工程档案：直线加速器混凝土浇筑方案
点击蓝字关注我们
本文选自《商品混凝土》杂志2024年第5期
直线加速器混凝土浇筑方案
邬锦斌，黄镇荣，陈宇飞，韩阳，张峥，谭广源，朱炯杰
［摘要］直线加速器混凝土机房作为放射性治疗功能性房间，其对结构密实性要求严格，要求放射性射线不能穿过墙体，对其他房间产生放射性危害。因此在结构阶段，要求混凝土浇筑密实，不能出现施工冷缝，更不能出现裂缝，要保证主体的完整性。混凝土浇筑时要求一区段内一次性浇筑完成，并在分隔缝处理位置做高低差处理，高低差处避开人体高度范围。笔者通过试验研究及工程实践，将直线加速器混凝土的试验及浇筑过程归纳总结，希望可以为同行提供参考及借鉴。
［关键词］直线加速器混凝土；浇筑；方案
工程概况
高频直线加速器（high-frequency linear accelerator）简称直线加速器，是指用沿直线轨道分布的高频电场加速带电粒子的装置。顾名思义直线加速器混凝土就是用在直线加速器装置的混凝土。
中山大学附属第三医院岭南医院二期建设工程施工总承包位于广东省广州市黄埔区开创大道2693号，工程规划总用地面积86841m，在一期600张床位基础上，二期增加900张床位，主要包括二期规划扩建建筑面积208183m，拆除一期原生活楼3324m，一期加固面积为5740m。项目建成后将成为集医疗、预防、保健、康复、教学、科研为一体的现代化综合性三级甲等医院。
本工程直线加速器为地下室负二层，墙厚1.53.0m，顶板厚度1.83.0m，厚度均超过1m，故本工程直线加速器墙及顶板均为大体积混凝土，特制定专项方案保证大体积混凝土结构施工质量。
直线加速器混凝土的试验过程
2.1原材料的选择
最初根据直线加速器防辐射要求优先选用重晶石骨料作为主要原材料，重晶石具有吸收射线的性能。重晶石混凝土是一种容重较大、对射线具有屏蔽能力的混凝土。重晶砂的堆积密度2800kg/m，重晶石的堆积密度2500kg/m，重晶石的表观密度4300kg/m，混凝土表观密度达3500kg/m。因为骨料的密度比水泥、矿渣粉、粉煤灰等粉料的密度还高，对混凝土拌合物性能有一定的影响，骨料容易下沉，浆体上浮，不易拌合均匀，如果混凝土和易性不好容易造成离析分层。通过大量的试配工作，克服重重困难，基本解决混凝土的和易性问题，并满足施工要求。但由于其他原因，最终放弃使用重晶石混凝土，改为标准混凝土，然后又根据施工要求重新选材。
（1）水泥：因墙体厚度最大达3m，梁板厚度也有1.83.0m，所以按大体积混凝土施工，在选用水泥时优选中、低热硅酸盐水泥并符合标准《中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥》GB/T 2002017的规定。本次试验采用的是中材享达水泥有限公司中材牌C42.5，其物理性能见表
（2）掺合料：为降低水泥水化热，适当掺加矿物掺合料，同时选用了粒化高炉矿渣粉、粉煤灰双掺矿物掺合料，粒化高炉矿渣粉符合标准《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》GB/T 18046—2017的规定，粉煤灰符合标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T 1596—2017的规定。
本次试验选用河北钢铁建设集团乐亭新型建材有限公司S95级矿渣粉，其性能见表2。
从表可以看出，矿渣粉的28d强度活性指数＞95%，可等量取代水泥用量。
本次试验采用广州博源环保建材有限公司级粉煤灰，其性能见表
）细骨料：宜采用级配区的中砂，性能指标符合建设标准《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ 52—2006的规定，采用清远市谷城矿业开发投资有限公司中砂Ⅱ区，其性能见表4。
）粗骨料：宜采用连续级配颗粒，最大公称粒径不宜大于25mm；性能指标符合建设标准《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ 52—2006的规定。本次试验用的石子是广西藤县格子冲石业有限公司25mm的碎石，针片状含量3.1%，压碎指标7.4%，含泥量0.5%
）外加剂：采用科之杰新材料集团（广东）有限公司生产的聚羧酸系高效减水剂HWR-R，其性能指标符合《混凝土外加剂》GB 8076—2008和《混凝土外加剂应用技术规范》GB 50119—2013的有关规定。其性能见表
2.2直线加速器混凝土的设计概况
直线加速器混凝土强度等级C35P6，直线加速器机房作为防辐射科室，混凝土成型质量要求高，不允许有蜂窝、孔洞、裂缝的出现和夹有松散混凝土的现象，以确保射线不泄露伤人。因防护要求导致直线加速器墙、顶板构件设计厚度大，钢筋严密，混凝土方量大，为大体积混凝土，决定着该区域混凝土浇筑难度大、成型质量控制难。
为了达到该混凝土的技术要求，主要根据以下两个技术路线进行技术方面准备：
）降低混凝土单方用水量，控制最大水泥用量；掺用优质粉煤灰及粒化高炉矿渣粉作为掺合料，这对于控制混凝土水化热、提高混凝土的体积稳定性具有积极的作用。
）使用缓凝型聚羧酸高效减水剂，推迟水化热温升峰值的来临，延缓水化反应的进程，控制混凝土早期的水化反应速度，从而达到控制早期水化热温升的目的。
配合比设计原则：满足图纸设计和规范要求，配合比设计按标准养护60天龄期进行配合比设计，以降低水泥水化放热、延缓水化热释放速度。
通过双掺矿物掺合料及使用性能优质的外加剂，使混凝土性能得到提高，满足施工的同时又能有效降低水化热，合理控制成本，取得良好的经济效益。
2.3试验过程及配合比优化
该试验历时一年，通过大量的试验工作，仅在此摘录主要内容，见表
通过试验结果可以看出，配合比可满足施工要求，并有效降低水泥用量，从而降低水化热，但考虑到《大体积混凝土施工标准》GB 5049620184.3.1.4配合比设计中矿物掺合料用量要求，粉煤灰和矿渣粉掺量总和不宜大于胶凝材料用量的50%，最终放弃该配合比；再看配合比的性能也同样满足施工要求，性能比也高，但根据地下结构抗渗混凝土应执行《地下工程防水技术规程》GB 501082008的要求，胶凝材料用量不宜小于320kg/m，且水泥用量不宜小于260kg/m，也只能无奈放弃，最后选用了配合比作为直线加速器混凝土配合比。
根据总包单位要求直线加速器需添加水化热抑制剂，确保能够更好地控制内外温差，更大程度地减少混凝土裂缝的产生，保证混凝土质量。
）水化热抑制剂降温原理及指标
HHC-S水化热抑制剂能针对水化放热过程进行主动干预，其主要成分为多羟基羧酸盐，微溶于水。在碱性环境下逐步溶解，能团在水泥颗粒及水化产物表面产生吸附，形成一定的吸附层，从而抑制早期相的快速水化，降低水泥加速期的水化速率，调控水泥水化放热进程。能使水泥水化热降低约30%70%，混凝土内部温峰最大可降低15左右。同时，具有特殊的分子结构，通过调节水泥颗粒表面电荷，对水泥颗粒起到一定分散作用，后期又能一定程度促进相的水化，提高水泥和混凝土中后期强度。
）水化热抑制剂降温效果
1）通过基准水泥对比掺水化热抑制剂进行测试，结果见图1，试验表明水化热抑制剂能有效的降低早期水化放热。
）掺抑制剂做对比1m混凝土做降温试验，试验结果见图2，结果表明，水化热抑制剂可明显降低并推迟混凝土中心温度。
经试配，暂定水化热抑制剂掺入方式均为外掺，水化热抑制剂掺量为胶凝材料总量的3%
直线加速器混凝土的浇筑过程
（1）根据混凝土工程量和工期要求，通过计算分析混凝土浇筑能力，确定地泵可选用数量及搭配方式，本次浇筑采用两台地泵车，一台天泵进行连续分层浇筑，每次分层高度控制在50cm以内，浇筑混凝土时沿周边平面循环分段分层浇筑法，连续循环浇筑，减少对墙侧模板侧压力，采用激光测距仪及皮数杆双重控制浇筑厚度。
）混凝土浇筑前设置交通协调部，分为场内协调调度组及场外协调调度组，各小组分开管理，每个小组各设一名负责人，两个协调小组负责场内及场外的车辆运输协调组织，车辆行驶路线设置公示牌摆放在醒目位置，每台罐车制作中建三局岭南医院混凝土专供车标识牌。
）通过配合比优化、减少水泥用量，控制绝热温升；在保证混凝土具有良好工作性的情况下，应尽可能地降低混凝土的单位用水量，采用三低（低砂率、低坍落度、低水胶比）二掺（掺高效减水剂和高性能引气剂）”，并确保混凝土供应的连续性。
）浇筑大面积混凝土，采取分段进行浇筑，每段面积根据混凝土浇筑速度及混凝土初凝时间确定，确保在下层混凝土初凝前进行上层混凝土浇筑；采取推移式连续浇筑施工时，要控制好混凝土坍落度，避免底层混凝土面积过大，造成冷缝；加强混凝土的振捣，提高混凝土密实度和抗拉强度，减少收缩变形，保证施工质量。
）采用二次振捣工艺，即在下层混凝土初凝前进行上层混凝土浇筑并对下层混凝土再次进行振捣。混凝土振捣要分层、定距、快插慢拔。振动棒分三点布置：一点置于浆头、一点置于泵口、一点置于中间。振捣到浮浆不下沉，气泡不上浮。上层混凝土振捣时振捣棒应插入下层混凝土50100mm，振捣时间一般以15s为宜。
）墙体混凝土浇筑分层连续进行，分层下料振捣厚度控制为500mm厚，由于墙高有5m，墙应采用串筒下料。为减少墙底部模板在浇筑混凝土时所受的侧压力，适当控制混凝土的浇筑时间，当浇筑到2m高左右时，底部最初浇筑的混凝土达到初凝为控制标准。
混凝土的测温
采用无线智能测温系统大体积混凝土测温系统进行测温。
本次混凝土浇筑施工共布置个混凝土测温点，如图所示。测温点垂直高度处按规范预埋不同位置的测温探头，用于板表面、中、下温度测试。使用10钢筋作为测温线的附着杆，根据不同板厚对应的测温线依次绑扎在钢筋上，测温线的温度传感器不得触到钢筋，测温线和10钢筋均应作好防水处理，以避免渗漏。混凝土下料时，不得直接冲击测试测温元件及其引出线；振捣时，振捣器不得触及温度传感器及引出线。
混凝土保温及养护
）顶板混凝土浇筑完一部分达初凝后立即采取覆盖薄膜及一层棉毡的养护方式，塑料薄膜的覆盖要及时（分块进行，边抹平边覆盖）且宜使薄膜紧贴混凝土表面，塑料布之间的搭接不少于100mm，遇有钢筋头周围再覆盖一层塑料布，将混凝土表面盖严，以减少水分的损失，达到保湿降温的养护目的，后期蓄水5cm养护（顶板周圈砌筑100mm）。在养护过程中，如发现遮盖不好，表面泛白或出现干缩细小裂缝时，要立即仔细加以覆盖，加强养护工作，采取措施，加以补救。
）墙混凝土养护采用带模进行养护，内部沿墙间隔1.5m布置喷淋头，喷雾湿水养护。
）混凝土养护前天以控制温差为主，天后以控制降温速度为主。在施工过程中，若内外温差超过限值，一方面应立即通知搅拌站及时调整混凝土的出机温度及运输保温方式：当温度过高时，搅拌时加入冰水；另一方面在混凝土表面或墙模板上加盖棉毡等保温材料，确保内外温差不继续扩大，控制在限值以内。
）混凝土养护前天温差控制25，报警温差设定23，降温速度不大于/d
）混凝土养护28天后，或混凝土内部温度与室外温度差小于25时，减除混凝土的保温措施。
小结
由于篇幅有限，很多细节未能一一呈现，包括测温数据、图表化处理。试验过程遇到的困难，浇筑过程遇到的问题等都未能罗列，而且对直线加速器混凝土施工应注意的事项也未交代清楚，略显不足。但通过浇筑前的准备，浇筑后的跟踪，总体效果还是较为理想，几十米长的墙体只有一两条细小裂缝（已按要求请专业人员用裂缝修补材料进行修补，提高结构的整体性和耐久性），这对同类型地下室结构来说非常难得，经过各单位的共同努力总算取得一定成效，成为宝贵的经验，不足之处还请同行多交流探讨意见，共同为混凝土行业贡献一份绵薄之力。
参考文献
[1] JGJ 552011．普通混凝土配合比设计规程[S]
[2] GB 501082008．地下工程防水技术规程[S]
[3] GB 504962018．大体积混凝土施工标准[S]
供稿人：邬锦斌，黄镇荣等
编辑员：李海亮
审核人：孙继成，宁夏
【标准规范】
【会议培训】
第十届全国建筑固废和尾矿泥浆处理及资源化利用大会暨中国砂石协会建筑固废利用分会年会
2025第二十一届全国商品混凝土可持续发展论坛暨2025中国商品混凝土年会
【咨询服务】
预拌混凝土质量追溯研究
高速公路及桥涵高性能混凝土技术咨询
课题研究
研发中心建设
[绿满庭院]《HJ建筑围护结构自保温技术体系》推广等
【建材“双碳”业务】
低碳胶凝材料研发与制备
复合掺合料和再生复合掺合料研发与制备
建筑垃圾处置与资源化利用
建筑垃圾再生砂粉应用技术
建筑垃圾再生轻粗骨料技术
碳化再生骨料制备技术
【期刊著作】
《常见预拌混凝土质量事故分析百例》图书
《预拌混凝土企业标准化试验室建设指南》图书
混凝土技术发展中心（以下简称“中心”）隶属建筑材料工业技术情报研究所，主要职能是跟踪分析和研究国内外混凝土行业科技前沿动态，为全国混凝土行业开展技术服务工作，包括出版技术期刊、研究制定标准、开展技术咨询、举办技术会议、承担行业培训、从事认证评价和开发研究等，中心是建材情报所主要业务部门之一。中心拥有员工10人，其中博士3人，正高职称3人，副高职称4人。中心挂靠的行业协会分支机构包括中国散装水泥推广发展协会混凝土专业委员会、中国散装水泥推广发展协会预制建筑产业专业委员会、中国砂石协会建筑固废利用分会、建筑材料工业技术情报研究所双碳研究中心。依托中心成立的平台有预拌混凝土质量追溯公共服务平台、混凝土行业数字化服务平台、中国商品混凝土行业企业专家委员会（拥有200余名行业一线专家）、北京砼享未来工程技术研究院（会员制技术和管理服务）。
中心每年参与多个混凝土技术咨询和技术服务项目，包括雄安新区混凝土项目咨询、河北省多个高速公路高性能混凝土技术咨询、固废基胶凝材料和再生复合掺合料研发和制备技术，以及数十个混凝土企业的技术服务工作。开展预拌混凝土绿色产品认证和科技成果评价工作。
咨询电话：孙继成 焦素芳 李海亮 13520073698 13521286915
声明：本文系转载自互联网，请读者仅作参考，并自行核实相关内容。若对该稿件内容有任何疑问或质疑，请立即与铁甲网联系，本网将迅速给您回应并做处理，再次感谢您的阅读与关注。
不想错过新鲜资讯？
微信"扫一扫"
