工程防Y射线大体积混凝土施工技术

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　　摘要: 建筑业界对大体积混泥土施工技术的总结都比较全面，也趋于相对成熟，但对特种大体积混泥土的技术总结还不多。本文就具有较高抗裂要求以防止y 射线泄露的特种大体积混泥土施工技术进行了总结，供同仁一起探讨）
　　关键词:大体积抗裂混凝土；施工技术
　　0 前言
　　大体积混凝土具有较好的阻断y 射线辐射的功能，但是混凝土裂缝有可能导致y 射线部分溢出。预防y 射线溢出，提高防辐射效果的途径就是要控制大体积混凝土的施工过程，提高质量标准，增加混凝土密实性以减少裂缝影响。本文从大体积混凝土模板设计、配合比设计、混凝土施工温度控制措施，后期密实性检验等方面探讨了如何使大体积混凝土的施工质量得到有效提高。
　　1 工程概况
　　某中心医院加速器室为防y射线大体积特种棍凝土结构,其平面尺寸为25.8m×11.10m,高8.lm,底板厚1.2m,壁最厚处为2.4m ，顶板厚2.4m ,采用混凝土强度等级为C35。设计要求混凝土的密度大于2.4g/cm3,钢筋保护层35mm,施工养护期混凝土内外温度差控制不大于20℃,不允许有垂直施工缝。墙身及顶板均为大体积、防射线混凝土，施工时要求连续浇筑，振捣密实，不留直缝，不得有蜂窝麻面。
　　2 大体积混凝土的特点
　　大体积混凝土具有结构厚、体形大、钢筋密、混凝土量大、工程制约因素复杂和施工技术要求高等特点。由于其截面尺寸较大，在浇筑混凝土后，水泥水化过程中产生大量水化热导致温度变化，与混凝土收缩及其它因素共同作用而产生温度应力和收缩应力，使混凝土容易产生裂缝。因此对于大体积混凝土，除要满足普通混凝土所要求的强度、稳定性等要求外，还特别要控制温度变形裂缝的出现和发展，以及由于混凝土收缩而产生的裂缝。
　　对于防射线混凝土，一般要求粗细骨料为密度大、含铁量高、级配良好的铁矿石和铁矿砂，水为一般洁净水。施工中严格掌握配合比，控制坍落度，防止骨料不均匀下沉；混凝土要连续浇筑，不宜留设水平施工缝，必须留置时，成凸凹形（企口）施工缝。
　　3 大体积混凝土施工工艺
　　3.１ 混凝土的施工措施
　　3.1.1 配合比的设计
　　本工程混凝土配合比要求满足如下条件:①密度大于2.4×103 Kg/ m3;②尽量减少混凝土硬化过程中水化热；③ 采用微膨胀混凝土，减少早期裂缝的发生。
　　为满足上述条件，配合比设计如下：
　　(1）水泥选用P.O 42.5级（低碱）水泥，因该水泥需水性和水化热较少，抗裂性好，比密度大。为防止早期水化热过高，掺10%Ⅱ级粉煤灰。
　　 ( 2）砂选用当地河砂，质量符合《 普通混凝土用砂质量标准及检验方法》 JGJ52 。
　　( 3）碎石选用某县碎石d=10～20mm ，质量符合《 普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》JGJ53 。
　　( 4）外加剂选用建3B（减水，泵送复合型）。
　　掺合料选用HEA2;水为当地饮用水，PH 值不少于4；砂率40%；水灰比0.36 ；坍落度150mm，允许偏差士20mm ；初凝时间大于2h 以上；经过多次试验，每1m3 时混凝土的材料用量见表1 。
　　 表1 每1 耐混凝土的材料用t ( kg )
　　
　　 3 . 1 . 2 混凝土的施工
　　主要要求：① 不能发生蜂窝麻面及裂缝；② 混凝土内及表面温差不超过20 ℃ ；③ 保证混凝土配合比的准确性，符合《 混凝土结构工程施工质量验收标准》 GB50204-2002 ；④ 不允许留垂直施工缝。
　　本工程配置四台JS500卧式强制式搅拌机,二台HP750电子自动计量配料机,二台HBT一60A 混凝土输送泵。在周边用笋Φ48×3.5 钢管搭设脚手架，架顶离室顶lm 高，混凝土通过输送泵送到脚手架上（底板混凝土浇筑除外）,再用串筒浇筑混凝土。在底板、墙及顶板采用薄层大斜坡一次到顶方式浇筑。振捣棒间距0.5m ，振捣时间205,每层厚度0.5m,斜坡斜度1:6左右。因加速器室混凝土墙壁较高，在底板上300mm 处设凸型施工缝，在墙与顶板交接处设水平型施工缝，详见图1 。
　　
　　
　　3 . 2 模板结构设计
　　3 . 2 . 1 墙板模板结构的设计
　　主要计算各构件（模板、50mm×100～木肋、2Φ48×3.5背楞及对拉螺栓）的强度和挠度，其墙体模板结构见图2。垂直度通过室内满堂红架子与室外双排架及支撑进行调整与控制。
　　
　　
　　混凝土顶板其侧模同墙侧模板，而内底模的设计除满足各构件的强度和挠度外，更主要的还要考虑保温的需要，其模板结构见图3 。
　　
　　
　　3 . 2 . 2 顶板支模钢管支撑设计
　　钢管选用Φ48×3.5 ，顶层钢管立杆与横杆的联接用双卡扣卡紧，抗滑力12kN／节点，则每m2的立杆数为八根，每根立杆承受轴向力9.82kN ，立杆按稳定性承载力计算，其平面布置图4 。
　　
　　
　　垂直支撑沿周边布置，并与已浇筑的混凝土壁顶牢。横杆步距＠1200mm，离地面200oomm 绑扫地杆，中部设水平支撑一道。
　　3 . 3 混凝土养护
　　为防止防射线混凝土发生裂缝，其养护工作是非常重要的，本工程主要采用保温法，确保混凝土内外温差不超过20 ℃ 。该工程施工正临十月份，大气平均气温22℃,大气最高温度29℃,当时混凝土人模温度为27 ℃ 。
　　(l）混凝土最高温度。混凝土最高温度几a ，按下式计算：
　　Tmax=T0 + W/10 + F/50
　　式中，T0 为混凝土人模温度；w 为1m3混凝土水泥用量（含HEAZ ); F为每1m3混凝土粉煤灰用量。
　　由表1 条件，计算得到，Tmax=74.1℃ 。
　　(2）混凝土顶板保温。由混凝土顶板厚h = 2400mm ，上铺二层塑料布厚占。δ塑＝2×0.001m ，λ塑＝0.2W/m•K ；中间夹两层草帘子，δ草=0.05×2＝0.10m ，λ草=0.05W/ m• K ，空气层传热系数召，βq＝23W/m2，混凝土导热系数λ＝2.33W/m•K，大气平均气温Tq = 22 ℃ ，大气最高气温29 ℃ 等条件，计算得到：
　　混凝土顶板表面温度Tb(t)=64℃ 。
　　混凝土顶板内外温差：
　　74.1-64=10.1(℃)<20℃（设计要求）,符合要求。
　　(3）混凝土顶板底面的保温。顶板δ木=5mm 木板及l00mm×100mm 的密铺木方，总厚度δ木＝150mm ，λ木＝0.23w /m•K,可以得到混凝土表面温Tb（t ) = 55℃。混凝土顶板底面内表温度差：
　　74.1-55=19.1(℃)<20 ℃ ，符合要求。
　　 (4）混凝土侧墙保温。根据混凝土侧墙厚h=2.4m，λ＝2.33W/m•K ，保温层竹胶板一层δ竹＝12mm，λ竹＝0.23W/m•K，二层塑料布δ塑＝0.002m,λ塑＝0.2W/m•K ，麻袋片λ麻＝0.05W/m•K 。混凝土内最高温度Tmax =74.1℃ ，室外平均气温Tq=22℃ ，可计算麻袋布厚度。
　　混凝土侧墙表面温度：
　　Tb=Tmax - 20℃＝74.1-20= 54.7（℃）。
　　由文献[5]，最后确定选用45 mm厚麻袋覆盖。
　　(5）棍凝土底板的保温。同顶板,二层塑料布，中间夹二层草帘子。3.4 大体积混凝土的测温
　　混凝土测温由专人负责,7d 前每30min 一次，8～14d 每隔lh 一次，15～30d 每隔2h 一次。
　　以顶板为例，本工程顶板2004 年10 月1 日浇筑混凝土，10 月3 日早5 :30 完成，测的温度是：10月3 日下午先浇筑的混凝土最高温度达到72℃,表面温度53℃相差19℃。3d后混凝土最高温度达到77℃（计算74 .1℃）,表面温度62℃相差15℃。施工期间顶板、底板、侧墙混凝土内外温差均末有超过20 ℃ ，所以未采用其他措施。10 月8 日下午开始降温，每天降07℃/d 。为保证混凝土不裂纹，模板一个月拆模，最终质量符合设计与规范要求。
　　4 结束语
　　对于特殊工程，必须针对工程的特殊性，制定出稳妥而又切实可行的施工方案，并从组织措施和施工技术措施加以保证。以人为本和在战术上高度予以重视，是保证特殊工程质量的指导思想。
　　注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。

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