地下涂層防氡工程施工技術(shù)設(shè)計和試驗

胡 豪，鄧躍全，楊 威 ，賈 彬，張 輝 （.西南科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院， 四川 綿陽 600；.微納米顆粒應(yīng)用研究科技國際合作實驗室， 四川 綿陽 600）

氡是一種放射性惰性氣體，無色無味，由于氡衰變時產(chǎn)生的 α 粒子和 β 粒子在人體長期照射，可在人的呼吸系統(tǒng)造成輻射損傷，會導(dǎo)致人體呼吸系統(tǒng)疾病[1-2]。國際癌癥研究中心（IARC）將氡列為第一類致癌物質(zhì)，世界衛(wèi)生組織（WHO）表明氡是 19 種主要致癌物質(zhì)之一，德國、中國、美國、瑞典、荷蘭等多個國家已將氡列為最危險的致癌因子之一，氡也是除吸煙外誘發(fā)肺癌的主要因素。除了誘發(fā)肺癌之外，氡還會引起白血病、不育不孕 、胎兒畸形、智力下降、精神不振等后果[3-5]，國防、人防、民用地下工程由于深入地下，密閉性好、通風(fēng)能力差，巖石、土壤、地下水等釋放出的氡更易積累，達到很高的濃度，帶來嚴重的氡輻射污染，給長期處于地下工作狀態(tài)的廣大指戰(zhàn)員帶來嚴重的健康危害。具體包括以下幾點。① 氡濃度高，一般數(shù)千，甚至上 10 萬 Bq/m3，某戰(zhàn)區(qū)地下工程經(jīng)過一年的檢測，氡濃度范圍為 39～17 169 Bq/m3，平均氡濃度為 2 702 Bq/m3，為美國居室控制標(biāo)準(zhǔn)的 18 倍。② 密閉不透氣，要求材料的揮發(fā)性有機物含量極低。③ 基面混凝土層易潮濕、開裂，導(dǎo)致涂膜易破損而影響使用壽命和效果。④ 濕熱地區(qū)地下工程潮濕、易長霉而破壞涂膜。⑤ 使用壽命和維修要求涂膜有高的耐候性，長使用壽命，易于維修。GBZ 116—2002《地下建筑氡及其子體控制標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定，已用地下建筑的行動水平為 400 Bq/m3，待建地下建筑的設(shè)計水平不得高于 200 Bq/m3。目前，對于地下工程氡污染的治理方法[6-8]有以下幾種。① 通風(fēng)排氡法，這是傳統(tǒng)的方法，也是現(xiàn)行方法，一般的地下工程均有設(shè)計，但是運行維修費用高吊，是一種治標(biāo)方法，實際效果并不理想。② 空氣凈化機法。南方戰(zhàn)區(qū)試驗過此方法，在一個獨立房間中連續(xù)運行能達到 70% 左右的去除率，但不能阻擋海量的氡進入房間，吸附劑需頻繁更換且吸附飽和需檢測，因此用戶很難判斷，噪聲大，電耗大，每間都要一臺機器，運行費用高，實際使用亦在試用階段。③ 防氡涂層屏蔽方法，采用致密的涂膜將氡氣隔絕于墻體內(nèi)，讓其自動衰變成無揮發(fā)性的鉛同位素而無害化（氡的半衰期平均為 3.825 d）。

涂層屏蔽的方法隔絕了氡氣進入工作區(qū)的通道，讓其自行衰變，是一種治本的方法。氡屏蔽率高，施工完成后無需再耗電，可起到很好的裝飾美化效果。維修方便，使用壽命可達 10 a 以上，是地下工程氡屏蔽的優(yōu)選方法。氡屏蔽涂層材料分為兩種。一種是防氡涂料，使用時用抗裂砂漿處理好基面，再進行涂料涂裝。這種施工工藝需要 10多道施工才能完成，地下工程干燥速度又慢，造成了施工工期長。另一種材料是裝配式集成化生產(chǎn)技術(shù)，在工廠自動化生產(chǎn)線完成砂漿、涂層等 10 多道工序的集成生產(chǎn)。在地面車間完成生產(chǎn)和產(chǎn)品的成活，軍民用戶只需用粘接砂漿貼于工程基面，用密封材料勾縫即可，大幅提高了施工速度和工程進度。本文提出一種地下涂層防氡工程施工技術(shù)設(shè)計和試驗，設(shè)計了“檢測-診斷-治理”一體化模式、防氡涂料和集成板的施工方法以及氡屏蔽效率的測試方法，進行了應(yīng)用效果試驗。

1 “檢測-診斷-治理”一體化模式

在地下防氡治理方面，設(shè)計了一種 “檢測-診斷-治理”一體化模式。通過工程應(yīng)用試驗，獲得了大量工程應(yīng)用數(shù)據(jù)及污染物水平與涂層厚度的關(guān)系數(shù)據(jù)庫，并形成了解決方案。用戶工程一經(jīng)檢測，數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)庫，就會出現(xiàn)解決方案，即“檢測-診斷-治理”一體化模式。

（1）對治理對象氡污染狀況，按有關(guān)室內(nèi)氡污染檢測國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)程序進行檢測，明確氡污染物狀況和劑量水平。

（2）設(shè)計治理方案、施工材料和工藝。涂刷遍數(shù)根據(jù)氡濃度值確定，涂刷 1 遍氡，屏蔽率在 40%～50%，據(jù)此計算涂刷所需遍數(shù)，并用儀器測定屏蔽效果，加以確認。

（3）治理工程指標(biāo)及治理效果檢測。按診斷和治理效果檢測方法檢測污染治理效果。

（4）修補和完善。未達到要求的地方進行完善和修補工作，根據(jù)裝飾效果和功能性能檢測結(jié)果，對未達到要求的地方進行完善和修補工作。

（5）后期維護說明和跟蹤服務(wù)。采用電話回訪或者實地進行跟蹤服務(wù)，根據(jù)實際情況和用戶要求，開展維修服務(wù)。

2 防氡涂料施工方法

2.1 材料體系及指標(biāo)要求

地下防氡工程墻面和地面材料體系示意圖如圖 1 和 2所示。

圖1 地下工程墻面材料體系示意圖

圖 2 地下工程地面材料體系示意圖

2.1.1 抗?jié)B抗裂材料

（1）作用。① 抗?jié)B水、防開裂、保護主體防氡層材料，延長使用壽命。② 填補空隙、縫隙和凹陷，找平墻面和地面。

（2）性能指標(biāo)。① 強度：抗折強度 7 d＞5 MPa，28 d＞7 MPa，抗壓強度 7 d＞22 MPa，28 d＞42.5 MPa。②線膨脹率：1 d ＞0.05%，7 d ＞0.10 %，28 d＜0.60%。

（3）執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。GB/T 200－2017《中熱硅酸鹽水泥、低熱硅酸鹽水泥》。

2.1.2 無機耐磨地坪材料

（1）作用。① 耐磨地坪，保護主體防氡層材料，延長使用壽命。② 抗?jié)B水、防開裂。③ 裝飾地面。

（2）性能指標(biāo)。① 28 d 干縮率 ≤ 0.10%。② 磨損量≤3.6 kg/m2。

（3）執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。GB/T 13693—2017《道路硅酸鹽水泥》。

2.1.3 水性環(huán)氧地坪材料

（1）作用。保護防氡涂層不被磨損破壞，延長使用壽命。

（2）性能指標(biāo)。符合 JC/T 1015—2006《環(huán)氧樹脂地面涂層材料》的要求。

2.1.4 裝飾涂料

（1）作用。① 保護高性能防氡涂料層不受磨損。② 裝飾墻面。

（2）性能指標(biāo)。① 基本性能符合 GB/T 9756—2018《合成樹脂乳液內(nèi)墻涂料》的要求。② VOC 和有毒重金屬含量符合 HJ/T 201—2005《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求 水性涂料》的要求。

2.1.5 防氡涂料

（1）作用。屏蔽地下工程中氡的主體材料。

（2）性能指標(biāo)。① 基本性能符合 GB/T 9756—2018 的要求。② 氡的屏蔽率符合施工設(shè)計要求。③ VOC和有毒重金屬含量符合 HJ/T 201—2005 的要求。④ 抗細菌性能（金黃色葡萄球菌、大腸埃希氏菌）符合 HG/T 3950—2007《抗菌涂料》的要求。⑤ 難燃性符合 GB/T 8625—2005《建筑材料難燃性試驗方法》規(guī)定的難燃要求。

2.2 施工工藝

墻面施工工藝為墻面清補→抗裂砂漿→封閉底漆→防氡涂料→裝飾面涂。地面施工工藝為抗裂砂漿→防氡涂料→耐磨地坪，具體施工方法如下所示。

（1）墻面清補。清理墻面堅硬物體，并用水泥填充墻體和窗戶四周中存有的裂縫。

（2）抗裂砂漿的施工。取干粉抗裂砂漿，加適量水，攪勻至適合施工的狀態(tài)，用批涂方式清補找平基面，干燥至含水率 ＜ 10%（可憑砂漿層顏色等經(jīng)驗判斷其干燥程度）才能進行下一階段施工。

（3）防氡封閉底漆的施工。采用刷涂或者滾涂方式施涂于基面，盡量讓基面吃進底漆，反復(fù)涂刷，一次施工完成，底漆不用加水稀釋，直接涂刷，自然干燥 1 d 左右，可進行下一階段的施工。

（4）防氡涂料的施工。攪勻后采用涂刷方式施工，不用加水稀釋，直接涂刷防氡涂料，每一遍需要自然干燥 1～2 d 后才能進入下一遍施工，根據(jù)設(shè)計要求確定施工遍數(shù)。

（5）墻面裝飾面漆的施工。用前加一定量的水稀釋，攪勻后采用滾涂或者刷涂的方式施工。

（6）耐磨地坪的施工一般采用耐磨砂漿或水性環(huán)氧樹脂地面涂層材料對耐磨層施工。耐磨地坪砂漿的施工為加適量的水于耐磨砂漿中，攪拌至適合施工的狀態(tài)，將其均勻撒布在防氡涂料層上，抹平、拋光，待干燥成膜后即可投入使用。水性環(huán)氧地坪的施工為按環(huán)氧地坪涂料施工方法進行施工，待干燥成膜后即可投入使用。

3 防氡集成板施工方法

3.1 材料體系及指標(biāo)要求

通過集成化生產(chǎn)的方法，將防氡砂漿、防氡涂層在地面環(huán)境中進行工廠化生產(chǎn)集成，獲得防氡集成板材料，分柔性和非柔性兩種型號，柔性的可用于弧形和圓形基面，也可用于平面和地面基面，非柔性的用于平面和地面基面，如圖 3和圖 4 所示。

圖 3 柔性防氡集成板

（1）柔性防氡集成板技術(shù)指標(biāo)達到 JG/T 311—2011《柔性飾面磚》要求。即拉伸強度≥0.30 MPa， 柔韌性達到 Φ 200 mm 圓柱彎曲、無裂紋，漆面平整度＜2 mm。非柔性防氡集成板技術(shù)指標(biāo)達到 JC/T 564.1—2018《纖維增強硅酸鈣板》的要求，防氡涂料的性能指標(biāo)與 2.1.5 所述一致，防氡率符合施工設(shè)計要求。

（2）黏結(jié)砂漿。符合 JC/T 547—2005《陶瓷墻地磚膠粘劑》的要求。

（3）水性密封膠。硅酮類水性密封膠，符合 GB/T 14683—2017《硅酮和改性硅酮建筑密封膠》的要求。

3.2 施工工藝

（1）清理基面，去除朽爛地方物質(zhì)，打掃塵土，完成準(zhǔn)備工作。

（2）使用黏結(jié)砂漿，按一般的粘貼墻地磚的方法將集成板粘貼于基面。按一般施工方法留板縫，趁濕清理干凈板縫邊緣砂漿物質(zhì)，留 2～5 mm 高空隙，備施工板縫密封膠用。

（3）待砂漿干硬后，在涂縫處涂抹水性密封膠，1 d后密封膠干透，即可投入使用。

4 地下工程防氡效率測試方法

4.1 室內(nèi)氡測定

開啟氡測定儀，設(shè)計連續(xù)測定參數(shù)，按儀器使用說明測定。每 2 h 出一個數(shù)據(jù)，采用記錄或者打印方式采集數(shù)據(jù)。

4.2 室內(nèi)空氣氡診斷和治理效果檢測

診斷和治理效果檢測要求治理前后氡濃度的測定必須在相同測定條件下進行測定，隨后進行比較，計算出氡屏蔽率，明確治理后的氡釋放值，具體步驟如下。

（1）檢測點位和目標(biāo)房的確定。以地下坑道入口計算，每 100 m 間隔設(shè)置一個檢測點或者目標(biāo)房，作為檢測和工程質(zhì)控檢測點。施工前、施工過程中、施工結(jié)束后定期連續(xù)檢測，記錄打印原始數(shù)據(jù)，計算氡屏蔽率，判斷工程效果。

（2）目標(biāo)房的密封。針對目標(biāo)房間，首先完成窗戶和門的裝配，窗戶和門要達到一定的密封度，不留明顯縫隙。若密封不好，應(yīng)采用貼塑料膠帶方式密封縫隙，房內(nèi)電線、水管，排風(fēng)空洞要完成相應(yīng)的設(shè)備安裝，達到密封的效果，如未完成則用砂漿密封，完成封閉。

（3）密封時間。密封時間到后，打開目標(biāo)房，進入房間，調(diào)試好測氡儀，開始計時測定。診斷和治理效果檢測密封檢測時間都為 1 個晝夜，關(guān)上房門，按氡測定程序進行測定。

（4）治理效果評判。比較治理前后檢測點位或者目標(biāo)房氡濃度C0和C，可直觀判斷，按公式（1）計算氡屏蔽率。

5 工程應(yīng)用試驗

防氡涂層材料在某軍區(qū)地下工程中應(yīng)用試驗表明，當(dāng)涂刷 7～9 遍防氡涂料、厚度達到 2.0 mm 時，氡屏蔽率 95%以上。在某別墅區(qū)應(yīng)用時，當(dāng)涂刷厚度為 0.8 mm 左右時，氡屏蔽率可達到 93.4%，試驗房涂刷 7 遍，厚度約 1.5～1.7 mm，氡屏蔽率 95.0%～99.0%。防氡集成板材料成功應(yīng)用于南方戰(zhàn)區(qū)某重點國防地下工程，防氡率達到 95.0%，治理效果顯著。

6 結(jié) 語

針對地下工程氡防護的問題，提出一種地下涂層防氡工程施工技術(shù)設(shè)計和試驗的方法，設(shè)計了“檢測-診斷-治理”一體化模式、防氡涂料和集成板的施工方法以及氡屏蔽率的測試方法，并對工程應(yīng)用試驗進行效果評價。這一套方法對消除地下工程氡的污染，保證地下工程內(nèi)部的空氣質(zhì)量，對國防、人防及需要防氡治理的工程均有應(yīng)用價值。可廣泛應(yīng)用于氡污染嚴重的建筑場所，可以改善人們的工作、居住環(huán)境，保障人們的身心健康，特別是對保障指戰(zhàn)員身體健康有重要意義。