線對工作人員的傷害，必須將含放射源裝置的治療設(shè)備安置于具有防輻射功能的厚重重骨料防輻射混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)，而如何防止這種大體積重骨料防輻射混凝土產(chǎn)生裂縫，保證混凝土密度的均勻性以滿足防輻射要求成為重骨料防輻射混凝土施工的難題。

1 工程概況

呂梁市人民醫(yī)院放療室工程位于呂梁市人民醫(yī)院院內(nèi)，是一棟集辦公、門診、會議室為一體的醫(yī)療綜合樓，其中地下一層為直線加速器、伽碼刀治療室、后裝治療室及鈷療室，層高6 m。該工程混凝土為防射線重混凝土，設(shè)計要求密度為3.4 t/m3，防射線重混凝土墻體最大厚度為2 400 mm，頂板最大厚度為2 100 mm。

2 工藝原理

磁鐵礦混凝土通過優(yōu)化配合比設(shè)計，精選密度大，級配良好的磁鐵礦(密度一般為4.9～5.2)石和砂作為粗細(xì)骨料(主要成分Fe3O4)，以低水化熱普通硅酸鹽水泥作為膠凝材料，同時加入水、外加劑拌合后獲得表觀密度大(3 200 kg/m3～3 800 kg/m3)、和易性好，具有屏蔽Χ射線和γ射線功能的磁鐵礦混凝土。

3 技術(shù)特點

1)通過優(yōu)選原材料和科學(xué)的配合比設(shè)計，確?；炷猎诎韬虾统尚瓦^程中保持均勻。

2)通過對模板支撐系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的專項設(shè)計和承載力驗算，確保混凝土施工的安全和結(jié)構(gòu)構(gòu)件幾何尺寸符合設(shè)計要求。

3)通過對混凝土澆筑厚度控制及采取合理的澆筑方法，保證了磁鐵礦防射線混凝土施工質(zhì)量。

4)采取有效保溫、養(yǎng)護(hù)措施，控制大體積混凝土溫度裂縫，滿足了設(shè)計的防輻射效果。

4 施工工藝流程和操作要點

4.1 工藝流程

綁扎墻鋼筋→墻、板模板支撐體系的設(shè)計及支設(shè)→綁扎頂板鋼筋→磁鐵礦混凝土制備及運輸→磁鐵礦混凝土的施工→磁鐵礦混凝土的保溫與養(yǎng)護(hù)→模板拆除→保濕養(yǎng)護(hù)。

4.2 操作要點

4.2.1 鋼筋綁扎

認(rèn)真審核設(shè)計圖，盡量減少構(gòu)件斷面突變，避免形成應(yīng)力集中而產(chǎn)生變截面上裂縫，當(dāng)不可避免時，應(yīng)使斷面緩變，并加配溫度鋼筋。當(dāng)墻體與頂板的配筋間距超過150 mm，應(yīng)配置小直徑小間距溫度鋼筋。

4.2.2 模板支撐體系設(shè)計及支設(shè)

由于墻、頂板混凝土很厚，墻體最大厚度為2.4 m，頂板最大厚度為2.1 m，且磁鐵礦混凝土表觀密度大(設(shè)計要求密度為3 400 kg/m3)。所以，模板及其支撐架必須具有足夠的承載能力、剛度和穩(wěn)定性，才能承受新建混凝土的自重、側(cè)壓力計施工荷載。通過對混凝土墻的側(cè)壓力計算、混凝土頂板豎向荷載計算，對模板及支撐體系進(jìn)行設(shè)計，確?；炷潦┕さ陌踩突炷翗?gòu)件幾何尺寸的滿足。

4.2.3 磁鐵礦混凝土制備及運輸

1)磁鐵礦防射線混凝土的原材料要求。a.水泥:因?qū)儆诖篌w積混凝土，宜選用低水化熱普通硅酸鹽水泥，且強度等級不得低于42.5 MPa。b.骨料:粗、細(xì)骨料均采用磁鐵礦。粗骨料密度要求為2 600 kg/m3～2 700 kg/m3，F(xiàn)e2O3含量不低于75%，粒徑為5 mm～40 mm。細(xì)骨料密度要求為2 300 kg/m3～2 400 kg/m3，F(xiàn)e2O3含量不低于60%，粒徑為0.15 mm～5 mm，且粗、細(xì)骨料中只允許含少量雜質(zhì)。

2)磁鐵礦混凝土的配合比設(shè)計。a.水泥用量宜為270 kg/m3～370 kg/m3。b.考慮混凝土攪拌、運輸、現(xiàn)場澆筑等因素，混凝土坍落度宜選用120 mm±20 mm。c.混凝土的粗細(xì)骨料，均采用磁鐵礦，以減少不正常離析。d.加入適量的泵送劑，以改善混凝土的和易性，減少拌合用水，降低水灰比，提高可泵性和混凝土密實度。e.混凝土設(shè)計后，必須進(jìn)行試配，以確認(rèn)混凝土的各項指標(biāo)能到達(dá)預(yù)期要求。

3)磁鐵礦混凝土的運輸。a.采用攪拌車定車專車運輸供應(yīng)。b.因磁鐵礦骨料的重力密度為一般骨料重力密度的1.5倍以上，應(yīng)根據(jù)攪拌機(jī)的攪拌能力確定每罐混凝土組成材料的加入量。c.供應(yīng)速度應(yīng)滿足混凝土連續(xù)施工要求，并考慮備用的運輸路線和停水、停電及設(shè)備故障等應(yīng)急措施。

4.2.4 磁鐵礦防輻射混凝土的施工

1)控制混凝土的入模溫度。砂石應(yīng)覆蓋，避免陽光直射。將混凝土的入模溫度控制在28℃以下。

2)考慮到防輻射混凝土墻、頂板厚度過大，施工時采取分段(先墻體、再頂板)進(jìn)行澆搗。由于磁鐵礦混凝土的粗細(xì)骨料密度大，很容易產(chǎn)生下沉，引起離析和混凝土不均勻，所以墻體澆筑時必須分層均勻進(jìn)行，分層厚度不得超過500 mm，且上層混凝土澆筑必須在下層混凝土初凝之前進(jìn)行。由于澆筑墻體時混凝土由料斗卸出的自由傾落高度大于3.0 m，為防止混凝土離析，墻體混凝土澆筑要采用串筒。

3)因頂板厚度不同，混凝土頂板澆筑時應(yīng)先深后淺，從中間向外圍推進(jìn)，使支架受力均勻。墻體與頂板交接處，在墻體混凝土初凝前必須澆筑頂板混凝土，不得出現(xiàn)冷縫。頂板混凝土振搗時，振搗棒要插入墻體混凝土中50 mm～100 mm。如墻體與頂板交接處混凝土澆筑完后距混凝土初凝時間較長時，應(yīng)在混凝土初凝前再次對該處混凝土進(jìn)行振搗，避免在頂板與墻體交接處出現(xiàn)水平裂縫。

4)頂板厚度不大于1 000 mm時，采用斜面分層的澆搗方法進(jìn)行施工，頂板厚度大于1 000 mm時，考慮到磁鐵礦混凝土中重骨料在澆搗過程中產(chǎn)生不均勻下沉，導(dǎo)致混凝土骨料分布不均而影響混凝土質(zhì)量，不能單獨考慮斜面分層的方法，應(yīng)在滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計及防護(hù)設(shè)計要求的前提下，綜合采用整體平面分層和斜面分層的方法。每次混凝土澆搗采用斜面分層的方式，完成后表面應(yīng)作糙毛處理。二次混凝土結(jié)合面還應(yīng)采取加插筋和增加溫度筋網(wǎng)片的措施，并在混凝土澆筑前在結(jié)合面進(jìn)行刷漿處理，以利于大體積混凝土的散熱和防止重骨料不均勻下沉引起表面浮漿過厚，能有效控制大體積混凝土裂紋，同時可大幅度減輕頂板支模系統(tǒng)的荷載，緩解一次混凝土澆搗時間過長對攪拌站混凝土供應(yīng)造成的壓力。

5)混凝土振搗選有經(jīng)驗的振搗手，振搗棒插點采用行列式移動，每隔500 mm插入1點，做到快插慢拔，在振搗上一層混凝土?xí)r，振搗棒插入下層混凝土中50 mm～100 mm，并不得插入再下層混凝土中，振搗時間控制在15 s～20 s(較通常要求的20 s～30 s短，但必須按規(guī)定的振搗棒插入間距振搗)，以表面出漿為宜，不準(zhǔn)漏振，防止欠振，確?；炷琳駬v密實，又不致產(chǎn)生骨料下沉。

6)為保證混凝土連續(xù)澆筑不留施工縫，要求商品混凝土廠必須有備用發(fā)電機(jī)，當(dāng)外供電線路停電時，緊急發(fā)電，保證混凝土的連續(xù)供應(yīng)。

4.2.5 磁鐵礦大體積混凝土的保溫與養(yǎng)護(hù)

1)為防止混凝土內(nèi)外溫差過大而出現(xiàn)裂縫。每個澆筑區(qū)都要做好洞口的嚴(yán)密封閉保溫。外墻模板的覆蓋保溫、頂板的覆蓋保溫，要求不少于一層塑料薄膜、兩層麻袋或草袋，并根據(jù)測溫結(jié)果，必要時增加層數(shù)。外墻頂部與坑壁頂可搭架封閉，防止熱量散發(fā)。

2)前期盡量少灑水，避免混凝土表面溫度降低過快，導(dǎo)致混凝土內(nèi)外溫差過大;等3 d～4 d后，混凝土核心溫度高峰一過，再進(jìn)行正常灑水養(yǎng)護(hù)至14 d。開始進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)后，要注意灑水均勻，不得出現(xiàn)積水現(xiàn)象。

5 材料與設(shè)備要求

5.1 材料

1)磁鐵礦混凝土采用預(yù)拌混凝土，坍落度控制在(120±20)mm，混凝土要具有良好的和易性、可泵性能。

2)水泥:采用P42.5普通硅酸鹽水泥，其質(zhì)量應(yīng)符合GB 175-2007的相關(guān)要求。

3)骨料:粗、細(xì)骨料均采用磁鐵礦。粗骨料密度要求為2 600 kg/m3～2 700 kg/m3，粒徑為5 mm～40 mm。細(xì)骨料密度要求為2 300 kg/m3～2 400 kg/m3，粒徑為 0.15 mm ～5 mm。

4)拌合用水:混凝土拌合用水應(yīng)符合JGJ 63-2006混凝土拌合用水標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求。

5)外加劑:泵送劑和膨脹劑質(zhì)量應(yīng)符合GB 50119-2003混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)程的相關(guān)要求。

5.2 設(shè)備

磁鐵礦防輻射混凝土制備采用攪拌站集中生產(chǎn)，其主要生產(chǎn)設(shè)備及機(jī)具為混凝土攪拌站、混凝土攪拌運輸車、混凝土輸送泵、密度測量設(shè)備、振搗器、混凝土試模、坍落度筒、計量器具及測溫儀器、水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀等。

6 質(zhì)量控制措施

6.1 執(zhí)行的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)

防輻射混凝土施工應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行GB 50164混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)、GB/T 14902預(yù)拌混凝土及GB 50204混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范的要求。

6.2 質(zhì)量保證措施

1)混凝土所用的水泥、水、骨料、外加劑等必須符合設(shè)計要求和國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

2)混凝土的配合比、原材料計量及混凝土攪拌、運輸、養(yǎng)護(hù)，必須滿足GB 50204混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范的規(guī)定。

3)結(jié)構(gòu)混凝土的強度和抗?jié)B性必須符合設(shè)計要求。

4)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的外觀質(zhì)量不應(yīng)有嚴(yán)重缺陷?，F(xiàn)澆結(jié)構(gòu)不應(yīng)有影響結(jié)構(gòu)性能和使用功能的尺寸偏差，混凝土設(shè)備基礎(chǔ)不應(yīng)有影響結(jié)構(gòu)性能和設(shè)備安裝的尺寸偏差。

5)澆筑混凝土過程中應(yīng)隨時復(fù)核鋼筋和預(yù)埋件位置，并采取措施以保證位置正確。

6)加強保濕、保溫養(yǎng)護(hù)大體積混凝土，以防出現(xiàn)裂縫。

7)已澆筑的混凝土強度達(dá)到1.2 MPa以上時進(jìn)行下道工序施工。

8)混凝土的保溫覆蓋層拆除應(yīng)符合設(shè)計要求和GB 50204混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范的規(guī)定。

9)雨期施工應(yīng)及時對已澆筑混凝土的部位進(jìn)行遮蓋，下大雨時應(yīng)停止露天作業(yè)。

7 安全措施

1)施工工程中嚴(yán)格執(zhí)行JGJ 33建筑機(jī)械使用安全技術(shù)規(guī)程、JGJ 46施工現(xiàn)場臨時用電安全技術(shù)規(guī)范、JGJ 80建筑施工高處作業(yè)安全技術(shù)規(guī)范、《建筑施工安全檢查評分標(biāo)準(zhǔn)》和省、市、公司制定的施工現(xiàn)場及專業(yè)工種安全技術(shù)操作規(guī)程。

2)各工種專業(yè)人員必須持證上崗、嚴(yán)格執(zhí)行崗位責(zé)任制和“三級安全教育”制度。

3)確保攪拌站機(jī)械正常運轉(zhuǎn)和生產(chǎn)作業(yè)安全;確保攪拌車運輸過程中行車安全;確?，F(xiàn)場設(shè)備運轉(zhuǎn)正常和施工作業(yè)安全。

4)機(jī)械所使用電閘、開關(guān)，應(yīng)有專用開關(guān)箱，并裝有漏電保護(hù)器，停機(jī)時應(yīng)拉斷電閘，下班時電閘箱應(yīng)上鎖。

5)作業(yè)人員應(yīng)穿膠靴、戴絕緣手套;振搗器不應(yīng)掛在鋼筋上，濕手不得接觸電源開關(guān)。

6)夜間施工應(yīng)有足夠的照明設(shè)施。

8 結(jié)語

采用磁鐵礦厚大防輻射現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)，確保了混凝土施工安全，降低了成本費用且有效的控制了大體積混凝土溫度裂縫，保證了磁鐵礦防射線混凝土施工質(zhì)量，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

［1］張 帆.防輻射厚大重晶石現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)施工工法［J］.中國科技縱橫，2009(12):5-6.

［2］彭以德.防輻射混凝土的施工技術(shù)［J］.廣東科技，2011(14):206-207.