臨淄區(qū)醫(yī)療中心直線加速器工程大體積混凝土配制與施工

齊文章，劉英偉，孫加磊，侯桂花，劉云濤

（1. 淄博市市立醫(yī)院，山東 淄博 255400 2. 淄博德豐混凝土有限公司，山東 淄博 255400）

1 工程概況

臨淄區(qū)醫(yī)療中心（臨淄區(qū)人民醫(yī)院新院區(qū)）一期工程，位于淄博市臨淄區(qū)，齊興路以北，淄河西路以西。包括門診樓、病房樓、傳染樓、地下車庫等，總建筑面積 233446m2。其中門診樓地下一層，地上五層，結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)，建筑高度25.35m，工程混凝土使用年限 50 年。本直線加速器工程位于該門診樓的地下部分。

注：加速器是一種是帶電粒子增加速度或動(dòng)能的裝置，用于放射醫(yī)學(xué)。而直線加速器通常是指利用高頻電磁場進(jìn)行加速，同時(shí)被加速粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡為直線的加速器。

本工程的直線加速器有三個(gè)獨(dú)立單元，要求每個(gè)單元的墻體、頂板及梁都能屏蔽射線，即達(dá)到防輻射要求。防輻射可以用鉛板，可以用硫酸鋇做骨料的重晶石混凝土，也可以用加大混凝土厚度的方法實(shí)現(xiàn)防輻射。本工程采用加大混凝土厚度的方法屏蔽輻射。該加速器單元高度 7.5m，梁板厚 1.7m，墻體厚度有 1.0m、1.55m、1.7m，最厚的墻達(dá)到 3.0m 厚?；炷翉?qiáng)度等級C35，按設(shè)計(jì)沒有后澆帶。總澆筑量約 2500m3，2 臺汽車泵泵送混凝土施工。

2 工程技術(shù)控制要點(diǎn)

本工程墻體、頂板和梁厚度超厚，不同于以往的大體積筏板基礎(chǔ)是一種水平結(jié)構(gòu)，本工程是高度 7.5m 的豎向結(jié)構(gòu)，溫度裂縫更難控制。而且，甲方和施工方擔(dān)心用冷卻水管給混凝土內(nèi)部通冷水，內(nèi)部溫差過大，對控制溫度裂縫不利，所以，該加速器工程不用冷卻水管。這樣，通過配合比控制混凝土水化熱的任務(wù)就加大了。同時(shí)，澆筑后混凝土的溫濕度養(yǎng)護(hù)和溫控措施也極為關(guān)鍵。這是該項(xiàng)目混凝土技術(shù)的難點(diǎn)、關(guān)鍵點(diǎn)。另外，該工程模板屬于高大模板支撐體系，若混凝土坍落度大、流動(dòng)性好，對側(cè)模支撐造成過大壓力；若混凝土坍落度小、流動(dòng)性差，墻體鋼筋又很密，對施工不利。所以恰到好處又穩(wěn)定的坍落度也是該項(xiàng)目混凝土控制的一個(gè)重點(diǎn)。還有，該工程作為澆筑后不允許有射線穿過的結(jié)構(gòu)，必須一次性整體澆筑，絕不允許施工冷縫出現(xiàn)，所以混凝土必須連續(xù)充足穩(wěn)定供應(yīng)。

3 原材料和混凝土配合比

依據(jù) GB 50496—2018《大體積混凝土施工標(biāo)準(zhǔn)》附錄 B 中混凝土絕熱溫升計(jì)算可知，采用礦粉與粉煤灰雙摻的水化熱調(diào)整系數(shù) K=K1+K2-1，無論如何都比單摻大摻量粉煤灰的調(diào)整系數(shù)高。所以我們放棄了礦粉，選擇用大摻量Ⅰ級粉煤灰配比，可以更好地減少水化熱，降低絕熱溫升。

粉煤灰和礦粉的水化熱調(diào)整系數(shù)見表 1。

表1 不同摻量摻合料水化熱調(diào)整系數(shù)

3.1 原材料選擇

（1）水泥：采用當(dāng)?shù)厮療彷^低、質(zhì)量穩(wěn)定的山東華銀水泥。28 天抗壓強(qiáng)度 51.6MPa，抗折強(qiáng)度8.5MPa，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量 26.8%。3 天水化熱 Q3為238kJ/kg，7 天水化熱 Q7為 280kJ/kg。

（2）粉煤灰：采用山東聊城電廠Ⅰ級粉煤灰，細(xì)度 5.0%，需水量比 93%，燒失量 4.7%，強(qiáng)度活性指數(shù)73%。

（3）砂：采用山東蒙陰水發(fā)集團(tuán)砂石廠生產(chǎn)的精品河砂，細(xì)度模數(shù) 3.0，含泥量 1.5%，級配良好，屬于Ⅱ區(qū)中砂。

（4）石子：采用山東青州 5～25mm 連續(xù)級配碎石，為非堿活性骨料，針片狀含量 5%，含泥量 0.5%，表觀密度 2700kg/m3。

（5）減水劑：淄博海景建材生產(chǎn)的高性能羧酸減水劑，含固量 25%，減水率 23%。

（6）膨脹纖維抗裂防水劑：為更好地控制裂縫，使用武漢三源特種建材生產(chǎn)的膨脹纖維抗裂防水劑SY-K，摻量 8%，水中 7 天限制膨脹率 0.04%。

3.2 配合比

為控制水化熱，避免溫度裂縫，該加速器大體積混凝土按 90 天強(qiáng)度驗(yàn)收。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，所選用的 C35 混凝土配合比見表 2。

表2 混凝土配合比 kg/m3

3.3 混凝土抗壓強(qiáng)度檢測

在混凝土澆筑全過程中取樣 15 批次。經(jīng)抗壓檢測各齡期所有批次平均強(qiáng)度見表 3。滿足該工程設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。

表3 混凝土抗壓強(qiáng)度

4 絕熱溫升計(jì)算

4.1 水泥水化熱 Q0

4.2 膠凝材料水化熱總量 Q

粉煤灰摻量 35%，水化熱調(diào)整系數(shù) K=0.875（插入法求得），則

4.3 C35 混凝土絕熱溫升

膠凝材料用量 W=370kg/m3，混凝土比熱容 C 取0.96kJ/(kg·℃)，混凝土質(zhì)量密度 ρ=2400kg/m3。

則絕熱溫升為：

T＜50℃，滿足 GB 50496—2018《大體積混凝土施工標(biāo)準(zhǔn)》要求。

除絕熱溫升外，還需要計(jì)算每天的溫升值，以指導(dǎo)施工后混凝土的養(yǎng)護(hù)和溫度控制措施。

本工程采用普通硅酸鹽水泥，修正系數(shù) λ=0.88，等效硅酸鹽水泥用量 We=λWC=0.88×240=211.2(kg)

加速器混凝土澆筑時(shí)間是在冬季，氣溫較低（2～10℃），但還不需要使用防凍劑。混凝土入模溫度經(jīng)測量為 15℃。

水化熱調(diào)整系數(shù) K = 0.875，則

由計(jì)算可知，溫升集中在第 1、第 2、第 3 天，此時(shí)應(yīng)格外加強(qiáng)測溫及養(yǎng)護(hù)。

5 生產(chǎn)、運(yùn)輸及施工

（1）專用砂、石各 2500 噸，提前備好，單獨(dú)存放。霧霾預(yù)警停產(chǎn)也不怕沒原料；水泥、Ⅰ級粉煤灰、外加劑提前滿倉，滿載的粉料車廠內(nèi)等待，隨用隨進(jìn)。生產(chǎn)設(shè)備提前檢修、保養(yǎng)。備用一條生產(chǎn)線，保證了混凝土生產(chǎn)連續(xù)進(jìn)行。

（2）所需攪拌車輛及泵車提前保養(yǎng)，并有備用車輛替補(bǔ)，路線提前規(guī)劃并與交警提前溝通，排除障礙，保證了運(yùn)輸及泵送連續(xù)不間斷。

（3）安排人員 24 小時(shí)現(xiàn)場值班，與中控室及時(shí)溝通，保證了混凝土現(xiàn)場坍落度穩(wěn)定在 (160±20)mm，既滿足泵送及施工要求，也未對模板造成過大壓力，和易性亦滿足工作性能要求。

（4）攪拌車隨車攜帶與配比相同品種外加劑，現(xiàn)場調(diào)整坍落度時(shí)，攪拌車輛快速攪拌大于 120s。

（5）三天兩夜，2500m3混凝土整個(gè)澆筑過程未斷料、未退料、未堵泵，與施工方配合非常默契。

（6）澆筑順序由中間向兩側(cè)對稱擴(kuò)展，避免對支撐架體產(chǎn)生水平動(dòng)向荷載。在混凝土澆筑過程中施工方安排了專人監(jiān)護(hù)，加強(qiáng)對支撐體系變形監(jiān)測。

（7）混凝土澆筑分段分層進(jìn)行，每層厚度400mm。

（8）為充分散發(fā)混凝土的水化熱適當(dāng)延長澆筑時(shí)間，在混凝土初凝前形成閉環(huán)即可。

（9）為防止混凝土內(nèi)外溫差過大，本工程內(nèi)墻、外墻、頂板、模板次楞方木之間的縫隙全部采用 80mm厚保溫板塞填充實(shí)，混凝土表面覆蓋薄膜加棉被加毛氈的方式進(jìn)行保溫。

（10）加速器治療室內(nèi)由于頂板支撐過于密集，后期人員無法進(jìn)入，所以將治療室門口用毛氈封堵，使室內(nèi)保持較高溫度，以降低混凝土表面與大氣溫差。

6 施工總結(jié)

本工程大體積 C35（90 天驗(yàn)收）混凝土滿足質(zhì)量要求，順利完成澆筑，施工后沒有發(fā)現(xiàn)可見裂縫，通過了相關(guān)部門的質(zhì)量驗(yàn)收?？偨Y(jié)出如下結(jié)論：

（1）大體積混凝土施工前應(yīng)選用水化熱低的原材料和配合比，把絕熱溫升的理論值降到最低。選用大摻量優(yōu)質(zhì)粉煤灰是一種較好的方式，對控制溫度裂縫有利。

（2）采用從中間向兩側(cè)擴(kuò)展的澆筑順序，合理穩(wěn)定的混凝土現(xiàn)場坍落度，可減少對支撐架體產(chǎn)生水平方向動(dòng)載，保證高大模板支撐體系施工的順利進(jìn)行。

（3）對豎向大體積混凝土結(jié)構(gòu)除表面保溫保濕覆蓋，對內(nèi)部中空的結(jié)構(gòu)也可用毛氈封堵入口的方法，減少混凝土內(nèi)外溫差，控制裂縫。