核工程高密度防辐射混凝土泵送施工技术研究

核工程高密度防辐射混凝土泵送施工技术研究

魏源、吕丽坤、郑成玉

中国核工业第二二建设有限公司  湖北省武汉市  430050

摘要：在核工程领域，X-γ射线穿透力极强，进行辐射防护是十分重要的，因此，铅、混凝土、钢铁等高密度防护材料被广泛应用于核设施的建设中。在这些材料中，混凝土因其成本低廉、密度高、易成型等特点备受青睐。本研究探讨了核工程中的高密度防辐射混凝土泵送施工技术，提出了施工过程中关键的配合比、搅拌运输、分层布料厚度、振捣工艺以及养护工艺等技术要点，旨在为核工程高密度防辐射混凝土泵送施工技术的应用提供参考。

关键词：核工程；高密度；防辐射混凝土；泵送施工

引言：高密度防辐射混凝土可有效屏蔽有害射线，然而，由于所用材料密度的巨大差异，新拌混凝土拌合物极易发生分层离析现象，从而影响结构的辐射屏蔽效果，存在安全隐患。因此，高效的核工程高密度防辐射混凝土泵送施工技术研究对解决核工程中大体量高密度混凝土施工难题具有重要意义。

1 高密度防辐射混凝土

1.1 防辐射混凝土的原理

混凝土阻挡射线的原理主要包括两个方面：一是密度，射线在物质中传播时，其强度会随着物质密度的增加而减弱，因此，高密度的混凝土能够有效地减弱射线的穿透能力，从而起到辐射防护的作用。二是成分，混凝土由水泥、骨料、粉煤灰等组成，这些成分中的一部分可以吸收射线或改变其传播方向，从而进一步减弱射线的穿透能力；混凝土中的空隙结构也能够散射射线，增加其路径长度，使射线更容易被吸收或衰减。

1.2 高密度防辐射混凝土的选材要求

高密度防辐射混凝土的骨料质量直接影响到核设施的辐射防护效果和安全性。高密度防辐射混凝土的选材要求主要包括骨料的表观密度、铁元素含量和化合水含量：选用表观密度不低于混凝土表观密度的1.25倍的骨料，确保骨料在混凝土中填充密实，减少混凝土中的空隙；铁元素对辐射具有较好吸收能力因此选用含铁量较高的骨料；过高的化合水含量会导致混凝土的密度降低，从而影响到辐射防护效果，因此，在选材时应选择化合水含量较低的骨料，确保混凝土的密实性和稳定性。

2 核工程高密度防辐射混凝土泵送施工技术研究

2.1 高密度防辐射混凝土配合比

高密度防辐射混凝土的配合比设计直接影响到混凝土的密度、工作性能和辐射防护效果。在进行高密度防辐射混凝土配合比时，应注意以下要点：一是坍落度选择。高密度防辐射混凝土的坍落度应控制在140～180mm范围内，略高于普通混凝土的要求，适度增加坍落度有利于混凝土在泵送过程中的流动性和均匀性，保证施工效率和混凝土的密实性。二是水泥用量和水灰比。在满足工作性和强度指标的前提下，应尽量减少水泥和水的用量，增加胶凝材料或超细集料的掺量以提高混凝土的密度，通过合理调整水泥用量和水灰比，可以实现混凝土的密实化和辐射防护性能的提升。三是外加剂的选择。应当选择具有保塑、缓凝、引气功能的复合型聚羧酸外加剂，这样可以保证混凝土拌合物在施工过程中具有良好的工作性和泵送性，合适的外加剂能够调控混凝土的流动性和坍落度，提高施工效率和混凝土的密实性。四是外加剂与水泥、骨料间的相容性。在选择外加剂时，需要进行相容性试验，确保外加剂与水泥、骨料之间的相容性良好，避免在混凝土配制过程中出现不良影响，通过调整外加剂或水泥组份，可以解决可能出现的相容性问题，保证混凝土配制的顺利进行。五是配合比设计。。在配合比设计过程中，需要综合考虑水泥用量、水灰比、骨料选择以及外加剂的添加量等因素，通过试验研究建立高密度防辐射混凝土配合比设计方法和计算公式，优先考虑混凝土的密度和密实程度，并确保混凝土在泵送施工中的稳定性和辐射防护效果。

2.2 混凝搅拌运输

为满足高密度防辐射混凝土的施工需求，可以采用普通混凝土设备，但需要根据混凝土的表观密度比例适当减少搅拌量，以最大限度减少混凝土的运输距离。在选择泵设备时，需要考虑设备的额定工作压力和管道配置，确保泵送过程中的稳定性和安全性。

2.3 混凝土分层布料厚度

在混凝土的分层布料过程中，需要遵循一系列技术要点，以保证混凝土的均匀性和密实性。首先，应采用连续浇筑的方式进行施工，确保混凝土的连续性，在中间停顿时间不超过初凝时间的情况下进行施工，避免出现混凝土的分层或冷接现象。其次，泵送高度应控制在50m以内，距离不超过150m，保证混凝土在泵送过程中的稳定性和流动性，采用斜向分层推移法进行布料可以有效减少混凝土的分层现象。推移时，布料厚度应控制在300mm以内，间距为2m，一次推移的宽度不超过1.5m，以确保混凝土的均匀性和密实性。

2.4 混凝土振捣工艺

混凝土振捣工艺能够有效排除混凝土中的气泡和空隙，使其颗粒间得以紧密排列，从而提高混凝土的密实性和强度，有效提高防辐射性能。在混凝土振捣过程中，应严格控制振动时间在20～30秒之间，确保混凝土的均匀性和密实度，振捣棒的插点应排列均匀，避免振捣不到位或振捣过度的情况发生。同时，需要注意振捣部位的密实度和表面平整度，及时修补和加固模板和支撑，确保振捣效果。

2.5 混凝土养护工艺

在混凝土养护过程中，应根据环境温度的不同采取相应的养护措施，确保混凝土的质量和性能达到设计要求。当温度高于15℃时，混凝土的凝固速度较快，因此需要在混凝土终凝前铺设麻袋片，终凝后立即进行保湿处理，从而控制混凝土的水分散失，确保混凝土的质量和强度；在温度低于15℃的环境下，混凝土的凝固速度较慢，因此需要采取更加细致的养护措施，在终凝后尽快进行覆盖保护，并在保湿后铺设塑料薄膜，并添加保温棉进行保温处理。

总结：

核工程中常采用高密度防辐射混凝土来屏蔽反应堆中产生的γ、λ射线和中子流的辐射，从而确保核工程的安全性。本文提出的高密度防辐射混凝土泵送施工技术方案能够满足核工程对混凝土性能和防护要求，具有较高的工程应用价值。

参考文献：

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