質(zhì)子治療項(xiàng)目中的防輻射混凝土質(zhì)量控制

王啟桃，何世國(guó)，李月波

?

質(zhì)子治療項(xiàng)目中的防輻射混凝土質(zhì)量控制

王啟桃1，何世國(guó)2，李月波2

（1.合肥離子醫(yī)學(xué)中心有限公司，安徽 合肥 230000；2.中國(guó)建筑第八工程局上海分公司安徽經(jīng)理部，安徽 合肥 230000）

質(zhì)子治療項(xiàng)目在我國(guó)尚處于起步階段，由于質(zhì)子治療設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生能量射線，因此，防輻射混凝土的防裂和密度的質(zhì)量控制顯得尤為重要，它關(guān)系著人民的生命健康安全。通過(guò)對(duì)質(zhì)子治療項(xiàng)目防輻射混凝土過(guò)程中的質(zhì)量控制進(jìn)行全面總結(jié)，這對(duì)于類似質(zhì)子治療項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中的防輻射混凝土質(zhì)量控制有著重要的指導(dǎo)意義。

質(zhì)子治療；防輻射混凝土；質(zhì)量控制；旋轉(zhuǎn)治療艙

1 技術(shù)背景

合肥質(zhì)子治療項(xiàng)目質(zhì)子區(qū)由3個(gè)旋轉(zhuǎn)治療艙、1個(gè)直線加速器區(qū)等組成。其中，質(zhì)子區(qū)墻厚600～4 600 mm，板厚120 mm、150 mm、1 500 mm、2 400～2 500 mm、3 000 mm、4 000～4 600 mm，直線加速器區(qū)墻厚1 300～3 100 mm，基礎(chǔ)底板厚1 000～1 500 mm。根據(jù)外方設(shè)計(jì)要求對(duì)上述區(qū)段內(nèi)的防輻射混凝土提出以下關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)：混凝土濕密度大于2 450 kg/m3，坍落度控制在180±20 mm，入模溫度小于等于28 ℃，降溫速率控制在2 ℃/d，絕熱溫升不大于50 ℃（28 d），混凝土拆模后其外觀可視性裂縫寬度不得大于0.2 mm，深度不大于150 mm，且不得出現(xiàn)貫通性裂縫。

基于以上對(duì)防輻射混凝土技術(shù)指標(biāo)（包括各種性能）等要求，結(jié)合施工中存在的問(wèn)題進(jìn)行有針對(duì)性的質(zhì)量控制措施策劃研究及全面總結(jié)，有助于改進(jìn)與提高防輻射混凝土的施工質(zhì)量。

2 普通防輻射混凝土的質(zhì)量控制

2.1 配合比質(zhì)量控制

對(duì)于大體積超厚防輻射混凝土而言，控制水化熱、絕熱溫升與降溫速率對(duì)防止開(kāi)裂極其重要。針對(duì)C35防輻射混凝土選擇適宜的配合比是關(guān)鍵的第一步。該項(xiàng)目通過(guò)提前召開(kāi)國(guó)內(nèi)著名的專家會(huì)議討論，與科研單位及高等院校開(kāi)展項(xiàng)目前期混凝土配合比試驗(yàn)研究，分別從3 d、7 d、28 d、56 d、90 d對(duì)不同齡期的抗壓強(qiáng)度、抗融性、抗析性、收縮性、彈性模量、濕密度、絕熱溫升、入模溫度、坍落度、升降溫變化等方面進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試。通過(guò)兩次1∶1實(shí)體樣板試驗(yàn)得出合理可行的配合比報(bào)告，該配合比I級(jí)粉煤灰摻量達(dá)45%，水泥160 kg/m3，石子選用比普通石子高200 kg/m3以上的玄武巖系級(jí)配石，砂采用中粗砂加機(jī)制玄武巖砂混配，輔助外加劑為氧化鎂抗裂劑及聚羧酸系減水劑。

試驗(yàn)結(jié)果：實(shí)體外觀6個(gè)月未見(jiàn)可視性裂縫，色澤一致，濕密度大于等于2 450 kg/m3，外部環(huán)境溫度15～35 ℃情形下，入模溫度控制在21～30 ℃，28 d、56 d、90 d齡期混凝土抗壓強(qiáng)度均高于設(shè)計(jì)值?；炷僚浜媳仍囼?yàn)中也發(fā)現(xiàn)了混凝土的收縮現(xiàn)象，它表現(xiàn)為單位用水量和水泥用量，而用水量的影響比水泥用量更大，在用水量一定的條件下，混凝土干縮隨水泥用量的增大而加大，混凝土干縮隨砂率的增大而增大，但加大的幅度較小。同時(shí)，高摻量粉煤灰早期強(qiáng)度比不摻的低，通過(guò)試驗(yàn)室加荷試驗(yàn)高摻量粉煤灰混凝土徐變隨粉煤灰摻量的增加而增大。

2.2 防輻射混凝土配合比原則

防輻射混凝土之所以強(qiáng)調(diào)其入模溫度及容重，是因?yàn)樾枰獫M足防輻射要求，這就需要優(yōu)良的混凝土的均勻性、密實(shí)性和優(yōu)質(zhì)的體積穩(wěn)定性。因此，保證其容重是極其重要的原則之一。因此，應(yīng)考慮混凝土坍落度，這是施工工藝的要求，不是混凝土或工程的要求，防輻射混凝土中的高摻量粉煤灰同樣需要較小的坍落度來(lái)控制粉煤灰的上浮。坍落度越小，對(duì)預(yù)防裂縫、抗收縮、保持耐久性都有越好的效果。與此同時(shí)，粗骨料的用量不宜過(guò)小，骨料用量大才能保證減少水泥用量，保持混凝土的體積穩(wěn)定性。膠凝材料總量在滿足強(qiáng)度和施工工藝前提下，盡可能降低其用量是配合比可行性的重要原則。

2.3 普通防輻射混凝土生產(chǎn)質(zhì)量控制

普通防輻射混凝土的生產(chǎn)最重要的質(zhì)量控制應(yīng)該根據(jù)以下關(guān)鍵因素加以保證：①夏季水溫控制不宜高于20 ℃，砂石溫度不宜高于25 ℃，水泥、外加劑入倉(cāng)溫度不宜高于38 ℃；②大體積防輻射混凝土生產(chǎn)前，應(yīng)提前對(duì)水泥與外加劑的適應(yīng)性、坍落度經(jīng)時(shí)損失、混凝土濕度、容重進(jìn)行試驗(yàn)確認(rèn)；③大體積混凝土生產(chǎn)前，應(yīng)對(duì)拌和設(shè)備，計(jì)量控制系統(tǒng)進(jìn)行檢查及試運(yùn)行；④攪拌運(yùn)輸車輛宜做防遮陽(yáng)措施如專用覆蓋帆布被、PVC發(fā)泡反光膜；⑤減水劑計(jì)量要準(zhǔn)確，并提前進(jìn)行試驗(yàn)；⑥不同生產(chǎn)批次、不同廠家生產(chǎn)的水泥禁止混用；⑦攪拌時(shí)間應(yīng)比普通混凝土增加25～30 s；⑧混凝土入模溫度應(yīng)控制在低于30 ℃，出廠溫度控制在低于27 ℃（夏季）；⑨嚴(yán)禁使用經(jīng)處理的污水、內(nèi)河水作為拌和用水。⑩生產(chǎn)量應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況適時(shí)調(diào)整，不宜等待過(guò)長(zhǎng)，攪拌車在現(xiàn)場(chǎng)等待時(shí)間不應(yīng)超過(guò)1 h。

2.4 混凝土鋼筋、模板安裝質(zhì)量控制

鋼筋安裝要求基本與清水混凝土質(zhì)量控制一致，控制其保護(hù)層厚度。密集型鋼筋墻體間距排布應(yīng)順從對(duì)拉螺桿間距模數(shù)。密集型鋼筋墻體拉鉤不應(yīng)布置成梅花形，應(yīng)垂直布置，以保證混凝土下料與振搗順暢。樓板、梁、墻柱宜采用高強(qiáng)混凝土墊塊，墊塊顏色與混凝土外觀一致且不得破碎。模板拼縫應(yīng)使用海綿條，不得使用破舊老化的模板，其表面應(yīng)干凈并涂刷脫模劑。分層澆筑時(shí)，在混凝土面層的墻體中間應(yīng)設(shè)置企口或高低坎，高度不低于100 mm，防止冷縫形成后的射線泄漏。對(duì)拉螺桿堵頭設(shè)置應(yīng)平整，緊固扭力兩側(cè)一致，不得歪斜、凹進(jìn)。

2.5 普通防輻射混凝土現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)質(zhì)量控制

檢測(cè)內(nèi)容包括坍落度、擴(kuò)展度、溫度、容重、標(biāo)養(yǎng)試塊、同條件試塊、干密度試塊等。

檢測(cè)工具：坍落度檢測(cè)儀與坍落度桶測(cè)試相互驗(yàn)證，容重標(biāo)準(zhǔn)桶應(yīng)通過(guò)凈重歸零計(jì)量調(diào)試，手持紅外線溫度儀與溫度檢測(cè)儀對(duì)比，使用前應(yīng)檢查其充電時(shí)間是否足夠，手持儀距表面混凝土距離不應(yīng)大于50 cm，也不宜小于10 cm，試塊取料應(yīng)取放料1/3時(shí)間段料進(jìn)行。

宜詳細(xì)記錄攪拌車進(jìn)場(chǎng)時(shí)間、車號(hào)、方量、強(qiáng)度等級(jí)、坍落度、入模溫度、容重及下料結(jié)束時(shí)間，前3車每車必測(cè)。如果各項(xiàng)指標(biāo)穩(wěn)定，則后期每3車測(cè)定1次。

大體積防輻射混凝土應(yīng)編制混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制監(jiān)測(cè)和測(cè)量專項(xiàng)方案，其主要內(nèi)容應(yīng)包括監(jiān)測(cè)內(nèi)容、監(jiān)測(cè)方案及設(shè)備（布點(diǎn)、設(shè)備、監(jiān)測(cè)周期）、預(yù)警機(jī)制及應(yīng)急處理方案等。其監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容為混凝土溫度發(fā)展監(jiān)測(cè)、混凝土應(yīng)變發(fā)展監(jiān)測(cè)。溫度測(cè)控宜采用人工與無(wú)線傳輸方式相結(jié)合進(jìn)行對(duì)比，并應(yīng)考慮施工工序、現(xiàn)場(chǎng)安裝的條件和相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳導(dǎo)線的成品保護(hù)。其布點(diǎn)方法應(yīng)按《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》（GB 50666—2011）和《大體積混凝土溫度測(cè)控技術(shù)規(guī)范》（GBT 51028—2015）中的相關(guān)條文執(zhí)行。

埋設(shè)于墻、板等構(gòu)件中的應(yīng)力、溫度數(shù)據(jù)線外宜加包空心塑料軟管對(duì)其保護(hù)，傳導(dǎo)探頭不得緊貼鋼筋，相鄰導(dǎo)線探頭不應(yīng)相互接觸，露出構(gòu)件外部的導(dǎo)線端子應(yīng)有明顯編號(hào)，不得使用膠帶包住端子頭部，防止接觸不良數(shù)據(jù)失真。

布設(shè)構(gòu)件內(nèi)的數(shù)據(jù)線應(yīng)仔細(xì)核對(duì)位置，編號(hào)是否與方案圖中對(duì)應(yīng)。對(duì)于人工監(jiān)測(cè)應(yīng)嚴(yán)格按照時(shí)間間隔期進(jìn)行檢測(cè)，并保持在08：00前進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總報(bào)告。

2.6 普通防輻射混凝土現(xiàn)場(chǎng)振搗質(zhì)量控制

振搗手、班組管理人員、總包工程質(zhì)量技術(shù)管理人員必須進(jìn)行施工前安全與技術(shù)質(zhì)量交底與培訓(xùn)，必要時(shí)進(jìn)行考核，選擇技術(shù)能力強(qiáng)、責(zé)任心強(qiáng)的人員上崗。所有振搗棒應(yīng)事前試運(yùn)行檢查，泵車維護(hù)運(yùn)行檢查，對(duì)于鋼筋密集處下料口事前經(jīng)設(shè)計(jì)確認(rèn)后割開(kāi)鋼筋，洞口尺寸控制在300 mm×300 mm范圍，洞周邊應(yīng)用木方固定，防止下料軟管產(chǎn)生摩擦而破損。施工前應(yīng)重點(diǎn)落實(shí)分層澆筑的厚度、間隔時(shí)間、振搗點(diǎn)、振搗時(shí)間和振搗間距（不得大于500 mm），且應(yīng)有專人在各點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控并記錄。當(dāng)混凝土澆筑至頂部尚有700～1000 mm時(shí)應(yīng)暫停30 min，防止粉煤灰過(guò)渡上浮。上部混凝土振搗宜采取快振，不易過(guò)振，局部密集處可在模板外部進(jìn)行輔助振搗，每層分層間隔期應(yīng)進(jìn)行二次振搗。墻頂部混凝土澆筑振搗后應(yīng)加強(qiáng)抹壓找平工序，嚴(yán)控標(biāo)高及表面早起收縮，初凝階段宜在墻頂表面進(jìn)行鑿毛處理。振搗及下料時(shí)應(yīng)關(guān)注對(duì)構(gòu)件內(nèi)的線盒、數(shù)據(jù)線、管道、埋件等防沖擊破壞保護(hù)，澆筑時(shí)段宜選擇氣溫低時(shí)段或在23：00后進(jìn)行。

2.7 普通防輻射混凝土現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)質(zhì)量控制

防輻射混凝土終凝后，應(yīng)立即啟動(dòng)養(yǎng)護(hù)工作，對(duì)于夏季施工，前3 d著重點(diǎn)在升溫階段進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)，包括對(duì)模板側(cè)面、頂部養(yǎng)護(hù)頻次每2 h不少于1次；3 d后根據(jù)外部環(huán)境溫度及內(nèi)部溫度測(cè)試所計(jì)算的里表溫差判別確定保溫措施。必要時(shí)頂部可采用棉被、塑料膜、土工布等相結(jié)合的方法進(jìn)行。

高溫季節(jié)（35 ℃以上時(shí)）終凝后的混凝土宜在72 h后松動(dòng)模板螺栓進(jìn)行適當(dāng)散熱，并從頂部的模板縫處澆水保濕。拆模后宜對(duì)混凝土面層進(jìn)行薄膜保護(hù)，延緩因陽(yáng)光、風(fēng)力而產(chǎn)生的水分快速蒸發(fā)。

2.8 普通防輻射混凝土現(xiàn)場(chǎng)事后質(zhì)量控制

澆筑完成后，總包單位應(yīng)組織所有參與人員進(jìn)行澆筑期間的討論與總結(jié)，分析在混凝土進(jìn)場(chǎng)坍落度變化、運(yùn)輸、泵送、振搗期出現(xiàn)的問(wèn)題及問(wèn)題協(xié)調(diào)。分析問(wèn)題原因，找出問(wèn)題的癥結(jié)，提出對(duì)策及改進(jìn)措施。

應(yīng)組織監(jiān)理、業(yè)主、攪拌站、總包及相關(guān)專家對(duì)溫控、養(yǎng)護(hù)、原材料等關(guān)鍵因素進(jìn)行探討，為下期澆筑提供指導(dǎo)。

技術(shù)質(zhì)量部門(mén)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)總結(jié)、濕度、應(yīng)力測(cè)試、試件檢測(cè)結(jié)果及環(huán)境因素等進(jìn)行總結(jié)，并形成成果報(bào)告。技術(shù)質(zhì)量部門(mén)應(yīng)在拆模后對(duì)各部門(mén)進(jìn)行表面缺陷的觀測(cè)，包括裂縫、蜂窩、麻面、孔洞等情況，并制訂相對(duì)應(yīng)的修補(bǔ)方案。裂縫寬度及深度應(yīng)視為重要的觀察項(xiàng)目，墻體裂縫寬度小于等于0.2 mm、深度大于等于50 mm時(shí)采取特殊的修補(bǔ)措施。

3 結(jié)束語(yǔ)

質(zhì)子醫(yī)療項(xiàng)目中防輻射混凝土的施工質(zhì)量控制事關(guān)人民群眾的生命健康與安全。不容有任何嚴(yán)重質(zhì)量問(wèn)題。本文通過(guò)防輻射混凝土的試驗(yàn)研究與施工過(guò)程控制，總結(jié)出以下幾點(diǎn)關(guān)鍵因素：①防輻射混凝土配合比設(shè)計(jì)應(yīng)滿足其設(shè)計(jì)容重（混凝土濕密度），絕熱溫升控制指標(biāo)及要求；②原材料中的粗細(xì)骨料物理比例應(yīng)大于普通粗細(xì)骨料200 kg/m3；③高摻量粉煤灰（大于40%）應(yīng)注意與水泥、減水劑的相容性試驗(yàn)，且振搗方法正確，防止粉煤灰上??；④機(jī)制粗細(xì)骨料、水泥、外加劑、原材料的入倉(cāng)濕度，在高溫季節(jié)應(yīng)確保入模溫度不高于28 ℃（最高局部時(shí)段不高于30 ℃），絕熱溫升不應(yīng)高于40 ℃，機(jī)制砂中石粉含量不應(yīng)大于5%.

此外，應(yīng)建立可靠的溫控及應(yīng)力監(jiān)測(cè)措施，在里表溫差大于25 ℃時(shí)，應(yīng)按上述相關(guān)要求進(jìn)行。綜合以上因素，施工期間應(yīng)從“人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)”方面對(duì)各工序中的關(guān)鍵因素加以控制，嚴(yán)格按照各工序質(zhì)控要求施工，嚴(yán)密監(jiān)控混凝土生產(chǎn)過(guò)程中的容重、溫度及澆筑完成后的絕熱溫升監(jiān)控與適宜的養(yǎng)護(hù)，這對(duì)于提升防輻射混凝土全生命周期中的質(zhì)量具有積極的意義和指導(dǎo)價(jià)值。

［1］錢(qián)春春，何智海.混凝土體積穩(wěn)定性和抗裂性理論與技術(shù)［M］.南京：東南大學(xué)出版社，2016.

［2］黃國(guó)興，惠榮炎，王秀軍.混凝土徐變與收縮［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2012.

［3］朱效榮，趙志強(qiáng)，梁汝恒.混凝土工作性調(diào)整［M］.北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社，2016.

［4］楊文科.現(xiàn)代混凝土科學(xué)的問(wèn)題與研究［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2015.

［5］朱效榮.數(shù)字量化混凝土實(shí)用技術(shù)［M］.北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社，2016.

2095－6835（2018）18－0020－03

TU528

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.18.020

〔編輯：張思楠〕