防辐射混凝土施工方案

长安医院设备用房模板及重混凝土施工方案大体积防辐射混凝土施工方案本工程的大体积防辐射混凝土属于重要工序。防辐射混凝土又称为屏蔽混凝土、重混凝土或核反应堆混凝土,是原子核辐射源装置常用的防护材料,它能有效屏蔽原子核辐射.所谓原子核辐射,一般是指α射线、β射线、γ射线和中子流.由于α射线、β射线穿透力较低,厚度很小的防护材料也能完全挡住它们,所以防辐射混凝土要屏蔽的射线主要是γ射线和中子射线[1].γ射线是一种具有极大穿透力的电磁波,在穿过防护物质时可逐渐被吸收,当防辐射混凝土墙体厚度为常数时,防γ射线的性能与其密度成正比,物质的密度愈大,防护性能愈好,当防辐射混凝土达到一定厚度时,γ射线可被完全吸收.一般防辐射混凝土均采用重骨料配制成重混凝土.中子射线是由不带电的微粒组成,密度大的材料对能量大的快中子有减速作用,但对能量低的热中子不具有减速效果,要削弱中子射线,防辐射混凝土中不仅须含重元素,还要含有一定数量氢原子和水的轻元素.长安医院放射设备用房为1层框架—剪力墙结构,建筑面积约455㎡,该工程的治疗室的混凝土墙及顶板设计为防辐射混凝土，作为防射线的遮蔽体.治疗室的防辐射混凝土强度等级C30,素混凝土的容重≥2500Kg/m3,墙厚0.5m、1m、1.5m.、1.8m,顶板厚度为1.2、0.7米。该防辐射混凝土的施工应着重解决原材料的选择、配合比设计和大体积混凝土施工等技术难题.4.1防辐射混凝土施工方案4.1.1原材料的选择水泥:选用P·O42.5级普通硅酸盐水泥.外加剂:选用缓凝高效减水剂,缓凝高效减水剂对新拌混凝土具有较好的保坍性,减水率20%以上,不泌水,可明显提高混凝土的和易性、泵送性和耐久性,28天强度可提高25%以上,延迟水泥水化热放热时间,在保证相同条件的前提下可节约水泥10-20%.骨料:选用粗、中砂,含泥量3%;碎石选用最大粒径为31.5mm连续级配的优等品,含泥量1%。由于设计要求抗辐射素混凝土的容重≥2500Kg/m3,因此在每立方混凝土中加入100Kg硫酸钡(重晶石),可满足设计要求。4.1.2防辐射混凝土的配合比设计防辐射混凝土的密度越大,其屏蔽效果越好,故配合比设计时应优先考虑混凝土的表观密度和密实程度,再考虑强度和施工工艺.配合比必须满足下列要求:(1)选用骨料密度要大;(2)混凝土的水泥用量不宜过大,水泥用量过多时,其容重则下降;(3)水灰比控制在0.4～0.5之间;(4)考虑防辐射混凝土骨料的比重较大,混凝土易分层,为避免因骨料重而引起骨料离析,坍落度不能太大,出机混凝土坍落度应控制在180±20mm.该抗辐射混凝土施工,采用商品泵送混凝土.混凝土强度等级为C30,坍落度160～200mm,砂率为35%,混凝土的配合比为水泥:砂:卵石:粉煤灰:矿粉:水:UNF-MC型缓凝高效减水剂=1:2.8:0.6:5.2:0.3:0.12:0.64:0.05,(每立方米混凝土加入150Kg重晶石)施工过程中,测定砂、石的含水率,及时调整配合比.4.1.3施工缝的留设防辐射混凝土施工缝的设置是重要的一环，为保证混凝土的抗辐射效果，本工程墙体和顶板一次性整体浇筑，不留置施工缝，只考虑基础筏板施工完毕与墙体之间有水平施工缝，该水平施工缝如下图所示：墙体水平施工缝墙厚4.2大体积混凝土的施工4.2.1模板工程(1)对1.2m厚的顶板,立杆采用间距为450×450mm的钢管支撑,板底铺18mm厚的竹胶板把板荷载均匀传递到下层方木上。(2)砼墙采用加密φ16对拉螺栓;外侧模板的架管采用满堂架水平对撑、剪刀撑等形式把剪力墙上的侧压力传递到水平方向剪力墙及框架梁和柱、地梁上.由于架管太多,为了保证墙和板的断面尺寸,在架管的端部采用了可调支撑,这样也能保证架管和墙面充分接触.(3)为了防止支撑结构局部突然失稳,增加了斜撑和剪刀撑的数量和纵横两面支撑连接,形成了一个含有多个多余约束的超静定结构体系.4.2.2混凝土工程4.2.2.1混凝土施工配合比本工程用C30凝土施工配合比材料名称水泥砂石子重晶石粉煤灰水外加剂用量kg/m³25070013001508016011.54.2.2.2、大体积混凝土热工计算4.2.2.2.1大体积混凝土温度监测4.2.2.2.1.1监测方法及监测设备选用北京市建筑研究院便携式建筑电子测温仪JDC-2。4.2.2.2.1.2监测方法系统采用电感方式，能定时在线监测各测点温度，并跟踪记录，测量数据及其变化趋势以图表两种方式实时显示。4.2.2.2.1.3测点布置在顶板平面共布置五个点，每一个点上下布置三个测温探头，见下图。500500点点点点点1LL111LL22治疗室顶板混凝土测温点平面布置图11-1剖面测温点布置图505011111A点A点点点点3L3LA点23点点23点点23点2点3点点2点3在1.8米厚墙各布置一个测温点，每个点上布置四个测温探头，见下图：点111.8米厚混凝土墙测温点平面布置图1-1剖面测温点布置图10001000100010001000点点点12点341.2米厚顶板测温点与测温线的长度测点编号测温线长度（m）123A0.511.5BO.511.5CO.511.5DO.511.5EO.511.5数量合计2.557.5备注本工程使用测温线由北京市建筑工程研究院供应联系电话：010—682830011.8米厚墙测温点与测温线的长度测点编号测温线长度（m）1234F5432数量合计5432备注本工程使用测温线由北京市建筑工程研究院供应联系电话：010—682830014.2.2.2.1.4测温实施计划基础测温成立测温小组，测温前要经过专业培训。测温管安装时位置应准确，并与钢筋及固定架绝热。在浇筑期间，每隔两小时测温－次，在浇筑完毕后3天内，每两小时测温－次。4－7天每四小时－次8－14天每八小时－次砼入模温度每工作班不少于三次。大气温度每天不少于四次。测温人员要对测温工作高度重视，责任心强，精心工作，严禁偷懒，认真做好测温记录。在测温期间，如果发现温控超过指标，应以保温为基本点，采用加盖草袋等措施，并向有关人员及时报告。内表温差温控指标表温度内容温控指标备注Tr5℃≤TrTr为入模温度内表温差℃≤25降温速度℃/d≤1.5温度梯度℃/m＜154.2.2.2.2、大体积混凝土热工计算：大体积混凝土因体积较大，由水化热引起混凝土内部的最高温度与外界气温之差相当大，为了保证混凝土的质量，应预先进行热工计算判断温度之差，以便制定相关措施。因所用的混凝土配合比是在浇筑时取得，此热工计算所用的各项参数为C30混凝土的配合比，以期预算混凝土的内部温度与表面温度之差大致是否在25℃以内，以决定是否采取其它的施工措施。施工期时置夏季，日平均气温按20℃考虑。4.2.2.2.2.1混凝土拌合温度（使用商品混凝土，暂定温度为18℃）4.2.2.2.2.2混凝土出料温度：使用商品混凝土，故TI=Tc=18℃4.2.2.2.2.3混凝土浇筑温度：Tj=Tc+（Tq-Tc）·（A1+A2+A3+……An）计算。Tj----混凝土浇筑温度(℃)Tc----混凝土拌合温度(℃)Tq----室外平均气温(℃)A1+A2+A3+……An----温度损失系数，其值按下列考虑：1）混凝土装卸每次A=0.0322）混凝土运输时A=θ·τ，τ为运输时间（min），θ取0.00423）浇筑过程中A=0.003τ,τ为浇筑时间（min）装料A1=0.032商混运输暂估30minA2=0.0030×30=0.090浇捣15min:A6=0.003×15=0.045则∑A=A1+A2+A3+A4+A5+A6=0.229∴Tj=18+(20－18)×0.167=18.3℃4.2.2.2.2.4混凝土绝热温升混凝土在凝固过程中3d时水化热温度最大，故计算龄期3d的绝热温升。混凝土浇筑层厚度为1.2m，假定结构四周没有任何散热和热损失的情况下，水泥水化热全部转化成温升后的温度值。而混凝土的最终绝热温升是与水泥用量、水泥品种、混凝土的热学性能有关，可按下式计算：Tn=mc•Q/c•p+mf/50不同岭期的混凝土绝热温升可按下式计算：Tτ=Tn（1-e-mτ）式中：Tn----混凝土最终绝热温升(℃)；Tτ----在τ龄期时混凝土绝热温升(℃)；mc----每立方混凝土中的水泥用量（Kg）；Q----每Kg水泥水化热量（KJ/kg）此处取334KJ/kg；c----混凝土的比热，可按0.97KJ/kg·K计算；ρ----混凝土的密度，取2500（kg/m3）mf----每立方混凝土中粉煤灰用量（Kg）；e----常数，为2.718；m----混凝土水化热时温升系数，随水泥品种及浇筑温度而异，一般为0.3-0.41；τ----岭期（d）。计算水化热温升时的m值浇筑温度（℃）51015202530m0.2950.3180.3400.3620.3840.4061）计算混凝土的最高绝热温升：Tn=mc•Q/c•p+mf/50=250×334/0.97×2500+80/50=36.03℃2）计算混凝土1-28d的绝热温升：Tτ=36.03（1-2.718-0.362τ）当τ=1时：T1=36.03（1-2.718-0.362×1）=10.95℃；当τ=3时：T3=36.03（1-2.718-0.362×3）=23.85℃；当τ=6时：T6=36.03（1-2.718-0.362×6）=31.92℃；当τ=9时：T9=36.03（1-2.718-0.362×9）=34.66℃；当τ=12时：T12=36.03（1-2.718-0.362×12）=35.56℃；当τ=15时：T15=36.03（1-2.718-0.362×15）=35.88℃；当τ=18时：T18=36.03（1-2.718-0.362×18）=35.99℃；当τ=21时：T18=36.03（1-2.718-0.362×21）=35.99℃；当τ=24时：T15=36.03（1-2.718-0.362×24）=35.99℃；当τ=27时：T18=36.03（1-2.718-0.362×27）=35.99℃；当τ=30时：T18=36.03（1-2.718-0.362×30）=35.99℃；5.2.2.2.2.5混凝土内部温度：水泥水化热引起的绝热温升后，浇筑温度Tj,即为在绝热状态下的混凝土内部温度，可按下式计算：Tr（τ）=Tj+TτTr（τ）----在绝热状态下，不同龄期的混凝土内部温度（℃）。不同龄期水化热降温系数与浇筑块厚度的关系浇筑块厚度（m）不同龄期（d）时的ξ值369121518211.20.420.310.190.110.070.040.03注：ξ=Tm/Tn；Tm----混凝土由水化热引起的实际温升（℃）。工程实践证明，在散热条件大致相似的情况下，浇筑块的厚度不同，散热的温度也不同，并大致符合“越薄散热越快，越厚散热越慢”的规律。混凝土浇筑块厚度越薄，水化热温升阶段则越短，最高温度的峰值出现较早，并且很快有降温趋势；而浇筑块越厚，则水化热的温升阶段较长，最高温度的峰值出现时间稍后，且持续较长。外界气温越底，混凝土内部散热越快，但是必须保证混凝土内部温度与表面温度差控制在25℃内。因此，水化热温升阶段较短，最高温度的峰值出现时间更早，并且持续时间更长。∴混凝土内部的中心温度，可按下式计算：Tmax=Tj+Tτ·ξ式中：Tmax----混凝土中心温度（℃）；Tj----混凝土的浇筑温度（℃）；Tτ----在（τ）龄期时混凝土的绝热温升（℃）；ξ----不同浇筑块厚度的温度系数。以不同龄期（d）时的ξ值，可求出不同龄期的水化热温升：本工程混凝土浇筑层厚度为1.2m：τ=3d时，Tmax=Tj+Tτ·ξ=18.3+10.017=28.317℃；τ=6d时，Tmax=Tj+Tτ·ξ=18.3+9.89=28.19℃；τ=9d时，Tmax=Tj+Tτ·ξ=18.3+6.58=24.88℃；τ=12d时，Tmax=Tj+Tτ·ξ=18.3+3.94=22.24