含硼重晶石防輻射混凝土在廈門(mén)弘愛(ài)醫(yī)院BNCT項(xiàng)目中的研發(fā)與應(yīng)用

林昭輝，辛清，李志勇，鄧興才

（1.廈門(mén)華信混凝土工程開(kāi)發(fā)有限公司，福建 廈門(mén) 361006；2.廈門(mén)市硅酸鹽學(xué)會(huì)，福建 廈門(mén) 361008）

0 引言

采用超熱中子照射癌癥患者事先注入含硼特殊藥劑的腫瘤部位，從而有效殺死癌細(xì)胞而不損傷正常人體組織的技術(shù)，稱(chēng)為硼中子俘獲治療技術(shù)（Boron Neutron Capture Therapy，簡(jiǎn)稱(chēng) BNCT），這是一種具有“固有”安全性的生物靶向放射治療模式，該項(xiàng)目已落戶(hù)廈門(mén)弘愛(ài)醫(yī)院，其關(guān)鍵設(shè)備“硼中子加速器”將安裝在該院某樓負(fù)二和負(fù)一層地下室，為加強(qiáng)對(duì)中子射線(xiàn)的防護(hù)效果，要求其設(shè)備間 1.2 米厚的墻體和樓板均采用含硼重晶石防輻射混凝土澆筑，澆筑方量約 1500m3。

由于中子射線(xiàn)比 X 射線(xiàn)、γ 射線(xiàn)具有更強(qiáng)大的穿透能力，所以不能采用一般的材料防護(hù)。對(duì)于中子射線(xiàn)的防護(hù)材料不僅需要重元素，還需要充分的輕元素，含硼和氫的材料是中子射線(xiàn)良好的防護(hù)材料，因?yàn)榕鸷蜌湮罩凶雍?，只放出較易屏蔽的 α 射線(xiàn)，并不放出 γ 射線(xiàn)，所以，設(shè)計(jì)要求使用含硼重晶石防輻射混凝土，即選用普通水泥、硼玻璃粉和密度很大的重晶石粗細(xì)骨料，不僅使混凝土的表觀密度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，且含有硼元素和大量的結(jié)合水，因?yàn)樗械臍湓刈罡摺?/p>

設(shè)計(jì)要求含硼重晶石防輻射混凝土的技術(shù)要求指標(biāo)是：

（1）混凝土強(qiáng)度和抗?jié)B等級(jí)不低于 C30P6。

（2）混凝土表觀密度不小于 3300kg/m3。

（3）混凝土中硫酸鋇含量不少于 70%（質(zhì)量百分比）。

（4）混凝土中硼含量不低于 0.5%（質(zhì)量百分比）。

（5）混凝土拌合物現(xiàn)場(chǎng)坍落度不大于 180mm。

針對(duì)含硼重晶石混凝土的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)要求，必須先選擇好高品質(zhì)的原材料，再進(jìn)行配合比的設(shè)計(jì)、試算、試配和優(yōu)化。

1 原材料選擇

1.1 水泥

水泥是混凝土中最主要的膠凝材料，針對(duì)該項(xiàng)目選用安徽蕪湖生產(chǎn)的海螺 P·O42.5 普通硅酸鹽水泥，其表觀密度為 3050kg/m3；熟料中 C3A 含量不大于 8%，3 天和 28 天水泥膠砂抗壓強(qiáng)度分別為：30.2MPa 和48.6MPa，初凝時(shí)間為 135min，終凝時(shí)間為 196min。試驗(yàn)證明，該水泥雖然早期強(qiáng)度偏高，但質(zhì)量較穩(wěn)定，用它配制出來(lái)的混凝土強(qiáng)度波動(dòng)較小。

1.2 骨料

本工程所用重晶石粗細(xì)骨料選用同一礦床的重晶石，其技術(shù)指標(biāo)必須符合國(guó)標(biāo) GB/T 50557—2010《重晶石防輻射混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》的要求，亦應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) JGJ 52—2006《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》。其中所選購(gòu)的重晶石骨料中硫酸鋇含量經(jīng)業(yè)主委托國(guó)家建筑材料測(cè)試中心檢測(cè)結(jié)果分別為：重晶石中硫酸鋇含量 95.32%，重晶石砂中硫酸鋇含量 83.72%，設(shè)計(jì)要求重晶石骨料中硫酸鋇含量應(yīng)大于 85%；其重晶石粗骨料表觀密度為 4082kg/m3，粒徑為 5～25mm，符合連續(xù)級(jí)配；重晶石砂的表觀密度為4070kg/m3，粒徑符合Ⅱ區(qū)中砂的規(guī)定，石粉含量小于7%。

1.3 硼玻璃粉

要求硼玻璃粉中三氧化二硼含量不小于 30.0%（重量百分比），抽檢樣品經(jīng)國(guó)家建筑材料測(cè)試中心檢測(cè)結(jié)果為：三氧化二硼含量 32.02%，硼玻璃粉的表觀密度為 2710kg/m3，設(shè)計(jì)要求含硼重晶石混凝土中硼含量達(dá)到 0.5%（占混凝土質(zhì)量百分比）。業(yè)主要求硼玻璃粉一次性采購(gòu)到位。經(jīng)過(guò)四方聯(lián)合抽樣檢驗(yàn)合格后存放于儲(chǔ)罐、筒倉(cāng)或室內(nèi)倉(cāng)庫(kù)，并做好“標(biāo)識(shí)”，注意防潮。

1.4 礦物摻合料

為提高含硼重晶石混凝土的工作性能和力學(xué)性能、降低大體積混凝土的水化熱。我司選用Ⅰ級(jí)粉煤灰替代部分硅酸鹽水泥，粉煤灰的表觀密度為 2350kg/m3。

1.5 減水劑

減水劑的應(yīng)用對(duì)含硼重晶石混凝土的工作性能有著至關(guān)重要的作用，是配制防輻射混凝土必不可少的一種外加劑，須具備高減水率、高保坍性、降粘效果好、收縮性小等性能。該混凝土減水劑選用廈門(mén)“宏發(fā)”特配聚羧酸高效減水劑。

2 配合比設(shè)計(jì)

為滿(mǎn)足含硼重晶石混凝土對(duì)中子射線(xiàn)的防護(hù)要求，確定采用體積法對(duì)該混凝土配合比的主要參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)試算和試配調(diào)整，其目標(biāo)是使該防輻射混凝土性能符合設(shè)計(jì)要求的技術(shù)指標(biāo)，若其中一項(xiàng)指標(biāo)不能滿(mǎn)足，須再繼續(xù)進(jìn)行試配調(diào)整，直到合格。

所以，在配合比設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)首先考慮到：

（1）該含硼重晶石混凝土的表觀密度不小于3300kg/m3，對(duì)混凝土的抗離析要求高；另外，該混凝土中粉體材料（水泥及礦物摻合料、硼玻璃粉、骨料中的石粉含量）量較多，導(dǎo)致混凝土拌合物粘性大，如何保證施工性能。

（2）如何保證含硼重晶石混凝土中的硫酸鋇含量不少于 70%（占混凝土質(zhì)量百分比）；硼元素含量不低于 0.5%（占混凝土質(zhì)量百分比）。

2.1 初步配合比設(shè)計(jì)

2.1.1 混凝土單方材料用量

該項(xiàng)目是采用特種材料配制具有特殊性能的現(xiàn)代混凝土，且對(duì)含硼和硫酸鋇含量又有嚴(yán)格的限量，所以不能按一般的普通大體積混凝土設(shè)計(jì)配合比，在此先選擇和計(jì)算膠凝材料（含所有粉料）用量及用水量，再計(jì)算漿體體積，在此，漿體體積中包含膠凝材料（水泥、摻合料及其它粉料）和水的體積。在忽略含氣量所占體積的前提下，從 1 立方米混凝土拌合物總體積中減去漿體體積，就是骨料體積，骨料體積中包含重晶石和重晶石砂的體積。以下根據(jù)原材料情況和對(duì)防輻射混凝土的技術(shù)要求分別計(jì)算或選取該混凝土的單方材料用量：

本項(xiàng)目中，含硼重晶石混凝土拌合物的漿體體積等于所使用的膠凝材料水泥、粉煤灰和硼玻璃粉及水的體積之和。其中，為保證強(qiáng)度和地下防水混凝土要求，水泥用量選取 260kg/m3；為使抗?jié)B混凝土中，膠凝材料總量（不含非活性的硼玻璃粉料）不低于 320kg/m3，并保證拌合物的施工性能和后期強(qiáng)度，特選擇摻加Ⅰ級(jí)粉煤灰 60kg/m3。

硼玻璃粉是透明粉料，在此作為非活性膠凝材料摻加。由于混凝土中含硼量要求不低于 0.5%（質(zhì)量百分比），若按技術(shù)要求預(yù)設(shè)該混凝土的表觀密度為3300kg/m3，即在 1 立方混凝土中硼含量為：3300×0.5%=16.5(kg)，而在三氧化二硼（B2O3）中，硼含量所占的百分比為：11×2/(11×2+16×3)×100%=31.43%，另外，考慮到硼玻璃粉中三氧化二硼含量的穩(wěn)定性，雖然抽取的樣本檢測(cè)值為 32.02%，在此仍按最低含量不低于 30% 計(jì)算。所以，要使含硼重晶石混凝土中，硼含量達(dá)到 0.5% 以上，在第Ⅰ組配合比中每方混凝土至少需要摻加硼玻璃粉：16.5÷31.43%÷30%=175(kg)，考慮到硼玻璃粉中三氧化二硼含量的波動(dòng)，經(jīng)設(shè)計(jì)和建設(shè)方同意，在另外的第 Ⅱ 組和第 Ⅲ 組配合比中，將其硼玻璃粉的實(shí)際使用量的富余系數(shù)提高到 1.1～1.2倍計(jì)算，即后兩組配合比中，硼玻璃粉的用量分別選用 175×1.1=192(kg) 和 175×1.2=210(kg)，進(jìn)行試配對(duì)比，在對(duì)比試驗(yàn)中，選定拌合用水量為 176kg。至于液體減水劑中含水量，因試配時(shí)已從拌合水中扣除，所以其減水劑固含量部分的體積予以忽略，其減水劑摻量為膠凝材料（粉料）總量的 3.10%。

至此，可以列出水泥、粉煤灰及拌合水用量相同，而硼玻璃粉用量不同的三組配合比的膠凝材料質(zhì)量和用水量 mw，再除以各自材料的表觀密度 ρ 從而可得出漿體體積的計(jì)算公式為：

式中：mc、mf、mp、mw和 ρc、ρf、ρp、ρw分別為水泥、粉煤灰、硼玻璃粉及水的質(zhì)量和表觀密度。三組配合比的漿體體積及膠凝材料和水用量分別計(jì)算后列于表1 中。

（2）骨料體積及粗細(xì)骨料用量的計(jì)算

本項(xiàng)目中，在忽略含氣量體積和減水劑中固含量體積的情況下，從 1 立方混凝土拌合物中減去漿體體積VP，即等于粗細(xì)骨料總體積：VA=1-VP。

為了計(jì)算單方混凝土中粗細(xì)骨料的總用量 ma，須先確定該配合比中的砂率 βs，考慮到粗骨料重晶石中含有 5mm 以下重晶石小顆粒達(dá) 6.5% 及其石粉 0.8% 以上，因此計(jì)算時(shí)特意降低砂率，?。害聅=27%。

基于地域的自我認(rèn)知，嶺南報(bào)刊地域特色體現(xiàn)于三點(diǎn)：報(bào)刊內(nèi)容、報(bào)刊語(yǔ)言、報(bào)刊形式。從內(nèi)容看，嶺南報(bào)刊新聞欄目的設(shè)置上會(huì)有意識(shí)區(qū)分本外埠，《嶺東日?qǐng)?bào)》設(shè)《潮嘉新聞》《本省新聞》《京省新聞》《外國(guó)新聞》四個(gè)欄目，以地域?yàn)閯e。從語(yǔ)言看，上海、北京等地報(bào)刊偏愛(ài)官話(huà)，“先用官話(huà)，次用土話(huà)……本報(bào)章定用官話(huà)，乃是公共天下的意思”，[5]嶺南報(bào)刊則喜用粵語(yǔ)，革命報(bào)刊為啟智下層社會(huì)，常用粵語(yǔ)吸引本地讀者。從報(bào)刊形式看，嶺南報(bào)刊喜用地方文藝樣式，粵謳、班本、越人歌等都是常設(shè)欄目。

然后，計(jì)算粗、細(xì)骨料混合后的表觀密度：

再計(jì)算單方混凝土中粗細(xì)骨料的總用量 ma=ρa(bǔ)×VA

其中：細(xì)骨料砂用量：ms=ma×βs

粗骨料石用量：mg=ma-ms

例如第Ⅰ組配合比中，漿體體積：VP=0.351m3則骨料體積為：VA1=1-0.351=0.649(m3)

所以，粗、細(xì)骨料的總質(zhì)量為：

ma=ρa(bǔ)×VA=4079×0.649=2647(kg)

細(xì)骨料重晶石砂用量：

ms=ma×βs=2647×27%=715(kg)

粗骨料重晶石用量：mg=ma-ms=2647-715=1932(kg)

表1 混凝土基準(zhǔn)配合比及相關(guān)參數(shù)

使用同樣方法可計(jì)算出另外第 Ⅱ 和第 Ⅲ 兩組配合比的粗、細(xì)骨料用量。共三組配合比的粗細(xì)骨料總體積及砂、石用量也列入表 1 中。

2.1.2 對(duì) C30 防輻射混凝土三組配合比的表觀密度、硼元素和硫酸鋇含量進(jìn)行推算和實(shí)測(cè)驗(yàn)證

（1）第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三組配合比的混凝土拌合物表觀密度計(jì)算結(jié)果分別為：3320kg/m3、3310kg/m3和3300kg/m3，均大于或等于 3300kg/m3。

（2）第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三組配合比中，每方混凝土硼元素含量（質(zhì)量）計(jì)算：

第Ⅰ組：硼元素含量 175×30%×31.43%=16.50(kg)

第Ⅱ組：硼元素含量 192×30%×31.43%=18.10(kg)

第 Ⅲ 組：

硼元素含量 210×30%×31.43%=19.80(kg)

以上三個(gè)配合比中，硼元素含量占各自混凝土表觀密度（質(zhì)量）的百分比分別為：

第Ⅰ組：16.50/3320=0.49(%)

第Ⅱ組：18.10/3310=0.55(%)

第 Ⅲ 組：19.80/3300=0.60(%)

經(jīng)計(jì)算得知，除第Ⅰ組外，其余兩組配合比的硼元素含量均超過(guò) 0.5% 的技術(shù)指標(biāo)。

（3）第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 三組配合比中，硫酸鋇含量在混凝土中所占比例計(jì)算：

根據(jù)對(duì)三組配合比中的重晶石粗、細(xì)骨料中硫酸鋇含量抽檢樣本的實(shí)測(cè)結(jié)果，重晶石中硫酸鋇含量95.32%，重晶石砂中硫酸鋇含量 83.72%，在此，重晶石細(xì)骨料中硫酸鋇含量按 83.7% 計(jì)算，重晶石粗骨料中硫酸鋇含量按 95.3% 計(jì)算，則三組配合比中每方混凝土硫酸鋇含量（質(zhì)量）分別為：

第Ⅰ組：

mBa=715×83.7%+1932×95.3%=598+1841=2439(kg)

第Ⅱ組：

mBb=708×83.7%+1915×95.3%=593+1825=2418(kg)

第 Ⅲ 組：

mBc=700×83.7%+1894×95.3%=586+1805=2391(kg)

以上三組配合比中，粗、細(xì)骨料中硫酸鋇總含量占各自混凝土表觀密度（質(zhì)量）的百分比分別為：

第Ⅰ組：2439/3320=73.46(%)

第Ⅱ組：2418/3310=73.05(%)

第 Ⅲ 組：2391/3300=72.45(%)

由計(jì)算結(jié)果可知，三組配合比中的硫酸鋇含量均滿(mǎn)足超過(guò)混凝土質(zhì)量 70% 的技術(shù)要求。以下將其計(jì)算值與第三方（質(zhì)撿部門(mén)）對(duì)混凝土試件的檢測(cè)值對(duì)照列表見(jiàn)表 2。

表2 中第Ⅰ組配合比的硼玻璃粉用量 175kg，硼元素與混凝土的質(zhì)量百分比小于 0.5%，無(wú)論推算值或?qū)崪y(cè)值均不能滿(mǎn)足技術(shù)要求，第Ⅱ組和第 Ⅲ 組配合比的硼元素含量分別達(dá)到技術(shù)指標(biāo) 0.5% 的 1.06 倍和 1.14倍，都能滿(mǎn)足要求；硫酸鋇含量與混凝土的質(zhì)量百分比在三組配合比中無(wú)論推算值或?qū)崪y(cè)值均大于 70%，都能滿(mǎn)足技術(shù)指標(biāo)要求。

2.1.3 對(duì) C30 防輻射混凝土三個(gè)配合比的施工性能和力學(xué)性能試配驗(yàn)證

實(shí)測(cè)結(jié)果列于表 3。

表2 混凝土表觀密度及硼元素和硫酸鋇含量驗(yàn)證值

表3 施工性能和力學(xué)性能試配結(jié)果（實(shí)測(cè)值）

2.2 優(yōu)選試驗(yàn)室配合比

對(duì)照需方原設(shè)定的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)要求，通過(guò)對(duì)三個(gè)配合比的多次試配驗(yàn)證，對(duì)其綜合性能進(jìn)行比較，最后經(jīng)協(xié)商確定選擇第Ⅲ組配合比為試驗(yàn)室配合比，并以不同減水劑摻量再次進(jìn)行試配，配合比及性能試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 4。

由試驗(yàn)結(jié)果可看出當(dāng)減水劑摻量為 3.20% 時(shí)，拌合物施工性能最優(yōu)。

2.3 確定生產(chǎn)用基準(zhǔn)配合比

用同一重晶石礦場(chǎng)上的 2 個(gè)不同批次的重晶石骨料，對(duì)生產(chǎn)用基準(zhǔn)配合比（表 4 中的 2# 配合比）進(jìn)行試配驗(yàn)證，其拌合物性能和硬化后混凝土力學(xué)性能的驗(yàn)證結(jié)果見(jiàn)表 5。

經(jīng)過(guò) 2 次試配驗(yàn)證說(shuō)明用該配合比拌制的混凝土質(zhì)量穩(wěn)定，工作性能、力學(xué)性能與各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均能滿(mǎn)足工程設(shè)計(jì)要求。

3 生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量控制

含硼重晶石混凝土在廈門(mén)弘愛(ài)醫(yī)院共開(kāi)盤(pán)生產(chǎn)了三次，每次生產(chǎn)的混凝土經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)取樣檢驗(yàn)，其表觀密度在3290～3320kg/m3之間，拌合物坍落度約 180～190mm左右，擴(kuò)展度一般都大于 400mm，施工性能良好。該項(xiàng)目四個(gè)部位共澆筑含硼重晶石混凝土 1486m3，出廠(chǎng)取樣試件先后共制作 8 組，按非統(tǒng)計(jì)方法評(píng)定其平均強(qiáng)度值為 49.0MPa，其中最小值 36.7MPa，最大值57.2MPa。對(duì)含硼重晶石混凝土中硫酸鋇含量和硼含量的檢測(cè)，由需方委托國(guó)家建筑材料測(cè)試中心按構(gòu)件部位四次抽樣檢測(cè)，結(jié)果列于表 6。

表4 C30P6 混凝土試驗(yàn)室配合比優(yōu)化

表5 混凝土性能驗(yàn)證結(jié)果

表6 含硼重晶石防輻射混凝土硫酸鋇含量和硼含量的實(shí)測(cè)值

齡期 60 天后，混凝土構(gòu)件未發(fā)現(xiàn)明顯的裂縫，質(zhì)量評(píng)定合格。

在含硼重晶石混凝土生產(chǎn)和供應(yīng)過(guò)程中，應(yīng)注意以下環(huán)節(jié)：

3.1 對(duì)粗、細(xì)骨料石粉含量的控制

由于粗、細(xì)骨料中的石粉含量對(duì)減水劑的吸附性能和混凝土流動(dòng)性有著重要影響，為此我司要求施工單位采購(gòu)的粗、細(xì)骨料應(yīng)選用同一礦床重晶石且與試配提供的材料相一致。每次進(jìn)貨前必須由我司安排試驗(yàn)員檢測(cè)合格后方可進(jìn)貨。

3.2 對(duì)硼玻璃粉的進(jìn)廠(chǎng)控制

硼玻璃粉中三氧化二硼含量決定著含硼重晶石混凝土研發(fā)的成敗，因此我司要求施工單位必須提前一次性采購(gòu)到位，并經(jīng)過(guò)四方共同抽檢，檢驗(yàn)合格后存放于室內(nèi)倉(cāng)庫(kù)，做好“標(biāo)識(shí)”，注意防潮，待混凝土生產(chǎn)時(shí)，再提前運(yùn)送至攪拌站入庫(kù)待用。

3.3 生產(chǎn)及運(yùn)輸控制

（1）生產(chǎn)前需將骨料倉(cāng)清空并用清水沖洗，確保骨料倉(cāng)干燥無(wú)積水，并須檢查確認(rèn)沒(méi)有其他骨料殘存。

（2）存放硼玻璃粉的粉料筒倉(cāng)需提前清倉(cāng)，并用破拱氣壓多次吹掃以及錘擊筒倉(cāng)錐體等方式進(jìn)行清理，經(jīng)確認(rèn)筒倉(cāng)和螺運(yùn)機(jī)內(nèi)沒(méi)有殘存的粉料，方可裝料。

（3）每次開(kāi)盤(pán)前，先將攪拌機(jī)清理并沖洗干凈，確保攪拌機(jī)內(nèi)部無(wú)結(jié)料。并保證用專(zhuān)機(jī)生產(chǎn)重晶石混凝土，避免受其他工程混凝土的影響。

（4）由于骨料密度量大，重晶石骨料上料時(shí)，需先將進(jìn)料斗的下料口尺寸調(diào)整減少到原有的 2/3 左右，以降低下料量，減少皮帶上料負(fù)荷，防止皮帶打滑以及電機(jī)過(guò)熱。

（5）調(diào)整骨料秤漏斗排放門(mén)的氣缸行程，使之減少到原來(lái)的 1/2～2/3 左右，或采用骨料秤計(jì)量結(jié)束后落料時(shí)用手動(dòng)方式分 2 次落料的方法，以降低重晶石骨料的下料量，減少皮帶上料負(fù)荷。

（6）由于含硼重晶石混凝土密度大、總粉量高，經(jīng)試驗(yàn)我司 3m3攪拌機(jī)每盤(pán)拌制不大于 1.5m3，攪拌時(shí)間設(shè)為 240s，以保證拌合物均勻并防止攪拌機(jī)電流過(guò)大造成攪拌機(jī)“燜鍋”。

（7）含硼重晶石混凝土裝車(chē)之前須清洗攪拌車(chē)，并確認(rèn)攪拌桶中的積水完全排干，含硼重晶石混凝土應(yīng)固定幾部車(chē)輛專(zhuān)運(yùn)，攪拌車(chē)的動(dòng)力以及液壓設(shè)備攪拌葉片必須先經(jīng)檢查完好后，方可運(yùn)行。

（8）因含硼重晶石混凝土密度較大，故須減量裝車(chē)，防止超載，每車(chē)按照 3～4m3方量運(yùn)送至工地，途中保持滾筒慢速旋轉(zhuǎn)，不得隨意停車(chē)和更改行進(jìn)路線(xiàn)，不得擅自加水以保證拌合物均勻。

（9）生產(chǎn)含硼重晶石混凝土的攪拌主機(jī)每隔 1 小時(shí)必須清洗一次，攪拌車(chē)須每次清洗并排干積水防止攪拌葉片結(jié)料；清洗主機(jī)和攪拌車(chē)的殘料必須另外放置并處理，不能和普通混凝土的殘料一起進(jìn)行回收再使用。

（10）含硼重晶石混凝土每車(chē)出廠(chǎng)前，必須檢測(cè)和易性及坍落度，出廠(chǎng)坍落度應(yīng)控制在 180～200mm 左右，施工現(xiàn)場(chǎng)坍落度宜控制在 160～180mm 左右。

（11）每次開(kāi)盤(pán)后的前 3 車(chē)混凝土出廠(chǎng)須取樣檢測(cè)其坍落度、和易性是否與試配過(guò)程一致，若有變化則馬上調(diào)整至接近試配狀態(tài)，確保出廠(chǎng)混凝土狀態(tài)在可控范圍且無(wú)異常變化。待生產(chǎn)穩(wěn)定后每車(chē)出廠(chǎng)前目測(cè)混凝土坍落度，觀察和易性與先前是否一致。

（12）在施工現(xiàn)場(chǎng)我方安排由經(jīng)驗(yàn)豐富的試驗(yàn)員全程跟蹤施工過(guò)程，隨時(shí)加強(qiáng)工地和生產(chǎn)廠(chǎng)內(nèi)的聯(lián)絡(luò)，及時(shí)反饋現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和施工要求，以便廠(chǎng)內(nèi)適時(shí)調(diào)整。

4 施工過(guò)程控制

對(duì)于含硼重晶石混凝土的施工，為確保工程質(zhì)量，應(yīng)制定專(zhuān)門(mén)的施工方案，并宣貫到每個(gè)崗位認(rèn)真實(shí)施。

（1）要求混凝土拌合物送達(dá)工地后應(yīng)具備良好的流動(dòng)性、粘聚性和保水性，不得有泌水、離析和分層現(xiàn)象。由于含硼重晶石防輻射混凝土的特殊性，確定用非泵送方法施工，先把拌合物從攪拌車(chē)卸料到吊罐中，再用塔式起重機(jī)將吊罐送到澆筑地點(diǎn)，分層卸入要澆筑的部位并振搗密實(shí)。圖 1 為施工現(xiàn)場(chǎng)圖。

圖1 施工現(xiàn)場(chǎng)圖

（2）由于含硼重晶石混凝土密度較大，所以澆筑時(shí)拌合物對(duì)模板的沖擊力、側(cè)壓力都很大，故要求模板一定要堅(jiān)固牢靠，要有足夠的剛度，保證在澆筑時(shí)不發(fā)生損壞和變形。為達(dá)到良好的保溫效果，應(yīng)采用多層實(shí)木膠合板制作模板。并應(yīng)按要求組織專(zhuān)家論證，嚴(yán)格按照論證后的方案實(shí)施。

（3）含硼重晶石混凝土拌合物的自由傾落高度不應(yīng)大于 1.5 米，現(xiàn)場(chǎng)必須有防止含硼重晶石混凝土離析的措施。對(duì)于豎向構(gòu)件應(yīng)采用分層灌筑的方式，每層混凝土厚度不大于 400mm；對(duì)于水平構(gòu)件宜采用斜面分層連續(xù)澆搗；分層澆筑時(shí)，上層與下層的澆筑間歇時(shí)間不得超過(guò)含硼重晶石混凝土的初凝時(shí)間。應(yīng)保證含硼重晶石混凝土構(gòu)件內(nèi)部均勻、密實(shí)，振搗要充分，但不得漏振或過(guò)振。

（4）含硼重晶石混凝土施工應(yīng)避開(kāi)大風(fēng)、雨水和炎熱天氣，防止含硼重晶石混凝土品質(zhì)出現(xiàn)問(wèn)題。

（5）含硼重晶石混凝土結(jié)構(gòu)的薄弱部位或應(yīng)力集中部位，應(yīng)采取增加附加鋼筋、暗柱、暗梁等構(gòu)造加強(qiáng)措施。地下室外墻會(huì)受到地下室底板強(qiáng)大的約束，外墻還會(huì)受到較大的溫度應(yīng)力和干燥收縮應(yīng)力，應(yīng)在外墻中配置用于抗裂的水平構(gòu)造筋和暗梁來(lái)提高抵抗變形（圖2）。

圖2 配置水平構(gòu)造筋和暗梁

（6）為預(yù)防含硼重晶石混凝土開(kāi)裂，在澆筑后，必須及時(shí)用塑料薄膜和土工布嚴(yán)密覆蓋進(jìn)行保溫和保濕。對(duì)于大體積含硼重晶石混凝土的施工，構(gòu)件中心和表層溫差、表層與大氣溫差不得超過(guò) 20℃，構(gòu)件表面進(jìn)行保溫保濕養(yǎng)護(hù)，7 天內(nèi)嚴(yán)格保持含硼重晶石混凝土中的水分不得散失，7～28 天內(nèi)，構(gòu)件周?chē)h(huán)境濕度不得低于 80%，若未能滿(mǎn)足要求，須采取向構(gòu)件周?chē)鷩婌F的方法解決，含硼重晶石混凝土構(gòu)件中的結(jié)合水多少，將直接影響含硼重晶石混凝土對(duì)中子射線(xiàn)的防護(hù)效果。

（7）保濕保溫用的塑料布拆除后，若混凝土構(gòu)件表面還存在缺陷，須進(jìn)行修補(bǔ)，并在裝修前先涂刷混凝土表面防護(hù)層，以提高結(jié)構(gòu)使用壽命。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）含硼重晶石防輻射混凝土的研發(fā)與應(yīng)用，首先應(yīng)根據(jù)技術(shù)指標(biāo)要求，合理地選擇原材料，并利用和發(fā)揮各原材料性能，科學(xué)合理地設(shè)計(jì)優(yōu)化配合比。

（2）對(duì)含硼重晶石混凝土生產(chǎn)、供應(yīng)和施工過(guò)程，從原材料進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)、混凝土攪拌、運(yùn)輸、施工、養(yǎng)護(hù)等每一個(gè)環(huán)節(jié)，都必須全程實(shí)施監(jiān)控。

（3）生產(chǎn)前要充分考慮生產(chǎn)供應(yīng)過(guò)程和施工過(guò)程中，可能會(huì)發(fā)生的各種問(wèn)題和造成的不利影響，做到未雨綢繆、有備無(wú)患，做好預(yù)案，包括原材料供應(yīng)、天氣變化、設(shè)備運(yùn)行狀況等，制定詳細(xì)可行的質(zhì)量策劃，以?xún)?yōu)質(zhì)服務(wù)密切配合施工現(xiàn)場(chǎng)澆筑，確保工程質(zhì)量。

廈門(mén)弘愛(ài)醫(yī)院 BNCT 項(xiàng)目含硼重晶石混凝土于2019 年 12 月～2020 年 1 月期間先后分三次澆筑完畢，經(jīng)過(guò)廈門(mén)華信混凝土工程開(kāi)發(fā)有限公司以及施工方的通力合作，生產(chǎn)供應(yīng)以及澆筑施工、后期養(yǎng)護(hù)等過(guò)程均非常順利，含硼重晶石混凝土的各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，得到甲方以及監(jiān)理方的好評(píng)。