C30 泵送防輻射混凝土的研究與應(yīng)用

彭瑞鴻

（廣東基礎(chǔ)新世紀(jì)混凝土有限公司）

1 防輻射混凝土概念

防輻射混凝土又稱防射線混凝土、屏蔽混凝土。防輻射混凝土采用高強(qiáng)度水泥與重晶砂石或含結(jié)合水很多的重粗細(xì)骨料配制而成，表觀密度可達(dá)3000～6000kg/m3，能有效屏蔽X 射線、γ 射線和中子輻射，防護(hù)效果好，常應(yīng)用于科研機(jī)構(gòu)或醫(yī)療機(jī)構(gòu)，是一種常用的防護(hù)材料。

2 防輻射混凝土試驗(yàn)研究

2.1 原材料的選擇

2.1.1 水泥的選用及性能

防輻射混凝土對(duì)水泥的質(zhì)量要求非常高，要求水泥強(qiáng)度、安定性等技術(shù)指標(biāo)必須穩(wěn)定，我們對(duì)嘉華、臺(tái)泥和海螺水泥廠生產(chǎn)的P.O52.5R 普通硅酸鹽水泥進(jìn)行大量對(duì)比試驗(yàn)，得出海螺水泥質(zhì)量穩(wěn)定，配制混凝土和易性好，能滿足配制防輻射混凝土的要求，其物理性能見(jiàn)表1。

表1 水泥物理性能

2.1.2 骨料選用及性能

根據(jù)設(shè)計(jì)密度要求，粗骨料與細(xì)骨料必須全部采用重晶石。為獲得密度≥3600kg/m3的混凝土，重晶石密度須盡可能大，BaSO4含量盡可能高。以重晶石表觀密度4500kg/m3、BaSO4含量90%為控制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選材。最終確定云南地區(qū)重晶石礦，該礦重晶石各項(xiàng)指標(biāo)滿足要求。該重晶石破碎加工成4.75mm～26.5mm 重晶石碎石和0.15mm～4.75mm 重晶砂，破碎后的重晶石如圖1 所示。

圖1

2.1.3 外加劑選用及性能

由于重晶石骨料石粉含量高，吸水性強(qiáng)，對(duì)混凝土強(qiáng)度、坍落度損失、凝結(jié)時(shí)間都有很大影響，因此，要保證防輻射混凝土的強(qiáng)度、可泵性、和易性，就必須要選配一種好的外加劑。通過(guò)反復(fù)對(duì)比試驗(yàn)，西卡高性能聚羧酸減水劑效果最好，性能非常優(yōu)越。外加劑性能見(jiàn)表2。

表2 外加劑的物理性能

2.2 防輻射混凝土配合比試驗(yàn)研究

2.2.1 配合比設(shè)計(jì)原則

C30 泵送防輻射混凝土的配合比應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)要求：

⑴結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足強(qiáng)度要求和耐久性能要求，混凝土拌合物性能滿足施工要求；

⑵防輻射混凝土密度大于3600kg/m3；

⑶強(qiáng)度高于C30，為避免因骨料重而引起骨料離析，坍落度不能太大，按（140±20）mm 配制，1h 坍落度損失就小于30mm，和易性良好，滿足泵送和施工要求。

⑷防輻射混凝土的水泥用量不宜過(guò)大，應(yīng)采用高強(qiáng)度水泥，減少水泥用量，水泥用量過(guò)多時(shí)，其容重則下降，水灰比控制在0.35～0.45 之間較好。

⑸混凝土配合比的符合JGJ55－2000 的規(guī)定。

2.2.2 混凝土配合比確認(rèn)

根據(jù)以上原材料情況以及配合比設(shè)計(jì)原則，為滿足配制混凝土密度≥3600kg/m3的設(shè)計(jì)要求，骨料全部使用高密度的重晶石和重晶砂，為了平衡混凝土的和易性與密度之間的矛盾，使用聚羧酸減水劑高摻量和低用水量，通過(guò)大量的對(duì)比試驗(yàn)和驗(yàn)證，配制出和易性好、滿足泵送和施工要求、密度大于3600kg/m3的防輻射混凝土，確定最優(yōu)的防輻射混凝土配合比如表3。

表3 防輻射混凝配配合比 （單位kg/m3）

2.2.3 防輻射混凝土性能檢驗(yàn)

根據(jù)最終確認(rèn)的重晶石防輻射混凝土配合比，在模擬施工環(huán)境下進(jìn)行混凝土試配試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果顯示：防輻射混凝土出機(jī)時(shí)混凝土和易性好，不離析、不泌水，施工性能好。1～2h 后保持較好的和易性，不泌水，流動(dòng)性適宜，混凝土坍落度損失較小，混凝土密度與28 天強(qiáng)度均滿足設(shè)計(jì)要求，可滿足泵送施工。試驗(yàn)結(jié)果表明，在正常施工條件情況下，該防輻射混凝土完全可以滿足項(xiàng)目施工要求，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

3 工程應(yīng)用

3.1 工程概況

廣東省第二人民醫(yī)院直線加速機(jī)房工程，該機(jī)房工程為一層建筑物，面積為120m2，機(jī)房基礎(chǔ)底板厚度150cm，頂板厚度100cm，其它墻體厚度120cm，混凝土全部采用C30 重晶石混凝土。機(jī)房室內(nèi)標(biāo)高為5m，在設(shè)計(jì)上屏蔽了射線外漏的可能性。

3.2 防輻射混凝土施工

重晶石防輻射混凝土運(yùn)到工地后，現(xiàn)場(chǎng)第一時(shí)間進(jìn)行密度測(cè)試、坍落度檢測(cè)和坍落度損失試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，混凝土密度3620～3670kg/m3，坍落度130mm～160mm，擴(kuò)展度460mm～520mm，和易性良好，混凝土工作性能穩(wěn)定，滿足泵送和施工要求。

醫(yī)用機(jī)房混凝土澆筑時(shí)，監(jiān)理和施工單位組成現(xiàn)場(chǎng)協(xié)調(diào)和監(jiān)控小組，監(jiān)督混凝土的澆注順序和澆注高度均達(dá)到施工方案設(shè)計(jì)要求，操作人員按照技術(shù)交底精心施工，有序開(kāi)展混凝土澆筑，確保混凝土的澆注質(zhì)量、結(jié)構(gòu)質(zhì)量，防止因人為因素操作不當(dāng)造成出現(xiàn)施工冷縫或混凝土振島不密實(shí)，最后導(dǎo)致機(jī)房射線外漏。因此，防輻射混凝土質(zhì)量控制、施工工藝、結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)等每一個(gè)環(huán)節(jié)都要確保質(zhì)量，不能出現(xiàn)任何差錯(cuò)，才能保證工程實(shí)體結(jié)構(gòu)順利通過(guò)驗(yàn)收，達(dá)到防輻射的要求。

表4 重晶石混凝土試驗(yàn)結(jié)果

3.3 防輻射混凝土養(yǎng)護(hù)

本工程醫(yī)用機(jī)房全部采用帶模養(yǎng)護(hù)的方法，養(yǎng)護(hù)時(shí)間超過(guò)14 天，間隔2 小時(shí)淋水一次，盡可能地減少內(nèi)部水分的損失，利用混凝土水化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量來(lái)提高混凝土的表面溫度，防止內(nèi)外溫差過(guò)大而導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生溫差裂縫。頂板施工完畢后，待混凝土表面達(dá)到一定強(qiáng)度后在頂板周圍用磚砌擋水坎，進(jìn)行表面蓄水養(yǎng)護(hù)，防止日曬和風(fēng)吹帶走混凝土表面的水分而產(chǎn)生裂縫。

4 效果評(píng)價(jià)

本防輻射混凝土，采用高減水劑摻量、低水灰比、高密度的重晶石和重晶砂，成功配制出密度大于3600kg/m3、和易性良好、強(qiáng)度、性久性均滿足設(shè)計(jì)要求的重晶石防輻射混凝土，并成功應(yīng)用于廣東省第二人民醫(yī)院直線加速機(jī)房工程。施工采用泵送澆筑的方式進(jìn)行澆筑，在澆筑過(guò)程中施工人員按照施工技術(shù)精心施工，確保了混凝土的澆注質(zhì)量，混凝土表觀密度、力學(xué)性能、耐久性能等均達(dá)到預(yù)期效果，特別在工程竣工驗(yàn)收時(shí)一次性通過(guò)了廣州市衛(wèi)生防疫檢測(cè)站的防輻射屏蔽檢測(cè)，充分說(shuō)明了該重晶石防輻射混凝土工程完全滿足工程設(shè)計(jì)要求。