芻議防射線輻射混凝土的施工特點(diǎn)

孔憲忠

（廣東省 湛江市）

一、防射線混凝土的概念

防射線混凝土又稱為屏蔽混凝土或重混凝土，主要用于醫(yī)用直線加速器機(jī)房。醫(yī)用直線加速器機(jī)房建筑除了需要滿足一般建筑物的質(zhì)量要求之久，還需要具備可以防護(hù)同位素、加速器或設(shè)備產(chǎn)生的原子輻射，如X、α、β、γ以及中子射線等射線要求，所以，混凝土要能達(dá)到防射線的要求，除了容量高，還要具有良好的勻質(zhì)性，并有較大的密度（密度達(dá)3000～4000kg/m3），混凝土在使用期間不允許出現(xiàn)裂縫和空洞，因為一旦X射線和其他放射線電子束從裂縫泄露出去，將嚴(yán)重傷害周圍人的身體健康，因此，防輻射混凝土與一般工業(yè)、民用建筑混凝土相比，不允許帶裂縫工作是其最大的特性。

過去不少醫(yī)院在直線加速器室機(jī)房的建設(shè)中采用了傳統(tǒng)的鉛板或鋼板等重金屬材料，雖然可以達(dá)到防射線的目的，但其價格昂貴，構(gòu)造復(fù)雜，建設(shè)成本較大，為了降低成本，簡化設(shè)計，選擇具有較強(qiáng)防輻射性能的重晶石混凝土材料作為機(jī)房的防射線材料，無論從經(jīng)濟(jì)上還是從效果上都是一個比較好的選擇。

二、防射線混凝土的特點(diǎn)

防輻射混凝土具有大體積、高質(zhì)量、高施工強(qiáng)度等特點(diǎn)。

（1）大體積。據(jù)有關(guān)技術(shù)部門根據(jù)加速器運(yùn)行時產(chǎn)生的輻射劑量大小所計算出的混凝土墻防護(hù)厚度，一個面積約200m2的機(jī)房，其混凝土墻壁和頂蓋均為現(xiàn)澆C20及以上的混凝土級別，則防射線的墻體厚度要達(dá)到2000mm左右，防射線墻體要求厚度在1600mm以上，防射線墻體厚度在1000mm以上才能滿足要求。而且結(jié)構(gòu)構(gòu)件的混凝土密度不能小于2350kg/m3。

（2）高質(zhì)量。防射線大體積混凝土工程具有較高的質(zhì)量要求，這是因為若混凝土工程質(zhì)量不高，澆筑孔隙較多甚至出現(xiàn)諸如空洞、裂縫等質(zhì)量缺陷時，可能造成射線泄漏，一旦發(fā)生射線泄漏，就會損害機(jī)房周圍人員的身體健康。

（3）混凝土施工要求連續(xù)，施工強(qiáng)度高。由于是大體積混凝土工程，為了保證澆筑質(zhì)量，整個澆筑過程必須連續(xù)進(jìn)行。因此，與一般混凝土施工相比。施工強(qiáng)度較大。為了保證防射線混凝土的施工質(zhì)量，真正具備防射線功能，必須加強(qiáng)機(jī)房建筑施工的全過程管理，具體地包括施工前的設(shè)計管理、施工中的過程管理和施工后的后期管理。

三、防輻射混凝土施工要點(diǎn)

（1）防輻射混凝土的配置其配合比的準(zhǔn)確計量尤為重要，施工中要嚴(yán)格控制配合比的計量環(huán)節(jié)，混凝土坍落度一般控制在30～50mm。

（2）由于防射線混凝土骨料密度大，因此，在進(jìn)行混凝土攪拌時要注意投料量比普通混凝土的投料量要減少，否則可能會超載引起攪拌設(shè)備的損壞。

（3）由于防輻射混凝土的骨料密度大，硬度小，所以攪拌的時間不宜過長，尤其是從攪拌到澆筑的時間不能過長，一般控制在1h之內(nèi)，否則因為攪拌進(jìn)間過長，會出現(xiàn)粉狀的特質(zhì)增加，導(dǎo)致坍落度不宜控制的情況發(fā)生。

（4）由于防輻射混凝土的骨料比較重，混凝土熟料在運(yùn)輸和下料過程中容易產(chǎn)生骨料離析現(xiàn)象，所以混凝土要分層下料，每層的厚度控制在200～250mm，使用插入式混凝土振動棒時，混凝土每層厚度為150mm，振搗時間控制在15s左右，混凝土自攪拌到澆筑完成的時間不得超過2h。

（5）混凝土需要連續(xù)澆筑，不得留施工縫，必須留設(shè)時，應(yīng)該按規(guī)定做成凹凸縫，垂直施工與普通混凝土應(yīng)采用鋸齒形相連。

（6）頂板的面層處理。防輻射混凝土頂板澆筑混凝土后，需要經(jīng)過特殊的抹面壓光處理，即一壓二抹。頂板用插入來回壓實，再用木蟹磨毛表面，等到混凝土受水時還要在表面再抹一次，以防止混凝土表面產(chǎn)生裂縫。

（7）混凝土的溫度控制

1）防輻射混凝土墻體較厚，為了防止混凝土的水化熱過高而產(chǎn)生溫度裂縫，需要在混凝土板和較厚的混凝土墻體內(nèi)設(shè)置溫差控制測溫點(diǎn)。

2）對混凝土板和墻體內(nèi)外溫差的監(jiān)測.為掌握混凝土內(nèi)外溫差情況,根據(jù)墻體厚度不同，分別預(yù)設(shè)若干測溫感應(yīng)線?；炷翝仓螅袑ｉT的溫度測試儀測量記錄。升溫階段每隔2h測一次，降溫階段每4h測一次，并根據(jù)所測量溫差變化，及時調(diào)整內(nèi)部溫度，使溫差始終控制在25℃以內(nèi)。

3）需要注意的是測量溫度預(yù)埋的測溫管必須與射線照射路徑成一定夾角，以防止射線的泄漏。在混凝土澆筑完成拆模板后，為防止射線的泄漏，測溫時留設(shè)的孔道可采用融鉛灌注法進(jìn)行密封。

（8）混凝土的養(yǎng)護(hù)與驗收。由于防輻射混凝土板較厚，如果在混凝土養(yǎng)護(hù)的環(huán)節(jié)上處理不當(dāng)，極易產(chǎn)生裂縫而影響混凝土的防輻射效果。養(yǎng)護(hù)時要采取保濕、保溫措施。為防止混凝土表面干燥而開裂必要時需要適當(dāng)延長拆模時間。

防射線機(jī)房完工后在投入試運(yùn)行階段，為了在防射線功能上做到萬無一失，還必須請有關(guān)部門對射線劑量進(jìn)行檢測，各技術(shù)指標(biāo)符合國家規(guī)定后才能正式投入使用。

四、放射機(jī)房大體積混凝土施工實例

某醫(yī)院機(jī)房建筑面積135m2平面圖見圖一。其偌側(cè)墻及頂板混凝土厚達(dá)1.8～2.5 m，對本鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行分析，其結(jié)構(gòu)斷面最小厚度在0.8m以上，經(jīng)計算，混凝土澆筑后其水化熱所引起混凝土內(nèi)的最高溫度與外界氣溫之差預(yù)計超過25℃，而且本機(jī)房混凝土結(jié)構(gòu)施工是處于夏季，白天氣溫高達(dá)38℃以上,設(shè)計要求機(jī)房混凝土墻板和頂板必須消除混凝土施工有害裂縫，一次通過防輻性專業(yè)驗收，因此，在機(jī)房的混凝土施工中必須采取有效的措施，預(yù)防裂縫的發(fā)生。

（1）對機(jī)房混凝土施工防止出現(xiàn)裂縫的不利因素分析。

1）夏季，白天氣溫太高，根據(jù)現(xiàn)場實際測量，砂石等混凝土原材料的堆場的中午實測溫度已經(jīng)達(dá)到56.5℃左右，因此攪拌站生產(chǎn)出的混凝土熟料本身的溫度就更高。

2）施工現(xiàn)場處于室外，陽光直射，工地周圍被原有建筑所包圍，通風(fēng)、散熱條件不好，混凝土泵車和墻板、頂板均處于溫度較高的環(huán)境之中。

3）混凝土墻板厚度較大，由于是垂直構(gòu)件，澆水養(yǎng)護(hù)的措施在實際養(yǎng)護(hù)工作中不能確保，由于室外氣溫高，容易出現(xiàn)混凝土失水的狀況。

4）機(jī)房的墻板混凝土構(gòu)件截面尺寸大，混凝土在硬化期間內(nèi)部會釋放出大量的水化熱，混凝土內(nèi)部溫度不斷升高，體積膨脹，在表面引起拉應(yīng)力。由于此時混凝土強(qiáng)度較低，很容易形成裂縫，而在硬化后期由最高溫度冷卻到運(yùn)轉(zhuǎn)時期的穩(wěn)定溫度的降溫過程中，體積收縮，由于受到基礎(chǔ)本身或已固化混凝土的約束，又會在混凝土內(nèi)部形成相當(dāng)大的拉應(yīng)力而形成裂縫，甚至?xí)纬韶炌芽p。

（2）施工中所采用的有針對性防裂措施。

1）降低混凝土原材料的溫度。通過與混凝土供應(yīng)商共同協(xié)商，采用澆水將骨料冷卻（經(jīng)試驗其溫度可從56.5℃降至28.8℃左右），以降低混凝土熟料的溫度。

2）改善工地現(xiàn)場的施工條件。對現(xiàn)場的混凝土泵采取防曬降溫措施，即在混凝土泵機(jī)上搭建臨時遮陽棚，防止陽光的直射；將混凝土輸送管道外壁四周用麻袋包裹，在其上覆蓋草包并反復(fù)淋水降溫。

3）調(diào)整骨料級配。采取用低水化熱混凝土、摻混合料、加引氣劑等措施，以減少混凝土中的水泥用量，從而減少水化熱，降低混凝土的溫度以。

5）對混凝土內(nèi)部采取通水降溫措施。在混凝土中埋設(shè)水管，通地下室水池中的冷水對混凝土的主要部位進(jìn)行降溫。降溫管道設(shè)置在機(jī)房的頂板和側(cè)墻板內(nèi)，分別預(yù)埋2層和4層DN50鍍鋅水管作為循環(huán)冷水管，其排距及層距均為1.5m。為防止在混凝土澆筑時發(fā)生堵塞，在上、下層間采用同一直徑水管連接（見圖二）。安裝兩對臺水泵，通過水泵不斷地將地下室消防水池中的冷水送入混凝土內(nèi)部，進(jìn)行循環(huán)水冷卻。安排專人負(fù)責(zé)定期測量循環(huán)水溫度，一旦水溫升高，則采用投放冰塊的方法來降低循環(huán)水的溫度。

6）設(shè)置溫度監(jiān)控系統(tǒng)，及時掌握混凝土內(nèi)的溫度變化情況。在底板、頂板四角和板中心各埋設(shè)溫檢測點(diǎn)。檢測點(diǎn)的布置如圖三、圖四所示。

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①溫度檢測點(diǎn)的設(shè)置方法。測溫探頭預(yù)先埋入大體積混凝土內(nèi)，在溫度測點(diǎn)，在鋼筋骨架上綁扎一根φ12mm的螺紋鋼筋，且高出板面30cm。將測溫線固定在φ12mm的螺紋鋼筋上，利用膠帶紙纏繞鋼筋避免探頭與鋼筋直接接觸，同時避免澆筑混凝土?xí)r損壞、折斷探頭導(dǎo)線。測溫線的插頭用塑料袋罩好，避免潮濕，保持清潔。為便于測溫，留在外面的導(dǎo)線長度不應(yīng)小于20cm。測量時，按下主機(jī)電源開關(guān)，將各測溫點(diǎn)探頭依次插入主機(jī)插座中，主機(jī)屏幕上即可顯示相應(yīng)測溫點(diǎn)的溫度。

②溫度檢測內(nèi)容包括：保溫層內(nèi)部溫度檢測、循環(huán)水溫度檢測、環(huán)境溫度檢測等項目。

③測溫時間控制。在溫凝土澆筑初凝后開始，派專人進(jìn)行測溫工作。數(shù)據(jù)采集為：在前4d2h，第5～13d8h。直至混凝土內(nèi)部溫度與環(huán)境平均溫度相差不超過20℃為止。通過測溫數(shù)據(jù)結(jié)果來確定保溫覆蓋的措施，確保內(nèi)外溫差小于25℃?；炷另敯宓臏y溫數(shù)據(jù)見表一。

④測溫數(shù)據(jù)分析。測溫點(diǎn)1的最高溫度為69℃；測溫點(diǎn)2的最高溫度為68.6℃；測量點(diǎn)3的最高溫度為72.8℃；測溫點(diǎn)4的最高溫度度為68.3℃；測量點(diǎn)5的最高溫度為69.1℃；最高溫度均發(fā)生在澆筑后2～3d，內(nèi)外最大溫差在21.8℃。

從測溫情況看，混凝土內(nèi)部溫升的高峰值約為72.8℃，在3.5d產(chǎn)生，3d內(nèi)溫度上升到或接近最高溫升，內(nèi)外溫差值在25℃以內(nèi)，本工程結(jié)構(gòu)混凝土在整個養(yǎng)護(hù)過程中最在溫差均控制在25℃以內(nèi)，滿足溫控要求。

7）養(yǎng)護(hù)與測溫的動態(tài)管理?；炷恋脑缙陴B(yǎng)護(hù)，主要目的在于保持適宜的溫度、溫度條件，以達(dá)到兩個方面的效果，一方面使混凝土免受不利溫度、濕度變形的侵襲，防止有害的冷縮和干宿和干縮；另一方面使水泥的水化作用順利進(jìn)行，以期達(dá)到設(shè)計的強(qiáng)度和抗裂性能。在混凝土養(yǎng)護(hù)過程中，發(fā)現(xiàn)個別測溫點(diǎn)溫差接近臨界溫差時，要及時降低循環(huán)水溫度，并增大流速和流量，同時調(diào)整局部溫差。溫降的控制措施根緩慢而穩(wěn)定，溫度陡降不能起過10℃，當(dāng)板機(jī)溫度與混凝土內(nèi)部的溫差在10℃以下時，才可拆除板面上覆蓋的塑料薄膜和草袋。

結(jié)語

施工完成后，一定要按照相關(guān)要求，經(jīng)檢測測算確認(rèn)達(dá)到防輻射要求后，才能投入使用。

[1]GB50010-02.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[2]GB50204-02.混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范[S].