医院加速房防辐射重混凝土施工技术

医院加速房防辐射重混凝土施工技术

刘宏泽  ,董艳丽

中国十七冶集团有限公司  陕西西安  712200

摘要：在医学建筑中，采用大体积混凝土是一种既节省成本又行之有效的方法。通过对一所医院建筑施工实例的分析，阐述了抗辐射重型混凝土的特点、配合比控制、施工方法、质量控制等，保证了厚大体积抗辐射重型混凝土的施工质量，希望能够提供相关借鉴。

关键词：医院；加速房；防辐射；重混凝土；施工技术

引言

抗辐射混凝土是一种能够掩蔽x、γ射线等对人类健康产生影响的材料，由水、水泥和重集料组成，其表面密实度一般大于3000kg/m3。目前，在医院的防辐射工程和核工程中，都大范围使用了抗辐射的重型混凝土，重型混凝土可以使用的原料种类很多，在一些矿产资源比较丰富的地方，以铁矿石为原料来设计重型混凝土，它的材料选择范围很广，运输也很方便，因此有很大的经济效益。

1.工程概况

某医院项目的直线加速器房，位于项目地下室的东北角，它的建筑面积是238m³，它的周围的墙板和屋顶都是由C30抗辐射重晶石混凝土所设计的，它的作用是对吸收Y射线和阻挡来自发动机室内粒子加速器（或反应堆）等设备的原子核辐射射线进行屏蔽。它的内壁厚度最大为2m，最小为0.80m，内壁混凝土用量在360m³左右。顶板最厚的地方是2.5m，最薄的地方是1.10m，顶板砼量是430m3，墙板的浇筑高度是4.05-5.55m，顶板的浇筑厚度是2.5m-1.10m。

2.施工原理

2.1超宽墙体及超厚顶板模板支架设计原理

在顶板中和轴线位置，需要预留水平方向的施工缝，把直线加速机房厚大的顶板拆解成上、下两个施工段，并对其进行分段施工，最后形成叠合梁板。第一次浇筑的梁板混凝土以后，等待它具有一定的强度后，再对其进行水平施工缝上结构段混凝土浇筑[1]。

2.2大体积混凝土温度裂缝控制原理

在楼顶进行叠层施工，一次浇注的楼面厚度减小。采用了合理的混合材料、降低水泥用量，采取合适的无机外加剂等措施来降低水化热的温度。在砼中加入了丙纶，以提高砼的抗张强度，并防止砼的受热开裂和收缩开裂。

3.重混凝土原材料选用及进场质量控制

3.1重混凝土原材料选择

3.1.1重混凝土粗骨料选用

为了能够更好地降低用水的量以及水泥的量，可以使用粗集料来提升混凝土的可施工性；考虑到重型砼的最小横截面和粗集料的处理方法，应尽可能选用大颗粒级配的粗集料；项目选择的是堆密度在4130kg/m3以上，粒度在5-40mm之间的富铁矿粗集料。

3.1.2重混凝土细骨料选用

该项目选择的细粒级集料为富铁矿砂，堆重不低于4050kg/m3。

3.1.3重混凝土水泥及掺合料选用

随着重混凝土强度的提高，水泥的水化热增大，同等强度下，硅酸钙的水化热大于钢渣的；当一定量的粉煤灰（品质为I、II）加入重型混凝土中时，不但可以代替一些水泥，而且还能提高重型混凝土的整体性能；在此过程中，由于搅拌机所在场地的局限，所以不能同时容纳两套水泥存储罐。在重型混凝土施工期间，外界环境温度在4℃~21℃，材料的温度不算太高，因此在进行了全面的研究与实验后，最终确定在这个工程里使用P·O42.5普通硅酸盐袋装水泥。

3.1.4重混凝土外加剂选用

重型混凝土对于减水剂具有比较高的敏感性，如果掺入过多的减水剂，重型混凝土容易发生离析，导致正常功能受损。因此，此工程在重型混凝土中掺加了水泥重量的2.5%的普通型液体减水剂，之后固定好量具。

3.2重混凝土配合比选择

现场的操作技术人员使用了多种品种的铁矿石样本，经过多次分组实验，再在加速器厂房进行重砼施工，最后得出与最初设计的体积密度和强度等级一致的配合比，通过这项实验，最终确定C35级水泥石的配制比例。

3.3重混凝土原材料进场控制

该项目采取了分屏蔽墙两个阶段的施工方法，使这一阶段的钢筋、水泥、减水剂等一次就能准备好；特别是铁矿，它的品质有很大的差异，所以对每次使用的材料，需要对骨料粒径、含泥量以及体积密度进行各项指标的分析，必须保证其体积密度在4130kg/m3以内，骨料的粒径要小于40mm，且含泥量≤1%；并提前备好充足的水泥和减水剂，经再次试验通过后方可使用。

3.4重混凝土拌和

为保证配比进行精确的测量，在现场安排了专门的人员来进行测量，并严格控制每一罐的重型混凝土投料用量，并控制其重量误差在以下范围内：水泥、外加剂不大于1%，粗、细骨料不大于2%；搅拌好的砼要一次一次地倒，不能在出砼时倒砼。

4.重混凝土施工

4.1模板体系选择

墙体对拉螺杆的选择：在与混凝土结合的过程中，使用普通光圆钢筋制作的螺杆与之容易出现结合不紧密的现象，进而造成射线泄漏的问题。防辐射墙体与拉螺杆一般采用带肋钢筋加工，但是不能忘记在中间加焊止水片。

4.2重混凝土每层浇筑厚度计算

在施工现场，尽量使用两台JS750搅拌机来对重混凝土搅拌，按照每12min可出料并浇筑0.7m3来计算，每台搅拌机在一个小时内能完成3.5m

3的浇筑，为了确保重混凝土浇筑不会出现冷缝，应该保证重混凝土层间的混凝土浇筑不会超过7h。墙身采取外围平面交替分层浇注的方法，浇注厚度为300mm。加速器房的墙壁，每一层周期一次，需要浇筑35.4m³的混凝土，每一层的重混凝土，需要5h4min的时间，才可以满足要求。顶面采取周向环流分层浇注的方法，每层浇注厚度15cm。加速器房的顶板，一层周期一次，需要浇筑43.5m³的混凝土，每一层的重混凝土，需要6h12分钟的时间，才完全符合要求。

4.3重混凝土振捣

4.3.1屏蔽墙重混凝土浇筑施工

加速器厂房的墙体高度达到5600mm，厚度的最小值为620mm最大厚度是3400mm，墙体内部的钢筋可以进行三排布置，重混凝土振捣采用模板内振捣，为的是确保振捣密实，振捣操作人员要下到模版内进行作业，这无疑要求操作人员具有较高的专业素养以及对工作流程具有很高的熟悉度，这样做加大了操作的难度，但是可以确保振捣的质量。内置式振动棒的运动距离，不应超过振动棒工作半径的1.5倍，应在500毫米左右。

4.3.2顶板重混凝土浇筑施工

该项目的顶板重砼采取了分层浇筑的方法，每2h进行一次施工；在顶板分层施工间隔中，利用重混凝土生长快并且可以自己承重这些特性，避免了重混凝土中心水化热聚集，从而形成过高温度区域的事情发生；顶板的高度分层厚度设置在300mm最佳，这样有利于重混凝土散热和施工，也可以避免顶板结构垂直贯通冷缝这一情况的发生[3]。

4.4重混凝土施工缝留置

在加速器房底板混凝土表面、屏蔽墙顶端等由于施工工艺需要而产生施工缝的部位，为了避免在此部位产生的冷缝和光线的泄露，在墙体厚度1/3,300mm的高度上保留了一条沟槽的型式。

5.重混凝土的养护

在混凝土浇筑完毕以后，可以采用带模养护的方式，这是由于所用的墙体模板具有保温和保湿的功能，而且这一操作时间不能低于七天。7天后，将对拉螺丝和内龙骨释放，但不要将模子移走，透过模子和壁板的裂缝，让水分渗透到壁板的混凝土上，同时要保证混凝土的表面一直是潮湿的，室内外的温差不能超过25℃，如果外面的气温太冷，则要在上面铺上一层毯子。在顶板混凝土表面二次涂压完成后，在其上铺一层塑料薄膜，然后在其上用毛毯进行保温，层数可以根据测温情况进行增减。在板顶的塑料薄膜下面，要用水来进行维护，所以要一直保证它的表面是潮湿的，在机舱里（用塑料布堵住了入口）要用水来喷洒，这样就可以保证机舱里的空气一直都是潮湿的。

6.质量控制

6.1大体积混凝土温度控制

加速器房的墙面高度为5500毫米，最小为600毫米，最大为3400毫米，是一种大体积混凝土建筑。大体积混凝土的施工温度控制指标：混凝土内部表面的温度差异不能大于25摄氏度，混凝土内部表面的温度变化不能大于10摄氏度，当内部表面的温度变化超过23摄氏度时，测温员要及时报告给项目部的技术主管。墙壁：该工程墙壁有5个厚度，在这5个厚度范围内，设置了6个温度测量点，在距离混凝土表面、结构中部和混凝土底部各设置了3个温度测量点；在加速器室的屋顶上，设置了2个，总计8个[4]。顶部温度测量仪器的选择：使用电子温度计。测温线的设置：在浇注混凝土之前，根据测温点的设置，将测温线埋入混凝土表面，将测温线与有肋骨的钢筋进行捆绑，并将其与构造的钢筋进行焊接，在振动过程中，要避免发生位移或掉落，在顶板测温线的钢筋的中央部位，要安装一块挡水板，以避免光线的透射。测量方法：头2天测量，4小时测量一次；从第3天到第7天，每2小时进行一次检测；从第8天到15天，检测时间为4小时1次，之后逐步降低；对大块砼的内部和外部的温度进行温度测量，为大块砼的内部和外部的温差控制提供可靠的依据；最高气温为69℃，在重混凝土浇筑完毕的第三天，也就是重混凝土的中部测温点，之后，重混凝土的温度就会慢慢地降低，在第十天左右，重混凝土的表面温度就会与大气温度相接近，最后会趋于稳定。

6.2大体积混凝土保温与养护

在施工过程中，操作人员要注重混凝土的养护，在浇捣收面结束以后，要及时在重混凝土顶面上盖上一层薄的塑料膜，带模养护至少七天，之后方可将顶板侧膜拆除；在拆除模具以后，将两个袋子包好，并持续保持隔热效果，并在14天内喷洒清水进行养护；严禁过早进行浇水养护，避免起皮，确保重混凝土保持湿润状态[5]。

6.3重混凝土结构施工的特殊处理措施

6.3.1对预留孔洞、预埋管线的要求

在该项目中，屏蔽墙和顶板的孔洞、埋设的套管以及它们与钢筋的连接部位，是该项目中的整个防护系统中最脆弱的部分，如果处理不好，将导致射线泄露；全部的穿墙洞口和管道洞口都是以折线的方式来构成迷宫；穿越建筑物的套管的制作与安装必须考虑同一段混凝土的浇筑，振捣施工，避免出现蜂窝，孔洞等质量问题[6]。

6.3.2对穿墙螺栓的要求

本工程加固屏蔽墙模板的对拉螺栓使用了通丝对拉螺杆，并在螺栓之间焊接50mm×50mm×3mm的钢片止水片，进行双面满焊，这样就可以很好地避免辐射外漏的问题。

7.结束语

在进行了一系列的措施和关键的控制，进行了验收之后，混凝土表面没有出现蜂窝、露筋、孔洞、夹渣及裂缝，并且在浇筑过程中，混凝土的质量也是非常好的。试验结果均达到了设计标准，从而为我院“三乙”争冠工作打下了坚实的基础。

参考文献

[1]张彦斌.简述某新建医院加速器机房重混凝土施工方法[J].城市建设理论研究（电子版）,2012（33）:1–5.

[2]王元.嘉兴市第一医院迁建工程防直线加速机房防辐射砼施工控制[J].中国新技术新产品,2009(10):175-176.

[3]王文格,张全市,赵自远.防辐射混凝土在医用加速机房的研究与应用[J].广东建材,2013,29(08):66-68.

[4]何洋.医院加速房防辐射重混凝土施工技术[J].建筑技术开发,2023,50(01):42-44.

[5]丛成河，伍崇明，谌甫.等.泵送重混凝土的研究与应用[J].混凝土，2007（3）：78-81.

[6]王志宏，王子明，裴学东，等.C80级泵送重混凝土工作性研究与实践[J].混凝土与水泥制品，2000（3）：16-18.