醫(yī)院直線加速器室防輻射混凝土施工技術(shù)研究

武微

摘? 要：因醫(yī)院大型直線加速器室對結(jié)構(gòu)的防輻射性能具有嚴(yán)格要求，施工中往往需要采取特殊處理措施。結(jié)合某醫(yī)院工程，本文分別從防輻射混凝土優(yōu)化配制工藝、高大模板支撐體系和孔洞預(yù)留結(jié)構(gòu)等三方面開展系統(tǒng)研究。研究結(jié)果表明，采用配比優(yōu)化后的重晶石防輻射纖維混凝土，其28d標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度可達(dá)到38.9MPa;當(dāng)梁側(cè)立桿距梁側(cè)的間距過大時(shí)，采用本文加固方法可有效提高支模體系的穩(wěn)定性;采用迷路式孔洞預(yù)留結(jié)構(gòu)，可有效提高薄弱部位的防輻射能力。

關(guān)鍵詞：直線加速器? 防輻射混凝土? 模板? 孔洞預(yù)留結(jié)構(gòu)

中圖分類號：TU755 ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2021）04（c）-0043-04

Research on Construction Technology of Radiation-Proof Concrete in Hospital Linear Accelerator Room

WU Wei

（China Railway NO.3 Engineering Group Construction and Installation Engineering Co.， Ltd.， Taiyuan， Shanxi Province， 030006? China）

Abstract： Because of the strict requirements of radiation resistance of the structure in the large linear accelerator room， special measures are often needed in the construction. Combined with a hospital project， this paper studies the optimization of radiation proof concrete preparation technology， high formwork support system and hole reservation structure. The results show that the standard compressive strength of the reinforced concrete with the optimized ratio can reach 38.9mpa for 28d; When the distance between the vertical bar and the side of the beam is too large， the stability of the formwork supporting system can be improved by using the reinforcement method in this paper; The labyrinth hole reservation structure can effectively improve the radiation resistance of the weak parts.

Key Words： Linear accelerator; Radiation-proof concrete; Formwork; Hole reservation structure

為了防止輻射泄露對周邊環(huán)境造成危害，醫(yī)院、核電站等建筑物對結(jié)構(gòu)防輻射性具有嚴(yán)格要求。作為良好的防輻射材料，防輻射混凝土的配制工藝和施工技術(shù)一直備受關(guān)注，比如不同骨料（重晶石、鉛鋅尾礦等）的防輻射混凝土配制及其屏蔽性能研究[1-6]。同時(shí)，考慮防輻射混凝土的密度較大，其支模體系穩(wěn)定性要求比普通混凝土更嚴(yán)格[7]。此外，對于穿墻結(jié)構(gòu)、特殊拐角等薄弱部位，需要考慮如何提高其防輻射性能[8-10]。

結(jié)合某醫(yī)院直線加速器室工程，本文分別從防輻射混凝土優(yōu)化配制工藝、高大模板支撐體系和孔洞預(yù)留結(jié)構(gòu)等三方面開展系統(tǒng)研究，以期可以有效保障建筑結(jié)構(gòu)的整體防輻射能力，為今后類似工程提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。

1? 工程概況

朔州市大醫(yī)院建設(shè)工程位于長寧街以南，其中門診綜合樓直線加速器建筑面積578.67m?，建筑高度6.3m，采用平板式筏板基礎(chǔ)。圖1和圖2分別為該直線加速度器室的墻體平面示意圖和效果圖。

2? 防輻射混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)

對于直線加速度器結(jié)構(gòu)，由于特殊要求，往往采用容重較大，對γ射線、X射線或中子輻射具有屏蔽能力，不易被放射線穿透的防輻射混凝土。本工程采用設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級為C30、表觀密度不低于3200kg/m3的重晶石防輻射纖維混凝土，主要原材料包括水泥、礦渣微粉、Ⅱ級粉煤灰混合構(gòu)成的雙摻合料、緩凝高效減水劑、粒徑5～20mm的重晶石粗骨料、粒徑0.1～5mm的重晶石砂細(xì)骨料、高性能聚丙烯纖維。

由于防輻射混凝土的屏蔽效果與其密度有關(guān)，在配合比設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮混凝土的表觀密度和密實(shí)程度。本工程采用表1所列的材料用量作為每立方米防輻射混凝土的基準(zhǔn)配比，并在保持用水量不變的基礎(chǔ)上調(diào)整水灰比和砂率，從而改變防輻射混凝土容重和強(qiáng)度特性。如表2所示，通過多次試配以及標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度試驗(yàn)檢測后，結(jié)果表明，采用重晶石防輻射纖維混凝土，其和易性、強(qiáng)度和容重等指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求。

3? 防輻射混凝土支模關(guān)鍵技術(shù)

由于防輻射混凝土的密度、結(jié)構(gòu)厚度比普通混凝土大，其模板工程往往為高大模板。本工程采用組合式雙層膠合模板和承插型盤扣式鋼管支撐體系，經(jīng)強(qiáng)度、撓度和整體穩(wěn)定性驗(yàn)算，該支模體系具有足夠的承載能力、剛度和穩(wěn)定性。表3為新澆混凝土板板厚為2600mm時(shí)的盤扣式鋼管支撐體系參數(shù)。

由于直線加速度期器的特殊構(gòu)造，在支模施工時(shí)經(jīng)常遇到特殊情況，比如梁側(cè)立桿距梁側(cè)的間距過大情況。如圖3所示，加固方法可分為兩類情況：當(dāng)梁高較小時(shí)，采用在梁底支模架的木方主楞上增設(shè)方木立柱的方法，同時(shí)將方木立桿的上中下部位與梁底木方主楞和板底木方次楞通過釘子和木條固定;相反，當(dāng)梁高較大時(shí)，采用在梁側(cè)板邊增設(shè)鋼管立桿+U型頂托的方法，其中鋼管立桿的底端與梁底型鋼主楞的連接方式可選擇直接焊接或套接小號接頭鋼管的形式。

4? 迷路式孔洞預(yù)留結(jié)構(gòu)

本工程對于結(jié)構(gòu)的防輻射性能要求較高，然而施工過程中不可避免存在穿墻套管、結(jié)構(gòu)預(yù)留孔洞等薄弱部位，因此需要對其采取特殊的處理措施?？紤]到射線的直線傳播特性，本工程采用了如圖4所示的幾種迷路式孔洞預(yù)留結(jié)構(gòu)，以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體防輻射能力。其中，預(yù)留孔洞整體呈現(xiàn)折線形式，采用厚鋼板焊成的套管預(yù)先埋入混凝土中。最后采用灌入密度更大的防輻射材料來密封預(yù)留孔洞，彌補(bǔ)因穿墻孔洞減弱防護(hù)層有效厚度而對防輻射性能的影響。

5? 結(jié)語

結(jié)合某醫(yī)院直線加速器室工程，本文分別從防輻射混凝土優(yōu)化配制工藝、支撐體系和孔洞預(yù)留結(jié)構(gòu)等三方面開展研究，采用配比優(yōu)化后的重晶石防輻射纖維混凝土，在滿足表觀密度的基礎(chǔ)上可有效提高其抗壓強(qiáng)度;當(dāng)梁側(cè)立桿距梁側(cè)的間距過大時(shí)，采用增設(shè)方木立柱或鋼管立桿+U型頂托的方法，可有效提高支模體系的穩(wěn)定性;采用3種不同形式的迷路式孔洞預(yù)留結(jié)構(gòu)，可有效提高薄弱部位的防輻射能力。

參考文獻(xiàn)

[1] Wang J， Li G， D Meng. Evaluation of the performance of peridotite aggregates for radiation shielding concrete[J].Annals of Nuclear Energy， 2014， 71：436-439.

[2] Kubissa W， Glinicki M A. Influence of internal relative humidity and mix design of radiation shielding concrete on air permeability index[J]. Construction and Building Materials， 2017， 147（30）：352-361.

[3] 郭文強(qiáng)，石建軍，曾帥，等.不同骨料防輻射混凝土屏蔽性能試驗(yàn)[J].混凝土，2016（8）：84-86.

[4] 佘子盈.重晶石防輻射混凝土設(shè)計(jì)及性能研究[J].混凝土，2013（1）：156-158.

[5] 吳慶文，陳西子，陳艷蕾，等.鉛鋅尾礦制備防輻射混凝土的實(shí)驗(yàn)研究[J].陶瓷學(xué)報(bào)，2018，39（6）：769-775.

[6] 權(quán)偉博，麻鵬飛.大體積防輻射混凝土的試驗(yàn)研究及工程應(yīng)用[J].新型建筑材料，2019，46（1）：29-32，61.

[7] 林世嘉.防輻射混凝土結(jié)構(gòu)中的模板加固技術(shù)分析[J].江西建材，2021（3）：204-205.

[8] 陸軍.大截面防輻射鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2008（23）：97-98.

[9] 周曉東.大體積防輻射混凝土工程施工技術(shù)[J].建筑，2019（14）：76-77.

[10] 高斌，粟順發(fā)，李在林.某核電站工程防輻射混凝土施工技術(shù)[J].施工技術(shù)，2013，42（4）：28-30，63.