地下涂層防氡工程施工技術(shù)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)

胡 豪，鄧躍全，楊 威 ，賈 彬，張 輝 （.西南科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院， 四川 綿陽(yáng) 600；.微納米顆粒應(yīng)用研究科技國(guó)際合作實(shí)驗(yàn)室， 四川 綿陽(yáng) 600）

氡是一種放射性惰性氣體，無(wú)色無(wú)味，由于氡衰變時(shí)產(chǎn)生的 α 粒子和 β 粒子在人體長(zhǎng)期照射，可在人的呼吸系統(tǒng)造成輻射損傷，會(huì)導(dǎo)致人體呼吸系統(tǒng)疾病[1-2]。國(guó)際癌癥研究中心（IARC）將氡列為第一類(lèi)致癌物質(zhì)，世界衛(wèi)生組織（WHO）表明氡是 19 種主要致癌物質(zhì)之一，德國(guó)、中國(guó)、美國(guó)、瑞典、荷蘭等多個(gè)國(guó)家已將氡列為最危險(xiǎn)的致癌因子之一，氡也是除吸煙外誘發(fā)肺癌的主要因素。除了誘發(fā)肺癌之外，氡還會(huì)引起白血病、不育不孕 、胎兒畸形、智力下降、精神不振等后果[3-5]，國(guó)防、人防、民用地下工程由于深入地下，密閉性好、通風(fēng)能力差，巖石、土壤、地下水等釋放出的氡更易積累，達(dá)到很高的濃度，帶來(lái)嚴(yán)重的氡輻射污染，給長(zhǎng)期處于地下工作狀態(tài)的廣大指戰(zhàn)員帶來(lái)嚴(yán)重的健康危害。具體包括以下幾點(diǎn)。① 氡濃度高，一般數(shù)千，甚至上 10 萬(wàn) Bq/m3，某戰(zhàn)區(qū)地下工程經(jīng)過(guò)一年的檢測(cè)，氡濃度范圍為 39～17 169 Bq/m3，平均氡濃度為 2 702 Bq/m3，為美國(guó)居室控制標(biāo)準(zhǔn)的 18 倍。② 密閉不透氣，要求材料的揮發(fā)性有機(jī)物含量極低。③ 基面混凝土層易潮濕、開(kāi)裂，導(dǎo)致涂膜易破損而影響使用壽命和效果。④ 濕熱地區(qū)地下工程潮濕、易長(zhǎng)霉而破壞涂膜。⑤ 使用壽命和維修要求涂膜有高的耐候性，長(zhǎng)使用壽命，易于維修。GBZ 116—2002《地下建筑氡及其子體控制標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定，已用地下建筑的行動(dòng)水平為 400 Bq/m3，待建地下建筑的設(shè)計(jì)水平不得高于 200 Bq/m3。目前，對(duì)于地下工程氡污染的治理方法[6-8]有以下幾種。① 通風(fēng)排氡法，這是傳統(tǒng)的方法，也是現(xiàn)行方法，一般的地下工程均有設(shè)計(jì)，但是運(yùn)行維修費(fèi)用高吊，是一種治標(biāo)方法，實(shí)際效果并不理想。② 空氣凈化機(jī)法。南方戰(zhàn)區(qū)試驗(yàn)過(guò)此方法，在一個(gè)獨(dú)立房間中連續(xù)運(yùn)行能達(dá)到 70% 左右的去除率，但不能阻擋海量的氡進(jìn)入房間，吸附劑需頻繁更換且吸附飽和需檢測(cè)，因此用戶很難判斷，噪聲大，電耗大，每間都要一臺(tái)機(jī)器，運(yùn)行費(fèi)用高，實(shí)際使用亦在試用階段。③ 防氡涂層屏蔽方法，采用致密的涂膜將氡氣隔絕于墻體內(nèi)，讓其自動(dòng)衰變成無(wú)揮發(fā)性的鉛同位素而無(wú)害化（氡的半衰期平均為 3.825 d）。

涂層屏蔽的方法隔絕了氡氣進(jìn)入工作區(qū)的通道，讓其自行衰變，是一種治本的方法。氡屏蔽率高，施工完成后無(wú)需再耗電，可起到很好的裝飾美化效果。維修方便，使用壽命可達(dá) 10 a 以上，是地下工程氡屏蔽的優(yōu)選方法。氡屏蔽涂層材料分為兩種。一種是防氡涂料，使用時(shí)用抗裂砂漿處理好基面，再進(jìn)行涂料涂裝。這種施工工藝需要 10多道施工才能完成，地下工程干燥速度又慢，造成了施工工期長(zhǎng)。另一種材料是裝配式集成化生產(chǎn)技術(shù)，在工廠自動(dòng)化生產(chǎn)線完成砂漿、涂層等 10 多道工序的集成生產(chǎn)。在地面車(chē)間完成生產(chǎn)和產(chǎn)品的成活，軍民用戶只需用粘接砂漿貼于工程基面，用密封材料勾縫即可，大幅提高了施工速度和工程進(jìn)度。本文提出一種地下涂層防氡工程施工技術(shù)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)，設(shè)計(jì)了“檢測(cè)-診斷-治理”一體化模式、防氡涂料和集成板的施工方法以及氡屏蔽效率的測(cè)試方法，進(jìn)行了應(yīng)用效果試驗(yàn)。

1 “檢測(cè)-診斷-治理”一體化模式

在地下防氡治理方面，設(shè)計(jì)了一種 “檢測(cè)-診斷-治理”一體化模式。通過(guò)工程應(yīng)用試驗(yàn)，獲得了大量工程應(yīng)用數(shù)據(jù)及污染物水平與涂層厚度的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，并形成了解決方案。用戶工程一經(jīng)檢測(cè)，數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)庫(kù)，就會(huì)出現(xiàn)解決方案，即“檢測(cè)-診斷-治理”一體化模式。

（1）對(duì)治理對(duì)象氡污染狀況，按有關(guān)室內(nèi)氡污染檢測(cè)國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)程序進(jìn)行檢測(cè)，明確氡污染物狀況和劑量水平。

（2）設(shè)計(jì)治理方案、施工材料和工藝。涂刷遍數(shù)根據(jù)氡濃度值確定，涂刷 1 遍氡，屏蔽率在 40%～50%，據(jù)此計(jì)算涂刷所需遍數(shù)，并用儀器測(cè)定屏蔽效果，加以確認(rèn)。

（3）治理工程指標(biāo)及治理效果檢測(cè)。按診斷和治理效果檢測(cè)方法檢測(cè)污染治理效果。

（4）修補(bǔ)和完善。未達(dá)到要求的地方進(jìn)行完善和修補(bǔ)工作，根據(jù)裝飾效果和功能性能檢測(cè)結(jié)果，對(duì)未達(dá)到要求的地方進(jìn)行完善和修補(bǔ)工作。

（5）后期維護(hù)說(shuō)明和跟蹤服務(wù)。采用電話回訪或者實(shí)地進(jìn)行跟蹤服務(wù)，根據(jù)實(shí)際情況和用戶要求，開(kāi)展維修服務(wù)。

2 防氡涂料施工方法

2.1 材料體系及指標(biāo)要求

地下防氡工程墻面和地面材料體系示意圖如圖 1 和 2所示。

圖1 地下工程墻面材料體系示意圖

圖 2 地下工程地面材料體系示意圖

2.1.1 抗?jié)B抗裂材料

（1）作用。① 抗?jié)B水、防開(kāi)裂、保護(hù)主體防氡層材料，延長(zhǎng)使用壽命。② 填補(bǔ)空隙、縫隙和凹陷，找平墻面和地面。

（2）性能指標(biāo)。① 強(qiáng)度：抗折強(qiáng)度 7 d＞5 MPa，28 d＞7 MPa，抗壓強(qiáng)度 7 d＞22 MPa，28 d＞42.5 MPa。②線膨脹率：1 d ＞0.05%，7 d ＞0.10 %，28 d＜0.60%。

（3）執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。GB/T 200－2017《中熱硅酸鹽水泥、低熱硅酸鹽水泥》。

2.1.2 無(wú)機(jī)耐磨地坪材料

（1）作用。① 耐磨地坪，保護(hù)主體防氡層材料，延長(zhǎng)使用壽命。② 抗?jié)B水、防開(kāi)裂。③ 裝飾地面。

（2）性能指標(biāo)。① 28 d 干縮率 ≤ 0.10%。② 磨損量≤3.6 kg/m2。

（3）執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。GB/T 13693—2017《道路硅酸鹽水泥》。

2.1.3 水性環(huán)氧地坪材料

（1）作用。保護(hù)防氡涂層不被磨損破壞，延長(zhǎng)使用壽命。

（2）性能指標(biāo)。符合 JC/T 1015—2006《環(huán)氧樹(shù)脂地面涂層材料》的要求。

2.1.4 裝飾涂料

（1）作用。① 保護(hù)高性能防氡涂料層不受磨損。② 裝飾墻面。

（2）性能指標(biāo)。① 基本性能符合 GB/T 9756—2018《合成樹(shù)脂乳液內(nèi)墻涂料》的要求。② VOC 和有毒重金屬含量符合 HJ/T 201—2005《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求 水性涂料》的要求。

2.1.5 防氡涂料

（1）作用。屏蔽地下工程中氡的主體材料。

（2）性能指標(biāo)。① 基本性能符合 GB/T 9756—2018 的要求。② 氡的屏蔽率符合施工設(shè)計(jì)要求。③ VOC和有毒重金屬含量符合 HJ/T 201—2005 的要求。④ 抗細(xì)菌性能（金黃色葡萄球菌、大腸埃希氏菌）符合 HG/T 3950—2007《抗菌涂料》的要求。⑤ 難燃性符合 GB/T 8625—2005《建筑材料難燃性試驗(yàn)方法》規(guī)定的難燃要求。

2.2 施工工藝

墻面施工工藝為墻面清補(bǔ)→抗裂砂漿→封閉底漆→防氡涂料→裝飾面涂。地面施工工藝為抗裂砂漿→防氡涂料→耐磨地坪，具體施工方法如下所示。

（1）墻面清補(bǔ)。清理墻面堅(jiān)硬物體，并用水泥填充墻體和窗戶四周中存有的裂縫。

（2）抗裂砂漿的施工。取干粉抗裂砂漿，加適量水，攪勻至適合施工的狀態(tài)，用批涂方式清補(bǔ)找平基面，干燥至含水率 ＜ 10%（可憑砂漿層顏色等經(jīng)驗(yàn)判斷其干燥程度）才能進(jìn)行下一階段施工。

（3）防氡封閉底漆的施工。采用刷涂或者滾涂方式施涂于基面，盡量讓基面吃進(jìn)底漆，反復(fù)涂刷，一次施工完成，底漆不用加水稀釋?zhuān)苯油克?，自然干?1 d 左右，可進(jìn)行下一階段的施工。

（4）防氡涂料的施工。攪勻后采用涂刷方式施工，不用加水稀釋?zhuān)苯油克⒎离蓖苛?，每一遍需要自然干?1～2 d 后才能進(jìn)入下一遍施工，根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定施工遍數(shù)。

（5）墻面裝飾面漆的施工。用前加一定量的水稀釋?zhuān)瑪噭蚝蟛捎脻L涂或者刷涂的方式施工。

（6）耐磨地坪的施工一般采用耐磨砂漿或水性環(huán)氧樹(shù)脂地面涂層材料對(duì)耐磨層施工。耐磨地坪砂漿的施工為加適量的水于耐磨砂漿中，攪拌至適合施工的狀態(tài)，將其均勻撒布在防氡涂料層上，抹平、拋光，待干燥成膜后即可投入使用。水性環(huán)氧地坪的施工為按環(huán)氧地坪涂料施工方法進(jìn)行施工，待干燥成膜后即可投入使用。

3 防氡集成板施工方法

3.1 材料體系及指標(biāo)要求

通過(guò)集成化生產(chǎn)的方法，將防氡砂漿、防氡涂層在地面環(huán)境中進(jìn)行工廠化生產(chǎn)集成，獲得防氡集成板材料，分柔性和非柔性兩種型號(hào)，柔性的可用于弧形和圓形基面，也可用于平面和地面基面，非柔性的用于平面和地面基面，如圖 3和圖 4 所示。

圖 3 柔性防氡集成板

（1）柔性防氡集成板技術(shù)指標(biāo)達(dá)到 JG/T 311—2011《柔性飾面磚》要求。即拉伸強(qiáng)度≥0.30 MPa， 柔韌性達(dá)到 Φ 200 mm 圓柱彎曲、無(wú)裂紋，漆面平整度＜2 mm。非柔性防氡集成板技術(shù)指標(biāo)達(dá)到 JC/T 564.1—2018《纖維增強(qiáng)硅酸鈣板》的要求，防氡涂料的性能指標(biāo)與 2.1.5 所述一致，防氡率符合施工設(shè)計(jì)要求。

（2）黏結(jié)砂漿。符合 JC/T 547—2005《陶瓷墻地磚膠粘劑》的要求。

（3）水性密封膠。硅酮類(lèi)水性密封膠，符合 GB/T 14683—2017《硅酮和改性硅酮建筑密封膠》的要求。

3.2 施工工藝

（1）清理基面，去除朽爛地方物質(zhì)，打掃塵土，完成準(zhǔn)備工作。

（2）使用黏結(jié)砂漿，按一般的粘貼墻地磚的方法將集成板粘貼于基面。按一般施工方法留板縫，趁濕清理干凈板縫邊緣砂漿物質(zhì)，留 2～5 mm 高空隙，備施工板縫密封膠用。

（3）待砂漿干硬后，在涂縫處涂抹水性密封膠，1 d后密封膠干透，即可投入使用。

4 地下工程防氡效率測(cè)試方法

4.1 室內(nèi)氡測(cè)定

開(kāi)啟氡測(cè)定儀，設(shè)計(jì)連續(xù)測(cè)定參數(shù)，按儀器使用說(shuō)明測(cè)定。每 2 h 出一個(gè)數(shù)據(jù)，采用記錄或者打印方式采集數(shù)據(jù)。

4.2 室內(nèi)空氣氡診斷和治理效果檢測(cè)

診斷和治理效果檢測(cè)要求治理前后氡濃度的測(cè)定必須在相同測(cè)定條件下進(jìn)行測(cè)定，隨后進(jìn)行比較，計(jì)算出氡屏蔽率，明確治理后的氡釋放值，具體步驟如下。

（1）檢測(cè)點(diǎn)位和目標(biāo)房的確定。以地下坑道入口計(jì)算，每 100 m 間隔設(shè)置一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)或者目標(biāo)房，作為檢測(cè)和工程質(zhì)控檢測(cè)點(diǎn)。施工前、施工過(guò)程中、施工結(jié)束后定期連續(xù)檢測(cè)，記錄打印原始數(shù)據(jù)，計(jì)算氡屏蔽率，判斷工程效果。

（2）目標(biāo)房的密封。針對(duì)目標(biāo)房間，首先完成窗戶和門(mén)的裝配，窗戶和門(mén)要達(dá)到一定的密封度，不留明顯縫隙。若密封不好，應(yīng)采用貼塑料膠帶方式密封縫隙，房?jī)?nèi)電線、水管，排風(fēng)空洞要完成相應(yīng)的設(shè)備安裝，達(dá)到密封的效果，如未完成則用砂漿密封，完成封閉。

（3）密封時(shí)間。密封時(shí)間到后，打開(kāi)目標(biāo)房，進(jìn)入房間，調(diào)試好測(cè)氡儀，開(kāi)始計(jì)時(shí)測(cè)定。診斷和治理效果檢測(cè)密封檢測(cè)時(shí)間都為 1 個(gè)晝夜，關(guān)上房門(mén)，按氡測(cè)定程序進(jìn)行測(cè)定。

（4）治理效果評(píng)判。比較治理前后檢測(cè)點(diǎn)位或者目標(biāo)房氡濃度C0和C，可直觀判斷，按公式（1）計(jì)算氡屏蔽率。

5 工程應(yīng)用試驗(yàn)

防氡涂層材料在某軍區(qū)地下工程中應(yīng)用試驗(yàn)表明，當(dāng)涂刷 7～9 遍防氡涂料、厚度達(dá)到 2.0 mm 時(shí)，氡屏蔽率 95%以上。在某別墅區(qū)應(yīng)用時(shí)，當(dāng)涂刷厚度為 0.8 mm 左右時(shí)，氡屏蔽率可達(dá)到 93.4%，試驗(yàn)房涂刷 7 遍，厚度約 1.5～1.7 mm，氡屏蔽率 95.0%～99.0%。防氡集成板材料成功應(yīng)用于南方戰(zhàn)區(qū)某重點(diǎn)國(guó)防地下工程，防氡率達(dá)到 95.0%，治理效果顯著。

6 結(jié) 語(yǔ)

針對(duì)地下工程氡防護(hù)的問(wèn)題，提出一種地下涂層防氡工程施工技術(shù)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)的方法，設(shè)計(jì)了“檢測(cè)-診斷-治理”一體化模式、防氡涂料和集成板的施工方法以及氡屏蔽率的測(cè)試方法，并對(duì)工程應(yīng)用試驗(yàn)進(jìn)行效果評(píng)價(jià)。這一套方法對(duì)消除地下工程氡的污染，保證地下工程內(nèi)部的空氣質(zhì)量，對(duì)國(guó)防、人防及需要防氡治理的工程均有應(yīng)用價(jià)值?？蓮V泛應(yīng)用于氡污染嚴(yán)重的建筑場(chǎng)所，可以改善人們的工作、居住環(huán)境，保障人們的身心健康，特別是對(duì)保障指戰(zhàn)員身體健康有重要意義。