重晶石防辐射混凝土的施工.pdf

2 0 1 1 年第 2期 2月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA C0NCRETE AND CEMENT PR0DUCTS 2 O1 1 N0 2 Fe b r u a r y 重晶石防辐射混凝土的施工 刘 桐 ， 刘友 忠 ， 徐风广 ， 孙 梅 ( 1 盐 城工学 院土木 工程 学 院 ， 2 2 4 0 5 1 ； 2 江苏 国丰建 设集 团有 限公 司 ， 盐城 2 2 4 0 0 2 ) 摘要 ： 结合 实际工程 介绍 了直线加速 器机房工程重晶石混凝 土原材料 的选择及 重晶石混凝 土施工 配合 比设 计 。 为 防止 重 晶石 防 辐 射 大 体积 混凝 土产 生裂 缝 在 施 工 过 程 中采取 了适 当的技 术措 施 及 跟 踪 测 温 信 息化 施 工 的保 温养护。 实践证 明， 所采取 的措施是可靠有效的。 关键 词 ： 重 晶石 混 凝 土 ； 防辐 射 ； 配合 比 ； 施 工 ； 裂 缝 Ab s t r a c t ： C o mb i n i n g wi t h p r a c t i c a l e n g i n e e rin g ，ma t e r i a l s e l e c t i o n s o f b a r i t e c o n c r e t e i n l i n e a r a c c e l e r a t o r ma c h i n e r o o m p r o j e c t a n d m i x p r o p o r t i o n d e s i g n o f b a ri t e c o n c r e t e c o n s t r u c t i o n a r e i n t r o d u c e d T o p r e v e n t c r a c k s o f b a r i t e r a di a t i o n-r e s i s t a n t ma s s c o n c r e t e ，d urin g t h e c o ns t r uc t i o n pr o c e s s ，p r o p e r t e c hn o l o g i c a l me a s u r e s a nd i n s u l a t e d a nd c ur i n g t e c h n i q u e s o f i n f o r ma t i o n a l c o n s t ruc t i o n f o r t r a c k i n g a n d t e mp e r a t u r e t e s t i n g a r e a d o p t e d As a r e s u l t ，t h e a d o p t i n g me a s u r e s a r e r e l i a b l e a nd e f f e c t i v e Ke y wor ds： Ba rit e c o nc r e t e ；Ra d i a t i o n r e s i s t a n t ；Mi x pr o p o rti o n ；Co ns t ru c t i on ；Cr a c ks 中 图分 类 号 ： TU5 2 8 文 献 标识 码 ： B 文 章 编 号 ： 1 0 0 0 4 6 3 7( 2 0 1 1) O 2 6 6 一 O 3 1 工 程概况 江 苏 沭 阳县 某 医 院医 技 楼 医 用 直 线 加 速 器 机 房位 于该 院 医技楼 地下 一层 ，其 平面 与剖 面如 图 1 所示 。为有 效保 证 医护及 周 围人 员 的健 康 ， 机 房 主 射线 方 向混凝 土 屋面板 厚 2 5 0 m， 墙 厚 2 1 m， 副射 线 方 向混凝 土屋 面板厚 1 8 m， 墙 厚 1 2 m。直线 加速 器 机房顶板 、 侧墙及与其相连的框架柱均采用 C 3 5重 晶石混凝土浇筑 ， 其容重不小于 3 2 0 0 k m ， 混凝土 不得 出现 可见裂 缝 。施 工过程 中混凝 土 中心与表 层 温 差应 控制 在 2 5 以 内 ， 以防止 混凝 土 内外 温差 过 大 产生 有 害裂缝 ； 墙 板 与顶 板结 构混 凝 土要 求 一 次 浇 筑成 型 ，在加 速器 正式 使 用前 应 进行 射 线监 测 ， 验收合格后方可投入使用。 2 C 3 5 重 晶石 防辐 射混 凝土 的配合 比设计 2 1 原材料 0 0 0 0 水泥 ： P 0 4 2 5级普通硅酸盐水泥 ，初凝时间 1 6 7 mi n ，终凝 时 间 2 6 9 m i n 。 3 d抗 折 强度 5 7 MP a ， 3 d 抗 压强 度 2 5 3 MP a 比表面 积 3 4 5 mT k g ，标 准稠 度 2 6 9 。 重 晶石砂 ： 江苏 赣榆 产 ， 含 泥量 0 1 ， 泥块 含量 0 1 ， 细度模 数 2 9 ， 粒 径 0 1 5 5 ram， 1 I 区级 配 区。 重晶碎石 ： 江苏赣榆产 ， 含泥量 0 3 ， 泥块含量 0 1 ， 压碎值 3 5 3 ， 粒径 5 2 0 m m， 累计筛余量见 表 1 表 1 重晶碎石累计筛余量 外加剂 ： 新沂产 F M一 4早强防冻剂 ， 砂浆减水率 1 7 _ 2 ， 密度 1 1 8 3 g ml ， 含 固量 3 4 7 ， p H值 8 4 。 粉煤 灰 ： 邳 州 产 I级 粉 煤 灰 ， 烧 失 量 图 1 加 速 器 房平 面 与剖 面 图 一 6 6 3 2 细度 8 5 ， 需水 量 比 9 4 。 水 ： 自来水 。 2 2 施 工配合 比 本工程使用泵车连续输送混凝土 ， 坍 落度 1 4 0 1 6 0 m m， 现场施工配合 比见表 2 。 3顶 板模板 支架 施工 由于 本 工 程 模 板 支 架 支 设 结 构 构 件 主 射线 方 向混凝 土 顶板 厚 2 5 0 m，施 工活 荷 载 与恒 荷 载较 大 ， 属 于重 载 支模 。通过 刘桐 ， 刘友忠 ， 徐风广， 等 重晶石防辐射混凝土的施工 专家论证会 ， 最终采用 了满堂扣件式顶部水平钢管 排架支模支撑体系和混凝土整体 浇筑 的施工方案 。 模板支架经严格设计计算 支架断面图见图 2 。 钢 垫板 地 下室 底板 图 2 加速器房 2 5 0 m厚模板支架断面图 4混凝 土 的运 输与 浇筑 4 1 运 输 采用商品混凝土。由于重 晶石防辐射混凝土的 密度大 ， 生产 时应充分考虑设备 的承受能力 ， 控制 每盘重 晶石 防辐射混凝 土的体积 为普通 混凝 土的 7 0 左右 。 运输 罐 车也 只装 载平 时 7 0 的量 。 施工 现 场用 2台 H B T 6 0地 泵 浇 筑 ，以保 证 混 凝 土 连 续 浇 筑 ， 避免 出现施工 冷缝 。 4 2浇筑 浇筑按 “ 一个坡度 ， 分层浇筑 ， 循序推进 ， 一 次 到顶， 不 出冷缝” 的原则进行。由于重晶石防辐射混 凝 土 的骨 料 密 度 大 ， 易分 层 离 析 ， 故 每 层 应 确 保 在 1 h以内浇筑 完毕 。每 层下 料厚 度 不超 过 4 5 0 m m 用 分尺 杆控 制 。浇筑下 次混 凝 土前必 须 在前 次混 凝土 初凝 前及 时 覆盖 该 层 振 捣时 应 插入 下 层 5 0 mm 以 消除两层 间的接缝。振捣时间控制在 1 0 3 0 s 不得 漏振与过振 ，以混凝土开始泛浆和不 冒气泡为准 ， 如振 捣 过 度 ， 易 造 成 重 晶 石 骨 料 下 沉 ， 从 而 影 响 重 晶石 防辐射 混凝 土 的防辐 射 能力 。振捣棒 插 人点 的 水 平距 离控 制 在 4 5 0 ra m 以内 ， 布 点 要 均匀 ， 要 快插 慢拔 。 4 3 混凝 土 的表 面处理 大体积混凝土表面的水 泥浆层较厚 混凝土浇 筑到设计标高后 4 8 h内应初 步用长刮尺 刮平 ， 厚度 超 过 2 0 3 0 m m 的加 细石 混凝 土 ， 初凝 前要 用铁 滚筒 碾 压 两 边 ， 再 用 木 抹 子 搓 压 平 实 ， 以控 制 混 凝 土 表 面 龟裂 。 5混 凝土 的养 护 5 1 顶 板板 面 的保 温 机房顶板采用 “ 夹心式 ” 保温措施 ， 覆盖层为 1 层 塑料薄 膜加 2层 草袋 再加 1 层 塑料 薄 膜 。混凝 土 浇筑结束后要抹平打压 ， 1 2 2 0 h后铺上 1 层塑料薄 膜 然后根据温度检测情况 ， 在混凝土 内部开始降 温时 。 再在草袋上铺第 2层草袋和 l 层塑料薄膜 。 5 2 顶 板板 底 的保温 底 模 板 铺 放 前 ， 在 胶 合 板 底 模 板 下 、 木 枋 上 铺 设 2层 塑 料 薄膜 ( 见 图 2 ) ， 同 时在 底 模 板 支 架 外 侧 围挡严 密 。 5 3 墙侧模板的保温 墙侧模板保温采用双层胶合板模板 ，中间夹 1 层塑料薄膜。为防止空气流动降温 ， 侧模外用防雨 布 围挡 严密 。 6顶板 混凝 土 的温度 监控 6 1测温 监控 过程 测 温从 混凝 土 浇 筑后 2 4 h开 始 升温 阶段 每 3 h 测 1 次 。 降温阶段每 6 h测 1 次 ， 7 d后每 8 h测 1次。 一 旦 混凝 土 内外 温差 过 大 ( 大 于 2 5 ) ， 应 采 取覆 盖 保 温措 施 。 在混 凝 土 内布 置 多个 测 点 ， 跟 踪测 试 混 凝 土 内部温 度 的变化 情 况 由测试 结 果 确定 相 应 的 养护措施 ，控 制厚 板混凝土内外温差 以及 降温速 率 。在 内外 温差 允许 范 围 内调整 保温 层厚 度 。重 晶 石 混凝 土施 工期 间 当地 平均 温度 5 c 【 = 。 6 2 测 温设 备及 测点 布 置 采用 J D C 一 2建筑电子测温仪 ， 将温度测试仪的 温度 探 头 预先埋 人 混凝 土 内。测点 布置 沿高度 断 面 包 括 底 面 、 中心 和 上 表 面 ； 沿 平 面 布 置 包 括 中 部 和 边角区； 具体测温点位置见图 3 。 考虑到混凝土浇筑 完成时间不同 ， 在其它部位布置监控测点。 4 2 0 o L1 5 6 1 1 44 4 5 而 一距 1 2 底 5 0 ra 模 m 上表 面 ： 距 5 0 m 底 m 模 上 1 ： 表 面 A、 B、 C测 点位 置处 测温 点高 程布置 图 3 测 温 点平 面及 高程 布 置 图 一 6 7 2 0 1 1 年第 2期 混凝 土与水泥 制品 第 1 7 8期 6 3顶板 混凝 土测试分 析 ( 1 ) 由混凝 土温 度变化 测温 曲线 ( 图 4 ) 可见 ， 温 度 变化趋 势呈 抛 物线 状分 布 ，主 要包 括 两个 过 程 ： 第一 过程 为混 凝 土升 温过 程 。此 过程 中 ， 混 凝 土 内 部温度 的上升与下降是 由混凝土中水泥水化热 的 产 生速 度与表 面热量 散发 这对矛 盾决定 的。当前 者 大 于后者 时 ， 混凝 土 内部 的热 量 聚集 ， 温度 上 升 ： 温 度 的上升 加速 了水 泥 水化 放热 造 成 升温 过程 中有 一 个 比较 大 的升温 速度 。从 图 4的 曲线 可 以看 到 ， 中心温度 3 d达到最高( 6 2 6 ) ， 约恒温 2 4 h 。 第二过 程为 降温过程 。由于 混凝土 的热容 较大 ， 热阻较 高 ， 所 以 ， 混 凝土 在 水泥水 化 热 的放热 速 度 下降 低 于表 面散 热 速 度 时 ， 混 凝 土 内部 的温 度 开 始 下 降 ， 但 比 较缓 慢 ，其 内部 聚集 的热 能会 一点 点 被 释放 出来 ， 这一过程要持续几十天才能完成。由图 4曲线可以 看 出 ， 5 l O d时 降温 速 度 较快 ，混凝 土 中心 与板 面 ( 板底 )温差 最 大可达 2 2 1 c I = ， 2 4 d后 板 面温 度 降至 1 8 2 ， 板中温度降至 2 4 - 3 ， 板底温度降至 2 3 6 ， 此 时环境 温度 为 5 左 右 ，符 合设计 与规范 不超 过 2 5 的要 求 j四 赠 1 3 5 7 9 I 1 1 3 1 5 1 7 1 9 2 l 2 3 混凝土浇筑后时间， d 图 4 B测温点混凝土的温度变化 曲线 ( 2 ) 图 5为温差 随时间变化 曲线 ， 由图 5可以 看 出 曲线上 有两 个 明显 的峰值 ： 其 一 是 混凝 土 浇筑 后 升温 时 的温差 最 大值 ， 出 现在 浇筑 后 2 d左 右 ， 一 般不会因该峰值而形成温差裂缝 ； 其二是混凝土降 温 过程 的温 差 ， 该 峰 值 出现 后 的 一段 时 间 内 ( 一般 在 l O d左右) 会保持并引起温差拉应力 ， 若拉应力 与收缩应力一起作用 ， 超过混凝土当时具有 的抗拉 强度 就会产生裂缝 ， 为此 ， 必须采取保温措施以尽 可能推迟该峰值出现的时间。本工程加速器房顶板 在降 温 阶段采 取 “ 夹 心式 ” 保 温措施 ， 即 1 层 塑 料薄 膜加 2层草袋加 1 层塑料薄膜 ， 效果 良好。板 中心 与 板 面 之 间 的温 差 要 高 于板 中心 与 板底 之 间 的 温 68一 l 3 5 7 9 l l l 3 l 5 1 7 1 9 2l 2 3 2 ， 混凝土浇筑后时间 d 图 5 B测温点 温差 随时间的变化曲线 7结论 ( 1 ) 重晶石大体积混凝土会因为温度应力过大 而 引起温 度 裂缝 必 须在 施工 过 程 中进行 跟 踪测 温 信 息化施 工 。 ( 2 ) 本工程重晶石混凝土 2 8 d抗压强度平均值 为 4 0 1 MP a ， 最小值为 3 5 8 MP a ， 符合设计要求。 ( 3 ) 本 工 程混 凝土 施工 后 表 面无 蜂 窝 、 漏 筋 、 孔 洞及 裂缝等 ， 施工 质量 良好 。 参考文献 ： 1 】 王铁梦 工程结构裂缝控制【 M 北京 ： 中国建 筑工业 出版 社 2 0 0 4 【 2 建筑施工手册编写组 建筑施工手册【 M 北京 ： 中国建筑 工 业 出版 社 2 0 0 3 【 3 】 蒋平 ， 龚瑞 明 ， 宣 佳贤 C 4 0重 晶石防辐射 混凝土 的配合 比试验 J 混凝 土与水泥制 品， 2 0 0 6 ( 5 ) 4 刘霞 ， 赵西宽 ， 等 重晶石防辐射混凝土的试验研究I J 1 混 凝土 ， 2 0 0 6 ( 7 ) 5 康庆 ， 戎建勋 ， 等 温度 实时监控技术 在大体积 混凝土基 础底板工程中的应用 J J 建筑技术 ， 2 0 0 5 ( 1 ) 第 3 6卷 6 1 熊 出华 ， 杨长辉 新东方大厦二期工程转换层 大体积混凝 土施工【 J 】 建筑技术 ， 2 0 0 5 ( 1 ) 第 3 6卷 收稿 日期 ： 2 0 1 0 1 1 0 4 作者简介 ： 刘桐 ( 1 9 7 2 一 ) ， 男 ， 工学硕士 、 副教授。 通讯地址 ： 江苏省盐城市希望大道校 区盐城工学院士木 工程学 院 3 2 信箱 联 系 电话 ： 1 3 7 7 0 0 0 8 6 91 ， 0 51 5 8 81 6 8 2 1 0 E- ma i l ： li u t o n g p cy a h o o c o m 0 1 3