防钴源辐射混凝土结构无缺陷控制施工工法2014.11.19

'防钴源辐射混凝土结构无缺陷控制施工工法1前言钴-60(60Co)γ辐照装置是辐照加工技术和射线科研应用的主要工具之一。辐照技术被广泛应用在医疗、食品、药品的辐射灭菌等行业。防钴源辐射混凝土又称屏蔽混凝土、防射线混凝土，容重较大，对γ射线、X射线或中子辐射具有屏蔽能力，不易被放射线穿透。它是原子能反应堆、粒子加速器以及医疗、食品、药品等辐射灭菌行业常用的一种防护性建筑材料。有效控制防辐射混凝土结构缺陷，是保证运行人员和周围环境安全的重要保障。依托于厦门万禾园辐照中心钴-60辐照车间防辐射大体积混凝土结构实例的探索研究，福建省闽南建筑工程有限公司调集技术骨干组成科技攻关组，在总结目前已有的防辐射混凝土施工技术和控制方法的基础上，建立了预拌防辐射大体积混凝土结构施工无缺陷全过程控制体系，提出了基于全过程、全方位、全员控制的混凝土结构施工无缺陷控制工艺与技术,并编制了防钴源辐射混凝土结构无缺陷控制施工工法。该工法采用了预拌防辐射纤维混凝土密度稳定控制技术、防辐射大体积混凝土配合比“三掺技术”、防辐射大体积混凝土模板施工技术、预留孔预埋件迷路设置施工控制技术、防辐射大体积混凝土施工及其裂缝控制技术、防辐射大体积混凝土温度监测与控制技术等一系列集成创新技术，经专家委员会鉴定评审，其关键技术总体上达到了国内领先水平,并被评审为2008年度福建省省级工法。近年来，本工法又相继运用于泉州德诚医院、苏州市吴中人民医院等工程的防辐射大体积混凝土结构施工中，我们在优化混凝土配合比和预留孔预埋件的施工控制等方面有了新的突破和改进，提出了重晶石防辐射混凝土配合比优化技术和预留孔、预埋件迷路设置施工控制技术等关键技术，对工法的施工工艺进行了扩充，进一步节约材料、降低了施工成本，并加快施工速度，工法所应用的这些工程相继获得了市级、省级优质结构及优质工程奖，取得了显著的社会效益和经济效益。2特点2.0.1强调全过程、全方位、全员控制，从原材料优选、配合比优化、结构构造、施工过程控制、管理等方面，综合提出有效预防措施、控制措施，保证混凝土结构无缺陷，以取得良好的防辐射效果。2.0.2针对重晶石防辐射混凝土提出了专门的配合比优化技术。从考虑混凝土防辐射的角度出发，在混凝土配合比设计中提出了独特的混凝土抗裂配比设计、防辐射掺合料设计和保证达到设计要求密度的配制方法。2.0.3“迷路式”预埋件、预留孔施工技术有效防护了直射射线的危害。特殊的埋设工艺，将传统工艺中预埋件、预留孔对混凝土结构的削弱影响减小到最低，提高了混凝土结构防辐射能力。2.0.420 本工法施工技术措施先进合理、人员机械安排到位，质量、安全有保证，且成本低于以往的防辐射混凝土施工工艺，社会及经济效益显著。3适用范围本工法适用于工业、农业、医疗、人防和科研试验等方面的防辐射混凝土结构无缺陷控制的施工，对其它大体积混凝土结构的缺陷控制也有较好的参考价值；不适用于因环境温度或辐射发热导致结构内部温度超过80℃的工程。4工艺原理4.0.1混凝土对辐射的屏蔽作用是通过其材料所含吸收物质对射线吸收完成的。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，混凝土的密度愈大，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。防辐射混凝土就是利用这一原理来防辐射。4.0.2本工法所采用的工艺原理就是保证防辐射混凝土的高密实度，从一次整体浇筑，优化防辐射混凝土配合比，合理设计模板及支撑体系，合理设置与处理预埋件、预留孔，控制温度、延缓降温速度，加强混凝土养护，防止水化热产生的温差过大引起混凝土裂缝，减少混凝土的收缩变形，提高混凝土极限抗拉能力，控制混凝土表面蜂窝、麻面缺陷等方面采取技术措施，以确保混凝土结构无缺陷，使防辐射效果达到国家规定标准。施工准备混凝土配合比优化与配制钢筋绑扎模板支设预留孔“迷路式”施工混凝土浇筑混凝土养护4.0.3混凝土施工缝、模板对拉螺栓、穿墙套管、结构预留孔、预埋件等部位是整个防辐射体系的薄弱环节。根据射线只能沿直线传播的特性，为防止辐射泄漏，要求这些薄弱环节均不得直通。为此，本工法开发了预留孔、预埋件迷路设置施工控制技术——“迷路式”施工技术针对不同的薄弱部位，采取特定的处理措施，以消除薄弱环节对整个防辐射结构削弱影响，促使防辐射结构更加安全、可靠。5施工工艺流程及操作要点5.1工艺流程本工法工艺流程见图5.1。图5.1工艺流程图5.2操作要点5.2.1施工准备1编制防辐射混凝土施工方案，制订钢筋、模板、混凝土专项施工措施，综合考虑结构、建筑、设备、电气图纸，全面考虑装修预埋件及设备管线的预留、预埋，避免事后剔凿。2组织施工人员进行专项施工方案学习，由技术部门讲解施工方案，对重点部位20 及关键技术单独交底，设专人负责，做到人人心中有数。3每道工序样板先行，样板验收合格后，方可全面展开施工。4其它准备内容参照常规混凝土的施工准备。5.2.2混凝土配合比优化与配制普通防辐射混凝土的配制按照常规防辐射混凝土配制方法。重晶石防辐射混凝土配合比优化，以泉州德诚医院工程重晶防辐射混凝土为例——设计强度等级C30，要求表观密度≥3200kg/m3，采用泵送浇筑。1原材料选择应符合以下规定：1）水泥——选用水化热较低的P.O42.5级水泥，质量应符合《通用硅酸盐水泥标准》GB175-2007的规定；2）掺和料——采用由矿渣微粉、Ⅱ级粉煤灰组成的双掺合料，以优化混凝土微观结构，降低水泥用量和水化热、延缓热峰值产生时间，增强混凝土抗裂能力；3）外加剂——采用缓凝高效减水剂Point-400S，该减水剂以聚羧酸盐类高分子共聚物、多羟基盐类为主体，多种高效功能化助剂通过优化复配技术相互复合而成。掺量为1.8%，减水率20%以上，性能应稳定，且应符合《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119的规定；4）粗骨料——采用5mm～20mm粒径的重晶石，堆积密度为2450kg/m3，表观密度4240kg/m3，含泥量0.5%，泥块含量0.1%，连续级配应符合《普通混凝土用砂石质量及检验方法标准》JGJ53-2006的规定；5）细骨料——采用0.1mm～5mm粒径的重晶石砂，堆积密度为2580kg/m3，表观密度4100kg/m3，含泥量0.8%，泥块含量0.2%，且应符合《普通混凝土用砂石质量及检验方法标准》JGJ53-2006的规定。6）纤维——采用聚丙烯纤维，且不改变原设计的配合比，掺量为每立方混凝土料纤维体积率0.10%。纤维直径24µm，长度12mm，密度为0.90g/cm3。抗拉强度＞358MPa，拉伸极限＞15%，熔点＞165℃。高性能聚丙烯纤维能有效地控制混凝土塑性收缩、干缩、温度变化等因素引起的微裂纹，防止及抑制混凝土原生裂缝的形成和发展，大大改善混凝土的防裂抗渗性能、抗冲磨性能，增加混凝土的韧性，特别是可以阻断混凝土内部毛细管通道，因而减少混凝土暴露面的水分蒸发，大大减少混凝土塑性裂缝和干缩裂缝，从而提高混凝土的使用寿命。纤维在加入干料（砂石、水泥等）之后，加水之前投入（先干拌均匀，再加水），搅拌时间比不加纤维的混凝土搅拌时间延长30～60秒。2配合比设计应遵从以下原则：由于防辐射混凝土的密度越大，其屏蔽效果越好，在配合比设计时应充分考虑混凝土的表观密度和密实程度，并满足设计强度要求和施工工艺的需要。因此，配合比设计须满足以下要求：1）选用骨料密度要大；2）重晶石混凝土的水泥用量不宜过大，由于水泥过多时，容重下降，水化热也大。20 3）为避免因骨料重而引起骨料沉淀离析，应严格控制坍落度，宜为140±20mm。3配合比设计可按下列步骤进行：1）配制强度确定（σ=4MPa）fcu,o=fcu,k+1.645σ=30+1.645×4=36.6Mpa2）水灰比确定W/C=0.45fcu,o/（fcu,o+0.30fcu,o）=0.45×48/（36.6+0.3×48）=0.423）每立方米混凝土用水量①基本用水量的确定：取坍落度为140mmmwo=220kg/m3②掺外加剂后，用水量确定:（β=22%）mwa=mwo（1-β）=220×（1-22%）=171.6kg/m3③每立方米混凝土基准水泥用量的确定：mco=mwa（W/C）=171.6/0.42=409kg/m34）混凝土中矿物掺和料用量的确定①矿粉用量：《混凝土矿物掺和料应用技术规程》（DBJ/T01-64-2002）中规定矿粉最大取代率为40%、超量取代系数为1.0～1.15。在此取代率取15%，超量取代系数取1.15故矿粉用量为：mk=mco×0.15×1.15=71kg/m3②粉煤灰用量：规范规定粉煤灰最大取代率为20%，超量取代系数为1.2～1.7。在此取代率取10%，超量取代系数为1.5，故粉煤灰用量为：mf=mco×0.1×1.5=61kg/m35）每立方米混凝土中水泥用量的确定mc=mco×（1-0.15-0.1）=307kg/m36）外加剂用量（按胶凝材料总量掺1.8%）mj=（mc+mk+mf）×1.8%=7.9kg/m37）粗细骨料用量（容重取3600kg/m3）ms+mg=3600-（mc+mk+mf+mj+mwa）=3600-（307+71+61+7.9+171.6）=2982kg/m3①计算粗骨料空隙率PgPg=（1-ρg堆/ρg表）×100=（1-2540/4240）×100=40%②计算砂率SpSp=k×Pg×ρs堆/ρg堆+Pg×ρs堆）=1.2×0.4×2580/(2540+0.4×2580)=1238.4/3572=0.35③计算砂、石用量20 ms+mg=2982kg/m3ms=Sp×（ms+mg）=0.35×2982=1044kg/m3mg=2982-1044=1938kg/m38）计算聚丙烯纤维掺量mx=1×106cm3×0.01%×0.90g/cm3=0.9kg9）每立方米混凝土理论基准配合比材料用量，见表5.2.2-1。表5.2.2-1每立方米混凝土理论基准配合比材料用量材料名称水泥（kg）重晶石砂（kg）重晶石（kg）矿粉（kg）粉煤灰（kg）外加剂（kg）聚丙烯纤维（kg）水（kg）材料用量3071044193871617.90.9171.64配合比试配可按下列步骤进行：从上述表5.2.2-1中的基准配比基础上水灰比各增加、减少0.05即（0.47、0.42、0.37）；砂率分别增加、减少1%即（36%、35%、34%）；用水量保持不变；进行试配，从试配结果看，混凝土和易性好，无泌水，离析现象；容重分别为3640kg/m3、3620kg/m3、3600kg/m3；适宜泵送，试配强度见表5.2.2-2：表5.2.2-2重晶石混凝土试配强度标养龄期坍落度3d7d28d抗压强度140/135/14516.7/17.5/17.927.7/28.0/29.237.3/37.8/38.7达到设计强度（100%）/53/55/5689/91/93124/122/126经试配后，无论从和易性、强度及容重等各方面性能都能满足设计要求，确定该基准配合比为施工配合比，我们称之为重晶石防辐射纤维混凝土。5.2.3模板支设防辐射混凝土的密度、结构厚度比普通混凝土大，其模板工程往往为高大模板，必须设计具有足够的承载能力、刚度和稳定性的模板及支撑体系，以可靠承受新浇筑混凝土的自重、侧压力及在施工过程中的施工荷载。通过对模板强度、挠度和支架强度、稳定性验算，来选用模板及支撑体系，且应满足下列要求：1为了保证混凝土浇筑质量，提高混凝土观感效果，建议采用组合式双层胶合模板（即两块九夹板错缝拼装而成，能够提高面板强度和防漏浆效果），φ48.3×3.6钢管扣件式钢管或承插型盘扣式钢管支撑体系。2模板安装时采用轴线和边线两项控制技术，校核墙、梁的位置；按梁底、板底控制模板的标高；以确保结构截面尺寸和构件尺寸的准确。3墙、顶板模板支撑及螺栓加固系统的材料规格、间距等应按照模板设计要求和实际荷载进行设计确定。对于墙体模板，次楞间距不大于@300，主楞不大于@500。对于顶板的底模，次楞间距不大于@250，主楞不大于@500，对拉螺栓型号不得小于φ14,支撑架上部均应设置可调型顶托，见图5.2.3-1。20 4防辐射混凝土结构的顶板厚（一般在2m以上）、荷载大，模板支撑系统应严格计算。一般立杆间距不大于@500，水平杆双向满拉，步距不大于@1000，并应设置足够的竖向和水平剪刀撑，见图5.2.3-1。图5.2.3-1顶板模板支撑体系示意图1-双层18厚胶合板；2-100×100主楞木（可调型顶托支撑）；3-50×100板底次楞@≤250；4-50×100板侧次楞@≤250；5-φ14对拉螺栓@≤500；6-φ48.3×3.6钢管支架；7-竖向剪刀撑；8-水平剪刀掌；9-附加斜撑@≤10005模板面板与混凝土结构接缝、面板与面板之间均应采取可靠的防漏浆措施，防止混凝土浇筑后发生漏浆，产生蜂窝、麻面等质量问题，影响防辐射混凝土密实度。见图5.2.3-2所示：图5.2.3-2底板与墙结构施工缝防漏浆措施1-双层18厚胶合板；2-50×100墙侧次楞@≤300；3-海棉双面胶带封口二道；4-预留对拉螺栓（外墙水平施工缝以下墙体拆模时，不拔出）；5-墙体施工缝；6-钢板或铅板止水带。6模板对拉螺栓设置应符合下列要求为防止辐射泄漏，要求模板对拉螺栓不得直通。从技术可行性和经济性上分析，对拉螺栓采取在螺栓上焊3片止水片，止水片一般取100×100×5mm的钢片，并在端部套塑料帽，其细部构造见图5.2.520 -2示，墙体侧模拆除后，再把塑料帽取出来，将外露的螺栓割除或旋出（两端采用螺纹连接的可回收对拉螺栓），然后用聚合物水泥砂浆把塑料帽所形成的凹陷部分墙体修补平整。图5.2.5-2墙体模板支设示意图1-双层18厚胶合板；2-50×100墙侧次楞@≤300；3-对拉螺栓@≤600（纵向间距）；4-附加斜撑@≤1000（纵向间距）；5-可回收螺杆；6-紧固螺母；7-“3”型扣件；8-止浆、限位塑料帽；9-100×100×5mm止水钢片；10-聚合物水泥砂浆填缝5.2.4钢筋绑扎防辐射混凝土结构钢筋量大且复杂，施工中应按以下要求重点控制：1为使钢筋网片的钢筋网格方整划一、间距正确，在进行钢筋绑扎或焊接时，宜采用卡尺限位，卡尺长4m～5m，根据钢筋间距设有缺口，绑扎时在长钢筋的两端用卡尺缺口卡住钢筋，待绑扎后拿去卡尺；该种方法既满足钢筋间距的质量要求，又能加快绑扎速度。2为保证上层钢筋的标高和位置准确无误，应设立钢筋支架支撑上层钢筋。钢筋支架可由粗钢筋制作，见图5.2.4-1所示。钢筋支架沿横向满布，沿纵向宜每隔2m设置一个，支架相互间有一定的拉结，保持稳定。图5.2.4-1钢筋支架构造示意图1-φ14钢筋；2-φ25钢筋3防辐射混凝土墙体钢筋一般为多排钢筋，应逐点绑扎，为保证每排钢筋的及水平筋间距，可采用高出主筋一个规格的钢筋制成的梯子形定位筋进行位置控制。梯形筋的竖筋外皮距离为墙体水平筋净距，梯形筋的横筋间距为墙体水平筋间距，横筋长度为墙体厚度。4其它钢筋绑扎要求与参照普通混凝土钢筋施工。20 5预埋件安装应符合下列要求：①竖向构件预埋件的留置采用绑扎（或焊接）固定的方法，即用钢丝将预埋件锚固脚与钢筋架绑扎或焊接在一起，见图5.2.5-3示为了防止预埋件移位，锚固脚尽量长一些。②水平构件（板顶、底板）预埋件的留置，采用将预埋件锚固脚做成“八”字形，与板钢筋焊接。用改变锚固脚的角度，来调整预埋件的标高，见图5.2.5-4示。图5.2.5-4水平构件预埋件设置1-预埋件；2-锚固脚；3-模板面板；4-模板楞木1-预埋件；2-绑扎或焊接固定；3-模板面板；4-模板楞木图5.2.5-3竖向构件预埋件设置③各预埋件的位置、尺寸严格按照图纸的要求预留，保证位置准确且不遗漏，绝对不允许事后开凿混凝土；④预埋件安装到位后，在模板施工时，严禁触动预埋件，防止移位；⑤混凝土浇筑振捣时，振捣棒不能直接振捣到预埋件。6测温点布置——当底板钢筋施工完成后，测温点除应按设计要求设置外，尚应符合以下规定：1）宜设置在沿结构构件纵向的两个横向剖面中，与结构钢筋绑扎牢固，测温点上下、左右对齐。2）每个横向剖面中部区域以及周边应设置测温点，测温点不应少于2点，间距不应小于0.4m且不宜大于1m，竖向剖面周边的测温点宜设置在距浇筑体表面内40mm～100mm。3）模板内侧表面测温点不应少于1点，环境测温点设置不应少于1点。5.2.5预留孔“迷路式”施工预留孔迷路设置施工控制技术：穿墙套管、结构预留孔、洞等部位是整个防辐射体系的薄弱环节。根据射线只能沿直线传播的特性，为防止辐射泄漏，要求这些薄弱环节均不得直通。“迷路式”施工技术针对不同的薄弱部位，采取特定的处理措施，以消除薄弱环节对整个防辐射结构削弱影响，促使防辐射结构更加安全、可靠。预留孔洞、穿墙套管留设应符合下列要求：①防辐射混凝土结构预留孔、洞形式均采用折线处理，形成迷路，穿墙预留孔采用5mm～8mm厚钢板焊成套管，埋入混凝土中；预留孔、洞施工完成后，采用防辐射材料进行封灌，以加大材料密度，补偿由于穿墙孔洞减弱防护层有效厚度而产生的削弱。见图5.2.5-5。20 图5.2.5-5防辐射混凝土墙“迷路式”孔洞预留1-防辐射混凝土底板；2-防辐射混凝土墙；3-“迷路式”预留孔(套管)；②预留洞口、穿墙套管由专人负责，施工前按照代号、标高、位置、规格、型号、数量等，列出清单并制成表格，方便施工以防遗漏和埋错；5.2.6混凝土浇筑1混凝土运输与泵送应符合以下规定：1）混凝土浇注前与混凝土搅拌站联系，明确浇注时间、方量等，避开交通高峰和管制时段，确保混凝土的运送时间不超过90min，并明确要求混凝土的连续供应，混凝土的间隔时间不大于20min。2）防辐射混凝土运输时，装载运输量宜为运普通混凝土量的2/3，运输途中罐体应低速搅拌，防止混凝土离析。在混凝土入泵前，应先检测混凝土的坍落度和和易性，符合要求后方可入泵。3）混凝土泵送宜连续作业，当混凝土供应不及时，需降低泵送速度，泵送暂时中断，搅拌不应停止。泵送先远后近，逐渐拆管。2混凝土浇筑应符合以下规定：1）混凝土浇筑时应满足下列要求：①混凝土在初凝前浇筑完毕，入模坍落度不宜过大；②混凝土浇筑时自由下落的高度不超过2m（重晶石混凝土不超过1.5m），若超过，应用软管、串桶或溜槽等导入；③混凝土浇筑时，应保证振捣时间适宜和位置正确，防止漏振、欠振和过振。④对于墙与板等截面相差较大的构件或结构，应先浇筑较深的部分，根据气候条件静停0.5～1.5小时后再与较薄部分一起浇筑，以防止沉降裂缝的产生。⑤混凝土浇筑中应按照规范要求留混凝土试件。2）混凝土浇筑方法应符合以下规定：①20 为了扩大大体积混凝土浇筑面积，加快水化热的释放，底板混凝土浇筑宜采用水平全面分层浇筑法，即在整个浇筑面内分层浇筑，该方案关键是要做到第一层浇筑完成后，第二层开始浇筑时，第一层混凝土尚未初凝，如此逐层进行，直至浇筑完毕，每层厚度控制在20cm～30cm。②防辐射室的墙体，属于厚高大体积混凝土，宜采用斜面分层浇筑法，即“一个坡度、簿层浇筑、循序渐进、一次到顶”。此方法的关键在于施工时应从浇筑的下端开始，逐渐上移，浇筑层的坡度不宜大于1:3，每层厚度控制在20～30cm，以保证工程的质量。在保证不出现施工冷缝的情况下，适当放缓浇筑速度，以增加散热与热量交换。③对面积或长度较大的工程，每层浇筑量较大，而混凝土的生产能力不足时，可采用沿水平方向分段分层浇筑的方案。该方案关键做到第二段开展浇筑时，第一段接头处的混凝土还未初凝。3）混凝土的振捣应符合以下规定：①为保证结构混凝土浇筑的整体性、连续性，浇筑过程中应重视浇筑接头的停歇时间，接头混凝土施工停歇时间不应超过混凝土的初凝时间。②为保证混凝土振捣密实，每个浇筑路线分三道布置:第一道为混凝土卸料点，使混凝土形成自然流淌面；第二道为混凝土流淌坡脚，保证底部混凝土振捣密实；第三道为混凝土流淌斜坡面，分层捣实混凝土。③严格控制好振捣时间、移动方向、移动间距及插入深度，确保振捣密实，不漏振。振捣时振动棒要快插慢拔。振捣棒插入下层中50mm～100mm，振捣时间控制在15s～20s以内，表面出浆为宜，不宜振捣过度，以避免粗骨料下沉分层，影响混凝土的防辐射性能。④经过振捣和粗骨料沉积，一般大体积混凝土设计标高表面处水泥浆较厚，如不处理，易导致干缩裂缝。因此，在操作中应将混凝土施工完成面适当提高，再将表面浮浆刮除，使混凝土完成面达到设计标高；在混凝土初凝前用铁滚筒碾压二遍，再用木抹子搓平、压实，三次成活，防止混凝土表面龟裂。3施工缝留设应符合下列要求：1）留设位置——在辐照混凝土结构施工中，一般设两道施工缝，一道是在墙体与底板交接处，另一道设在墙体与顶板交接处。2）留设形式——根据具体情况，施工缝可以留置成不同形式的断面形式的企口缝(凸缝、凹缝、V形缝、阶形缝)，一般建议留凸缝，较易清理；在施工缝处设置三道铅板或钢板止水带，一般采用厚3mm～4mm、宽400mm的折形钢板，防止射线泄漏，见图5.2.5-1示。20 图5.2.5-1施工缝的留设与处理1-顶板结构；2-墙体结构；3-底板结构；4-施工缝；5-钢板或铅板止水带5.2.7混凝土养护1测温控制应符合以下规定：1）测温应满足下列要求：①根据每个测温点被混凝土初次覆盖时的温度确定各测点部位混凝土的入模温度，混凝土入模温度不宜大于30℃；混凝土最大绝热温升不宜大于50℃；②结构内部测温点、结构表面测温点、环境测温点的测温，应与混凝土浇筑、养护过程同步进行；③按测温频率要求及时提供测温报告，测温报告应包含各测温点的温度数据、温度变化曲线、温度变化趋势分析等内容；④混凝土结构表面以内40mm～80mm位置的温度与环境温度的差值小于20℃时，可停止测温。⑤测温工具宜选用便携式建筑电子测温仪或其他仪器；测温传感器及传感导线可以固定在钢筋马凳上，并应形成迷路，以防射线泄露。2）测温时间——在混凝土浇筑完毕12h开始，前5d每隔2h测一次，以后可延长到4h测一次，10d后可延长到6h测一次，测量14d。测量中应及时绘制混凝土内部温度变化曲线，从而根据温差变化采取有效的控温措施。3）温度控制大体积混凝土施工前，通过计算分析估算混凝土最大温升，预估混凝土入模温度和混凝土内部最高温度。控制好混凝土最大温升和入模温度是混凝土裂缝控制的关键。温度控制可按下列规定进行：①温差控制指标——混凝土结构构件表面以内40mm～80mm位置处的温度与混凝土结构构件内部的温度差值不宜大于25℃，且与混凝土结构构件表面温度的差值不宜大于25℃；混凝土降温速率不宜大于2.0℃/d。②温差控制措施应满足以下要求：A大体积混凝土浇筑后，温差控制主要通过混凝土裸露表面保温覆盖养护或带模养护来实现。通过测温进行信息化施工，根据混凝土温控指标要求，指导保温覆盖层厚度增减或模板拆除时间。B通过分析计算，采用上述A方法不足以调节混凝土内外温差在可控范围内时，宜采用迷路式循环水降温技术，即施工前按以下要求在大体积混凝土中预埋循环水降温管：20 采用热传导性好并具有一定强度的输水薄壁铁管，外径30mm，内径27mm，焊接连接。采用上下分层布置，输水管水平间距不宜大于1000mm；分层间距不宜大于1000mm，首层距结构外表面不宜大于500mm；上下层之间按梅花形交叉布置，输水管间距650mm，每层输水管各设一个入口和一个出口，单层蛇形循环布置。循环水参数控制：流量0.5～2.5m3/h；流速0.3～1.4m/s；水压3kPa。施工前应先做通水试验。混凝土施工后根据测温情况，进行通水冷却，并事先考虑好排水流向。循环冷却过程严格按照温差控制指标控制循环水温、流量、流速，并加强测温工作，当测温达到以下条件，即可停止冷却：a出水口处的水温已基本稳定或变化很小；b混凝土的内部与外部温差不超过5℃；在混凝土养护过程中根据冷却循环水进出口温差监测情况，及时调整水温及流量，满足温控指标要求。测温管及控温水管使用完后，采用“二次注浆”工艺封灌密实。2混凝土养护方法应符合下列要求：1）混凝土表面二次压光收水后，用手按无指印时即可进行混凝土表面保温保湿的养护工作。养护时间不少于14d，根据工程的具体情况，尽可能多养护一段时间。2）混凝土养护宜采用二层塑料薄膜覆盖和二层加湿草帘或麻袋覆盖，按先薄膜，后麻袋，隔一盖一的原则。根据测温情况，不断调整养护方案，增减覆盖层数，将混凝土内表温差、表环温差和降温速率控制规范规定的范围内，以控制混凝土的温度裂缝。3辐照结构墙体混凝土浇筑完成以后，随即进行带模养护。辐照结构室外墙体采用自动循环水喷淋养护技术，即沿防辐射室外周围上部全环绕设置DN20PVC喷淋管，喷淋管上每间隔150mm开0.8mm的小孔，采用加压水泵进行喷淋，使每个孔喷出来的水能够与相邻孔喷出来的水于养护面上有交叉，以保证墙体所有部位全部都能喷淋到位。在墙体根部位砌筑100mm高的集水沟，将上部喷淋的水收集到集水坑内，集水坑连接加压水泵，进行循环喷淋。喷洒养护过程中，只需通过进水管往集水坑补充少量水。该工艺即保证了墙体的连续养护，又节约了水资源，工艺原理图见图5.2.7-1。4辐照结构室内墙体采用自动温湿控制标准养护技术，即封堵迷道门洞，将防辐射室布置成一个混凝土标养室，运用全自动温湿控制仪控制、负离子加湿器养护和空调控温，进行全自动保温保湿养护，见图5.2.7-2。20 图5.2.7-1自动循环水喷淋养护技术原理图1-进水管；2-加压水泵；3-PVC喷淋管（DN20）；4-集水沟；5-集水坑（沉淀池）；图5.2.7-2自动温湿控制标准养护技术原理图1-迷道封堵；2-全自动温湿控制仪；3-负离子加湿器；4-控温空调；5-温湿度传感器5.3劳动力组织根据现场实际情况、总工程量、进度要求等情况进行安排。以泉州德诚医院防辐射混凝土总浇筑量1015m3为例，工期20天为例，见表5.3。表5.3劳动力组织情况表序号工种人数主要作业内容1技术负责人1模板方案设计、施工技术指导2质检员1施工过程中材料、工序跟踪检查3施工员4施工过程中工序质量控制4安全员2施工过程中安全管理5测量员2测量放线及复核6混凝土工8混凝土浇注7钢筋工20钢筋绑扎8木工15模板支设9架子工10模板支架搭设10电焊工2钢筋、预埋件焊接11电工2配合焊工和其他工种工作12杂工10混凝土养护或配合其它工种作业20 6材料与设备6.1材料本工法采用的主要材料见表6.1表6.1主要材料表序号材料名称规格型号及主要技术指标普通混凝土重晶石混凝土1水泥42.5级普通硅酸盐水泥，符合《通用硅酸盐水泥标准》GB175-2007的规定，水泥细度(比表面积)不超过350m2/kg。2细骨料中砂，细度模数为2.4～2.9，通过0.315mm筛孔不小于15%，含泥量不大于2%。符合《建筑用砂》GB/T14684-2011的要求。重晶石砂，粒径0.1～5mm，含泥量不大于2%。符合《建筑用砂》GB/T14684-2011或《重晶石防辐射混凝土应用技术规范》GB/T50557-2010的要求。3粗骨料5～31.5mm的连续级配砾石，含泥量不大于1%，符合《建筑用卵石、碎石》GB/T14685-2011的要求。重晶石，粒径5mm～20mm，按照连续级配的要求，采用两级配合以上混合，含泥量不大于1%。符合《建筑用卵石、碎石》GB/T14685-2011或《重晶石防辐射混凝土应用技术规范》GB/T50557-2010的要求。4水能饮用的水和洁净的天然水，符合《混凝土拌合用水标准》JGJ63-2006的要求。5粉煤灰Ⅱ级粉煤灰，符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1596-2005的要求。6矿渣粉矿渣微粉，符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1596-2005的要求。7外加剂缓凝高效减水剂Point-400S，符合《混凝土外加剂》GB8076-2008、《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119-2013的要求，并应注意外加剂之间的相容以及与水泥的相容性。8纤维聚丙烯纤维，直径24µm，长度12mm，符合《纤维混凝土应用技术规程》JGJ/T221-2010的要求。6.2设备根据现场实际情况、总工程量和工程进度要求等情况配备机具设备见表6.2。表6.2主要机具设备表序号应用部位机具设备名称数量1钢筋工程切断按工程量20 机、调直机、弯曲机、砂轮切割机、钢筋刷子、撬棍、扳手、钢卷尺、钢筋连接机具设备等配置2模板工程电锯、电刨、压刨、手锯、锤子、钢卷尺、电钻、直角尺、线锤等3混凝土工程混凝土输送泵、混凝土运输车、布料机、插入式振动器、平板式振动器、洒水养护装置、混凝土打磨收光机、抹子、负离子加湿器、空调、全自动温湿控制仪等4测量设备激光经纬仪、激光投线仪、水准仪、塔尺、钢卷尺、电子测温仪、试验检测设备等7质量要求7.1质量控制标准除按上述施工工艺进行严格操作控制外，还应满足国家和地方的有关标准、规范，见表7.1。表7.1质量控制标准序号名称编号及版本备注1《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-20132《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002(2011版)3《混凝土结构工程施工规范》GB50666-20114《大体积混凝土施工规范》GB50496-20095《重晶石防辐射混凝土应用技术规范》GB/T50557-20106《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-20117《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-20088《通用硅酸盐水泥》GB175-20079《建设用卵石、碎石》GB/T14685-201110《建设用砂》GB/T14684-201111《混凝土拌合用水标准》JGJ63-200612《普通混凝土用砂石质量及检验方法标准》JGJ53-200613《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GBT1596-200514《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119-201315《混凝土外加剂》GB8076-200816《纤维混凝土应用技术规程》JGJ/T221-201017《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T50080-200218《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081-200219《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-201120 7.2质量保证措施7.2.1重晶石防辐射混凝土配合比优化技术质量保证措施：1从材料上，所采用的水泥、掺和料、外加剂由指定厂家供应,并按规范要求及相关规定及时取样复检，合格后方可使用。2重晶石混凝土应采用强制式搅拌机拌制。纤维在加入干料（砂石、水泥等）之后，加水之前投入（先干拌均匀，再加水），加水后，搅拌时间比不加纤维的混凝土搅拌时间延长30～60秒。3重晶石混凝土应采用具有搅拌功能的混凝土运输车运输，从搅拌机出料到施工现场入模间隔时间不宜超过90min，当超过90min时，应采取相应的技术措施确保混凝土拌和物的性能。达到现场后，应快搅至少30s后再出料。4重晶石混凝土应采用功率较大的输送泵，尽量使用混凝土沿水平输送，输送主管控制在50m以内。5在控制混凝土坍落度的同时，应控制有合适的坍落扩展度，试验按《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T50080-2002进行。7.2.2预留孔、预埋件迷路设置施工控制技术质量保证措施：1预留洞口的钢套管四周，应采用钢筋焊接成“井”字架卡住，“井”字架再与结构钢筋焊接牢固，防止洞口移位。2预埋管的内径预留只能出现正误差，即只能比设计要求大；在拐角处要有一定弧度，不能做成死角，弧度要求不小于10倍管径；3进出辐射室的预埋管埋深不能小于400mm；7.2.3加强对施工缝清理，浇筑前涂刷液体界面剂，均可减小摩阻系数值；顶板底模、墙体模板滚涂二遍脱模剂，使其接触面接近自由滑动面，有利于温度变形的自由释放。7.2.4混凝土振捣宜采用二次振捣工艺，以提高混凝土的密实程度和抗拉强度，对面层进行拍打振实，去除浮浆，实行二次抹面，以减少混凝土的收缩裂缝。7.2.5其它质量保证措施同常规混凝土施工。8安全措施8.0.1防钴源辐射混凝土施工应遵守《建筑施工安全检查标准》JGJ59-2011、《建筑施工企业安全生产管理规范》GB50656-2011等国家和地方有关施工现场安全生产规定。8.0.2防钴源辐射混凝土主要涉及高大模板工程，除了采取常规的安全措施外，还应对支撑系统采取安全监测措施：1）高大模板支架沉降监测按照三等水准测量要求作业，现场配备的水准议、经纬仪精度应满足监测要求。220 ）监测项目和预警值：①支架沉降最大变形值不得超过相应结构计算跨度的1/1000；②支架位移最大变形值不得超过相应结构计算跨度的1/2000。3）测点布设：根据支架规模确定，一般情况下每10m～15m应布设一个监测剖面，每个监测剖面应布设不少于2个支架水平位移监测点、3个支架沉降观测点及3个地基稳定性沉降观测点。4）监测频率：在浇筑混凝土过程中应实施实时监测，监测频率不宜超过20～30分钟一次。5）监测响应：当监测数据超过预警值时立即停止浇筑砼，疏散人员，并进行加固处理，处理完善后方可继续施工。8.0.3其它安全措施与普通混凝土相同。9环保措施9.0.1环境管理目标——防辐射混凝土施工环境管理，符合施工环保要求。9.0.2环境管理措施——在严格执行国家、地方现行有关环境法规和标准的基础上加大施工现场文明管理与环境防治工作，应重点做好以下几方面环保要求：1现场加大管理力度，杜绝混凝土运输车辆遗洒及施工现场的扬尘，减少环境污染，混凝土运输车辆进出大门时必须清理干净。2按国家、地方（行业）对机动车尾气排放的要求，对混凝土运输及浇筑用车进行检修，并通过检测合格。3认真执行国家、地方（行业）对减少施工噪声的要求，将施工噪声控制在允许范围之内，并在施工现场采取有效措施防止施工噪声扰民事件发生，如对搅拌机周围搭设隔音棚、尽量将有噪声的放在白天施工。4固体废弃物实现分类管理，进行回收处理，符合文明施工要求，提高回收自用率。施工中做到日日场清，每日产生的垃圾及时送入垃圾站。5施工中的污水经过沉淀池三级沉淀后排入城市管网，严禁未采取任何处理措施直接排入城市管网的做法。10效益分析10.0.1社会效益1该工法的运用满足了防辐射混凝土的高密度要求，有效控制了混凝土施工期裂缝的产生，保证了防辐射大体积混凝土的施工质量达到防辐射的要求，有效保证了运行人员和周围环境的安全。2施工中为改善混凝土的抗裂性能，在混凝土中加入一定量的粉煤灰、磨细矿渣和聚丙烯纤维，代替了部分水泥，节约了材料、减少粉尘产生，有利于环境保护。320 采用自动循环水喷淋养护和自动温湿控制标准养护技术，提高了混凝土养护效果的同时，减少人工养护作业，也节约了水资源，符合可持续发展战略。10.0.2经济效益1缩短工期——工法提出的施工工艺过程清晰、方案合理、各工种施工措施明确，使施工有条不紊进行，加快了施工速度，缩短工期。2降低成本——采用基于全过程控制的混凝土无缺陷综合防治技术，在混凝土配合比设计时，采用连续级配的石子，结合粉煤灰、矿渣粉、聚丙烯纤维的“三掺技术”，减少了水泥用量，增加混凝土抗裂能力；高效减水剂的应用，提高混凝土和易性，减少混凝土单位用水量。墙体养护采用了自动循环水喷淋养护和自动温湿控制标准养护技术，节约了人工养护费用，同时减少了水资源浪费，也降低了施工成本。另外，在施工过程中，施工准备充分、技术措施合理、人员组织得当、实施过程顺利，在无形中也产生了较大的间接经济效益。按照5.2.2混凝土配合比优化与配制，配合比计算：常规防辐射混凝土中每立方米混凝土水泥用量409kg/m3，采用“三掺技术”配合比，每立方米混凝土水泥用量为307kg，矿粉71kg，粉煤灰61kg，聚丙烯纤维0.9kg，参考市场价磨细矿粉0.32元/kg、Ⅱ级粉煤灰0.14元/kg、聚丙烯纤维12元/kg、P.O42.5水泥0.52元/kg，则每立方米混凝土节约直接成本：409×0.52－307×0.52－71×0.32－61×0.14－0.9×12＝10.98元。11应用实例11.1福建厦门万禾园辐照中心工程11.1.1工程概况福建厦门万禾园辐照中心工程是由厦门万禾园辐照技术有限公司投资建造的用于食品、药品等消毒的钴-60源辐照车间，位于厦门市翔安区，结构体系为框剪结构，总建筑面积13544.4m2，项目于2006年1月20日开工，2006年9月30日竣工，其辐照中心是一座大型的γ射线辐照装置。为了满足防辐射要求，设计采用混凝土屏蔽射线。辐照室的墙体厚度达2.2m，高度5.5m，顶板的厚度为2m，顶板及墙体内配有5层双向钢筋网片，底板厚度0.8m，基础采用PHC预制管桩，承台厚1.5m，迷宫通道宽1.65m。辐照室混凝土强度等级为C30，设计要求混凝土固结后的密度不小于2350kg/m3，从密度要求看，混凝土属于普通混凝土。11.1.2施工情况工程于2006年2月17号开始钴-60辐照车间混凝土结构施工，至2006年3月14号完成整个辐照车间混凝土结构，总工程量为2785m3，实际完成工期为26天，较计划进度提前4天完成，工程针对大体积超厚混凝土的施工技术难点，从混凝土原材料的选择与配比的确定、模板工程、混凝土工程、温度监控、迷路施工技术等方面采取了相应的措施，对整个过程进行了严格的质量控制，工程结束拆除模板之后经认真观察墙体没有裂缝，结构不渗不漏，取得了良好的效果。11.1.3工程评价20 工程质量得到各界肯定。经国家环境保护部门检测，混凝土结构有效地屏蔽了钴-60发射的射线，达到了国家标准，取得了《辐射安全许可证》。混凝土总浇筑量2785m3，运用本工法进行施工，经核算平均每立方米混凝土节约成本14.36元，直接节约费用：2785×14.36=39993元。11.2苏州市吴中人民医院综合改造工程11.2.1工程概况苏州市吴中人民医院综合改造项目位于苏州市吴中区，是一座集医疗、救治、康复、办公为一体的多功能综合大楼，大型公共建筑。地下二层、地上裙房五层，六层以上为24层A楼和19层B楼组成，建筑总面积75934.4m2，A楼房屋高度94.85m，B楼房屋高度75.65m，框架-剪力墙结构。总投资25074万元，总工期1020日历天。2008年10月开始施工至2011年11月全部竣工。该建筑核心结构为直线加速机房，属于特大截面重晶石混凝土结构，建筑面积388m2，底板厚0.9m，墙板厚达1.6m，顶板厚1.2m，局部板厚达到2.2m，结构层高5.6m，混凝土总浇筑量2350m3，混凝土强度等级C35，设计要求混凝土固结后的密度不小于3200kg/m3，从密度要求看，属于重混凝土。11.2.2施工情况本工程直线加速机房大体积混凝土结构施工中，运用了本工法的工艺技术和施工方法，从模板及支撑的设计与计算做起，优化配制重晶石混凝土，并针对性采取了科学留缝、防漏浆、浇筑混凝土、保温保湿养护等技术措施，使构筑物达到了内实外光、无裂缝的设计要求。11.2.3工程评价经江苏省卫生厅职业病危害检测，本工程无任何射线泄漏，完全符合防射线功能要求，施工质量得到各参建单位的一致好评。混凝土总浇筑量2350m3，运用本工法进行施工，经核算平均每立方米混凝土节约成本8.86元，直接节约费用：2350×8.86=20821元。11.3泉州德诚医院工程11.3.1工程概况泉州德诚医院工程位于泉州市惠安县，于2010年6月25日开工，2011年11月10日竣工。其中投资建造的直线加速治疗室，建筑面积285m2，辐射中心是一台大型高能医用直线加速器。为了满足防辐射要求，设计采用重晶石混凝土屏蔽射线，直线加速器室基础为筏板基础，重晶石钢筋混凝土结构，净空高度4.5m，迷宫通道宽1.5m，底板厚度1m，墙体厚度分别为1.8m和2.0m，顶板厚度为1m；顶板及墙体内配有4层双向钢筋网片；混凝土强度等级C30，混凝土总浇筑量1015m3，设计要求混凝土固结后的密度不小于3200kg/m3，属于重混凝土。11.3.2施工情况20 本工程在直线加速器室重晶石防辐射混凝土结构施工中，运用了本工法的工艺技术和施工方法，严格过程质量控制，工程结构质量及混凝土观感效果均取得良好成效，实现了结构无渗漏、混凝土无裂缝的目标。11.3.3工程评价工程经福建省环境保护厅检测，混凝土结构有效地屏蔽了高能直线加速器的射线，达到国家标准，取得《辐射安全许可证》。混凝土总浇筑量1015m3，运用本工法进行施工，经核算平均每立方米混凝土节约成本10.98元，直接节约费用：1015×10.98=11145元。20'