防辐射机房大体积混凝土施工
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摘要：防辐射机房墙、顶大体积混凝土施工，主要解决混凝土原材料、内表温差、温控测量混凝土浇筑技术和防裂方法。
关键词：大体积混凝土；温控测量；防裂措施
1 前言
某医院新建一钴60治疗机房，钻60治疗机房包括BJ-14加速机房、GWXJ80钴60远距离治疗机机房、微机控制式钴60后装腔内治疗机机房等，由于有放射性的要求，设计采用厚大体积混凝土结构。本部分总长为30.150m，总宽为12.850m，墙板厚0.8-2.45m不等，顶板厚O.8-2.4m不等，加速器机房顶标高5.400m和6.400m，其它顶标高为4.700m，采用普通混凝土C30，结构示意见图1。
2 工程特点
钴60治疗机房是放疗中心的核心所在，其施工质量的好坏，是本工程施工成败的关键。而大体积混凝土施工又是钴60治疗机房施工的重点和难点。由于其有防辐射的特殊要求，对混凝土的密实度及防裂要求很高。
3 施工准备工作
大体积混凝土的施工技术要求比较高，特别是在施工中要防止混凝土因水泥水化热引起的温度差产生温度应力裂缝。因此需要从材料选择、技术措施等有关环节上，做好充分的准备工作，才能保证大体积混凝土的顺利施工。
3.1 材料选择
3.1.1 水泥
考虑普通水泥水化热较高，特别是应用在大体积混凝土中，大量水泥水化热不易散发，在混凝土内部温度过高，与混凝土表面之间有较大的温差，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。《混凝土结构工程施工及验收规范》(GB50204-92)规定：“大体积混凝土表面和内部温差控制在设计要求的范围内，当设计无具体要求时，温差不宜超过25℃”。
当表面拉应力超过早期混凝土抗拉强度时就会产生温度裂缝，因此确定采用水化热比较低的矿渣硅酸盐水泥，标号为525#，通过掺加合适的外加剂可以改善混凝土的性能，提高混凝土的抗渗能力。
3.1.2 粗骨料
采用碎石，粒径5～25mm，含泥量不大于1％。选用粒径较大、级配良好的石子配制的混凝土，和易性较好，抗压强度较高，同时可以减少用水量及水泥用量，从而使水泥水化热减少，降低混凝土温升。
3.1.3 细骨料
采用中砂，山砂(45％)＋人工砂(55％)，平均粒径大于0.5mm，含泥量不大于5％。选用平均粒径较大的中、粗砂拌制的混凝土，比采用细砂拌制的混凝土可减少用水量10％左右，同时相应减少水泥用量，使水泥水化热减少，降低混凝土温升，并可减少混凝土收缩。
3.1.4 粉煤灰
由于混凝土的浇筑方式为泵送，为了改善混凝土的和易性，掺加适量的粉煤灰。按照规范要求，采用矿渣硅酸盐水泥拌制大体积混凝土时，其粉煤灰取代水泥的最大限量为25％。粉煤灰对降低水化热、改善混凝土和易性等有利，但掺加粉煤灰后的混凝土早期极限抗拉值有所降低，对混凝土抗渗和抗裂不利，因此粉煤灰的掺量控制在10％以内。采用外掺法，即不减少配合比中的水泥用量。按配合比要求计算出每立方米混凝土所掺加粉煤灰量。
3.1.5 外加剂
由于设计无具体要求，通过分析比较及过去在其它工程上的使用经验，确定采用某型复合液，每立方米混凝土掺2kg。该复合液具有防水、微膨胀、减水和缓凝等功能，从而降低水化热峰值，初凝延长至5h左右，对混凝土收缩有补偿功能，提高了混凝土的抗裂性。
3.2 技术管理
3.2.1 混凝土配合比
混凝土采用搅拌站供应的商品混凝土，因此要求混凝土搅拌站根据现场提出的技术要求，提前做好混凝土试配。
3.2.2 现场技术工作
(1)隐蔽工程验收：基础底板钢筋及墙体钢筋，应分段尽快施工完毕，并做好隐蔽工程验收记录；
(2)物资材料准备：浇筑混凝土时，预埋的测温管及保温所需的塑料薄膜、草席等应提前准备好；
(3)温控测量：配备专职测温人员，按两班制考虑。对测温人员进行培训和技术交底。测温人员要认真负责，按时按孔测温，不得遗漏或弄虚作假。前5天至少每4小时测温一次，第6～15天至少每8小时测一次，以后每12小时测温一次，直至混凝土内表温差小于10℃、表面与大气温差小于3℃时为止。
虽然《混凝土结构工程施工及验收规范》(GB50204-92)规定了大体积混凝土的浇筑温度“不宜超过28℃”、内表温差“不宜超过25℃”的具体值，但对于降温速率未提出明确要求。如大体积混凝土升温时内表温差过大，会造成表面裂缝，而降温速率过快，亦会造成贯穿性冷缩缝，这也是必须严格控制的。理论上，任何材料的允许温差与材料的极限拉伸值有关。对大体积混凝土而言，如果降温过快，虽然内表温差仍控制在规范要求之内，但由于混凝土内部温差过大，温差应力将达到混凝土的极限抗拉强度时，即会出现裂缝。而且此裂缝发生在大体积混凝土的内部，因此，降温速率必须得到严格的控制。根据有关文献：降温速率V≤1～1.5℃/d是合适的。
测温记录要填写清楚、整洁，换班时要进行交底。测温时，发现混凝土内表温差达到25℃或温度异常时，应及时报告技术部门和项目负责人，以便及时采取措施。
(4)混凝土的浇筑：混凝土墙板和顶板采取一次连续浇捣完成，按每400～500mm厚分层依次振捣，中间不留施工缝；楼板混凝土浇筑控制为20m3/h，避免出现施工冷缝。为防止混凝土离析，采用串筒下料。
(5)混凝土的二次振捣技术：待混凝土入模经第一次振捣、坍落度消失并开始初凝时，将振动棒二次插入混凝土进行振捣，当缓慢拔出振动棒，使混凝土能均匀闭合，而不留下孔洞时，为进行二次振捣的最佳时间，根据试验，二次振捣时间定为初次振捣后45min左右。
(6)混凝土的养护：为了降低混凝土内表温差，采取提高混凝土表面温度的办法。本工程混凝土内部最高温度达53℃，施工时大气平均温度约为20～22℃左右，故需将混凝土表面与大气温差控制在13℃以上。于是，采取以下措施：
①带模养护，并紧贴模板面悬挂一层草包。在混凝土内部最高温度与大气温度差小于15℃时，方可拆除模板。
②混凝土顶板表面在覆盖一层塑料膜后，加盖两层草包保温。
4 技术措施
4.1 内部特别高温部位的处理措施
经计算预计，混凝土内部最高温度将出现在2.4m厚墙板和顶板中，根据混凝土内部温度分布特征，在每层混凝土内埋设两层冷却水管，冷却水管为Ф48mm的薄壁钢管作为循环冷却水管，其水平间距为0.20m，
当实测混凝土内部与外表温差达到25℃时，即启动循环水系统，将混凝土内表温差控制在10～15℃。设给水箱和储水池，利用自来水进行循环。降温工作结束后，再将出混凝土面的钢筋割掉，用注浆机将管道灌实。
冷却水管使用及其控制应注意以下几点：
①冷却水管使用前应进行压水试验，防止管道漏水、阻水；
②混凝土浇筑到各层冷却水管标高后即开始通水，各层混凝土峰值温度过后即停止通水，通水流量达25L/min，通水时间根据测温结果确定；
③严格控制进出水温度，在保持冷却水管进水温度与混凝土内部最高温度之差不超过30℃条件下，尽量使进水温度最低；
④待主通水冷却管全部结束后，应采用同等级的水泥砂浆封堵冷却水管。
3.2 防止降温温差引起收缩裂缝的措施
(1)施工日期：选择在大气温度适宜的11月浇捣大体积混凝土。
(2)结构方面：为了增强混凝土墙板的抗裂能力，经设计同意，将墙板水平钢筋加密至Ф14@120。
(3)特殊部位特殊处理：如在外墙板模板外，挂捆麻袋保温，当风口处，用1000W小太阳碘钨灯每道纵墙1500、离墙800直射增温。
(4)为避免大体积混凝土沉落及收水而引起的裂缝，采用以下措施：
①在混凝土第一次振捣后45min左右，实施二次振捣，以消除粗骨料及水平钢筋下的细微裂隙及泌水；
②混凝土墙板到顶后，需沉落120min，并实施二次振捣后，方可在其上浇捣顶板混凝土；
③顶板混凝土表面在二次振捣完成后，用铁滚子滚压2～4遍，在混凝土收水前用木抹子搓平，收水时用铁抹子抹压一遍，紧接着覆盖塑料薄膜及草包。
5 实施效果
由于计算准确、措施得当、现场施工组织严密，整个工程没有出现有害的温度裂缝，温控效果良好。
拆模后，混凝土表面无蜂窝、麻面，振捣密实，无微裂缝。
从实施情况及效果来看，原定方案是合适的，达到了预期效果。
6 结语
大体积混凝土防裂和温度控制方面，虽然有相应的施工及验收规范可供执行，但施工实践中需要有一套全面合理的技术控制措施和明确的指标体系，防止大体积混凝土出现裂缝是一项复杂的系统工程。工程千差万别，随着新材料、新工艺的不断涌现，科学技术水平的不断提高，过去制订的标准有必要进行及时调整和补充，才能更好地指导日益变化和发展的生产实践。