工程檔案：直線加速器混凝土澆筑方案
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本文選自《商品混凝土》雜志2024年第5期
直線加速器混凝土澆筑方案
鄔錦斌，黃鎮榮，陳宇飛，韓陽，張崢，譚廣源，朱炯杰
［摘要］直線加速器混凝土機房作為放射性治療功能性房間，其對結構密實性要求嚴格，要求放射性射線不能穿過墻體，對其他房間產生放射性危害。因此在結構階段，要求混凝土澆筑密實，不能出現施工冷縫，更不能出現裂縫，要保證主體的完整性。混凝土澆筑時要求一區段內一次性澆筑完成，并在分隔縫處理位置做高低差處理，高低差處避開人體高度范圍。筆者通過試驗研究及工程實踐，將直線加速器混凝土的試驗及澆筑過程歸納總結，希望可以為同行提供參考及借鑒。
［關鍵詞］直線加速器混凝土；澆筑；方案
工程概況
高頻直線加速器（high-frequency linear accelerator）簡稱直線加速器，是指用沿直線軌道分布的高頻電場加速帶電粒子的裝置。顧名思義直線加速器混凝土就是用在直線加速器裝置的混凝土。
中山大學附屬第三醫院嶺南醫院二期建設工程施工總承包位于廣東省廣州市黃埔區開創大道2693號，工程規劃總用地面積86841m，在一期600張床位基礎上，二期增加900張床位，主要包括二期規劃擴建建筑面積208183m，拆除一期原生活樓3324m，一期加固面積為5740m。項目建成后將成為集醫療、預防、保健、康復、教學、科研為一體的現代化綜合性三級甲等醫院。
本工程直線加速器為地下室負二層，墻厚1.53.0m，頂板厚度1.83.0m，厚度均超過1m，故本工程直線加速器墻及頂板均為大體積混凝土，特制定專項方案保證大體積混凝土結構施工質量。
直線加速器混凝土的試驗過程
2.1原材料的選擇
最初根據直線加速器防輻射要求優先選用重晶石骨料作為主要原材料，重晶石具有吸收射線的性能。重晶石混凝土是一種容重較大、對射線具有屏蔽能力的混凝土。重晶砂的堆積密度2800kg/m，重晶石的堆積密度2500kg/m，重晶石的表觀密度4300kg/m，混凝土表觀密度達3500kg/m。因為骨料的密度比水泥、礦渣粉、粉煤灰等粉料的密度還高，對混凝土拌合物性能有一定的影響，骨料容易下沉，漿體上浮，不易拌合均勻，如果混凝土和易性不好容易造成離析分層。通過大量的試配工作，克服重重困難，基本解決混凝土的和易性問題，并滿足施工要求。但由于其他原因，最終放棄使用重晶石混凝土，改為標準混凝土，然后又根據施工要求重新選材。
（1）水泥：因墻體厚度最大達3m，梁板厚度也有1.83.0m，所以按大體積混凝土施工，在選用水泥時優選中、低熱硅酸鹽水泥并符合標準《中熱硅酸鹽水泥、低熱硅酸鹽水泥》GB/T 2002017的規定。本次試驗采用的是中材享達水泥有限公司中材牌C42.5，其物理性能見表
（2）摻合料：為降低水泥水化熱，適當摻加礦物摻合料，同時選用了粒化高爐礦渣粉、粉煤灰雙摻礦物摻合料，粒化高爐礦渣粉符合標準《用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》GB/T 18046—2017的規定，粉煤灰符合標準《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T 1596—2017的規定。
本次試驗選用河北鋼鐵建設集團樂亭新型建材有限公司S95級礦渣粉，其性能見表2。
從表可以看出，礦渣粉的28d強度活性指數＞95%，可等量取代水泥用量。
本次試驗采用廣州博源環保建材有限公司級粉煤灰，其性能見表
）細骨料：宜采用級配區的中砂，性能指標符合建設標準《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》JGJ 52—2006的規定，采用清遠市谷城礦業開發投資有限公司中砂Ⅱ區，其性能見表4。
）粗骨料：宜采用連續級配顆粒，最大公稱粒徑不宜大于25mm；性能指標符合建設標準《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》JGJ 52—2006的規定。本次試驗用的石子是廣西藤縣格子沖石業有限公司25mm的碎石，針片狀含量3.1%，壓碎指標7.4%，含泥量0.5%
）外加劑：采用科之杰新材料集團（廣東）有限公司生產的聚羧酸系高效減水劑HWR-R，其性能指標符合《混凝土外加劑》GB 8076—2008和《混凝土外加劑應用技術規范》GB 50119—2013的有關規定。其性能見表
2.2直線加速器混凝土的設計概況
直線加速器混凝土強度等級C35P6，直線加速器機房作為防輻射科室，混凝土成型質量要求高，不允許有蜂窩、孔洞、裂縫的出現和夾有松散混凝土的現象，以確保射線不泄露傷人。因防護要求導致直線加速器墻、頂板構件設計厚度大，鋼筋嚴密，混凝土方量大，為大體積混凝土，決定著該區域混凝土澆筑難度大、成型質量控制難。
為了達到該混凝土的技術要求，主要根據以下兩個技術路線進行技術方面準備：
）降低混凝土單方用水量，控制最大水泥用量；摻用優質粉煤灰及粒化高爐礦渣粉作為摻合料，這對于控制混凝土水化熱、提高混凝土的體積穩定性具有積極的作用。
）使用緩凝型聚羧酸高效減水劑，推遲水化熱溫升峰值的來臨，延緩水化反應的進程，控制混凝土早期的水化反應速度，從而達到控制早期水化熱溫升的目的。
配合比設計原則：滿足圖紙設計和規范要求，配合比設計按標準養護60天齡期進行配合比設計，以降低水泥水化放熱、延緩水化熱釋放速度。
通過雙摻礦物摻合料及使用性能優質的外加劑，使混凝土性能得到提高，滿足施工的同時又能有效降低水化熱，合理控制成本，取得良好的經濟效益。
2.3試驗過程及配合比優化
該試驗歷時一年，通過大量的試驗工作，僅在此摘錄主要內容，見表
通過試驗結果可以看出，配合比可滿足施工要求，并有效降低水泥用量，從而降低水化熱，但考慮到《大體積混凝土施工標準》GB 5049620184.3.1.4配合比設計中礦物摻合料用量要求，粉煤灰和礦渣粉摻量總和不宜大于膠凝材料用量的50%，最終放棄該配合比；再看配合比的性能也同樣滿足施工要求，性能比也高，但根據地下結構抗滲混凝土應執行《地下工程防水技術規程》GB 501082008的要求，膠凝材料用量不宜小于320kg/m，且水泥用量不宜小于260kg/m，也只能無奈放棄，最后選用了配合比作為直線加速器混凝土配合比。
根據總包單位要求直線加速器需添加水化熱抑制劑，確保能夠更好地控制內外溫差，更大程度地減少混凝土裂縫的產生，保證混凝土質量。
）水化熱抑制劑降溫原理及指標
HHC-S水化熱抑制劑能針對水化放熱過程進行主動干預，其主要成分為多羥基羧酸鹽，微溶于水。在堿性環境下逐步溶解，能團在水泥顆粒及水化產物表面產生吸附，形成一定的吸附層，從而抑制早期相的快速水化，降低水泥加速期的水化速率，調控水泥水化放熱進程。能使水泥水化熱降低約30%70%，混凝土內部溫峰最大可降低15左右。同時，具有特殊的分子結構，通過調節水泥顆粒表面電荷，對水泥顆粒起到一定分散作用，后期又能一定程度促進相的水化，提高水泥和混凝土中后期強度。
）水化熱抑制劑降溫效果
1）通過基準水泥對比摻水化熱抑制劑進行測試，結果見圖1，試驗表明水化熱抑制劑能有效的降低早期水化放熱。
）摻抑制劑做對比1m混凝土做降溫試驗，試驗結果見圖2，結果表明，水化熱抑制劑可明顯降低并推遲混凝土中心溫度。
經試配，暫定水化熱抑制劑摻入方式均為外摻，水化熱抑制劑摻量為膠凝材料總量的3%
直線加速器混凝土的澆筑過程
（1）根據混凝土工程量和工期要求，通過計算分析混凝土澆筑能力，確定地泵可選用數量及搭配方式，本次澆筑采用兩臺地泵車，一臺天泵進行連續分層澆筑，每次分層高度控制在50cm以內，澆筑混凝土時沿周邊平面循環分段分層澆筑法，連續循環澆筑，減少對墻側模板側壓力，采用激光測距儀及皮數桿雙重控制澆筑厚度。
）混凝土澆筑前設置交通協調部，分為場內協調調度組及場外協調調度組，各小組分開管理，每個小組各設一名負責人，兩個協調小組負責場內及場外的車輛運輸協調組織，車輛行駛路線設置公示牌擺放在醒目位置，每臺罐車制作中建三局嶺南醫院混凝土專供車標識牌。
）通過配合比優化、減少水泥用量，控制絕熱溫升；在保證混凝土具有良好工作性的情況下，應盡可能地降低混凝土的單位用水量，采用三低（低砂率、低坍落度、低水膠比）二摻（摻高效減水劑和高性能引氣劑）”，并確保混凝土供應的連續性。
）澆筑大面積混凝土，采取分段進行澆筑，每段面積根據混凝土澆筑速度及混凝土初凝時間確定，確保在下層混凝土初凝前進行上層混凝土澆筑；采取推移式連續澆筑施工時，要控制好混凝土坍落度，避免底層混凝土面積過大，造成冷縫；加強混凝土的振搗，提高混凝土密實度和抗拉強度，減少收縮變形，保證施工質量。
）采用二次振搗工藝，即在下層混凝土初凝前進行上層混凝土澆筑并對下層混凝土再次進行振搗。混凝土振搗要分層、定距、快插慢拔。振動棒分三點布置：一點置于漿頭、一點置于泵口、一點置于中間。振搗到浮漿不下沉，氣泡不上浮。上層混凝土振搗時振搗棒應插入下層混凝土50100mm，振搗時間一般以15s為宜。
）墻體混凝土澆筑分層連續進行，分層下料振搗厚度控制為500mm厚，由于墻高有5m，墻應采用串筒下料。為減少墻底部模板在澆筑混凝土時所受的側壓力，適當控制混凝土的澆筑時間，當澆筑到2m高左右時，底部最初澆筑的混凝土達到初凝為控制標準。
混凝土的測溫
采用無線智能測溫系統大體積混凝土測溫系統進行測溫。
本次混凝土澆筑施工共布置個混凝土測溫點，如圖所示。測溫點垂直高度處按規范預埋不同位置的測溫探頭，用于板表面、中、下溫度測試。使用10鋼筋作為測溫線的附著桿，根據不同板厚對應的測溫線依次綁扎在鋼筋上，測溫線的溫度傳感器不得觸到鋼筋，測溫線和10鋼筋均應作好防水處理，以避免滲漏。混凝土下料時，不得直接沖擊測試測溫元件及其引出線；振搗時，振搗器不得觸及溫度傳感器及引出線。
混凝土保溫及養護
）頂板混凝土澆筑完一部分達初凝后立即采取覆蓋薄膜及一層棉氈的養護方式，塑料薄膜的覆蓋要及時（分塊進行，邊抹平邊覆蓋）且宜使薄膜緊貼混凝土表面，塑料布之間的搭接不少于100mm，遇有鋼筋頭周圍再覆蓋一層塑料布，將混凝土表面蓋嚴，以減少水分的損失，達到保濕降溫的養護目的，后期蓄水5cm養護（頂板周圈砌筑100mm）。在養護過程中，如發現遮蓋不好，表面泛白或出現干縮細小裂縫時，要立即仔細加以覆蓋，加強養護工作，采取措施，加以補救。
）墻混凝土養護采用帶模進行養護，內部沿墻間隔1.5m布置噴淋頭，噴霧濕水養護。
）混凝土養護前天以控制溫差為主，天后以控制降溫速度為主。在施工過程中，若內外溫差超過限值，一方面應立即通知攪拌站及時調整混凝土的出機溫度及運輸保溫方式：當溫度過高時，攪拌時加入冰水；另一方面在混凝土表面或墻模板上加蓋棉氈等保溫材料，確保內外溫差不繼續擴大，控制在限值以內。
）混凝土養護前天溫差控制25，報警溫差設定23，降溫速度不大于/d
）混凝土養護28天后，或混凝土內部溫度與室外溫度差小于25時，減除混凝土的保溫措施。
小結
由于篇幅有限，很多細節未能一一呈現，包括測溫數據、圖表化處理。試驗過程遇到的困難，澆筑過程遇到的問題等都未能羅列，而且對直線加速器混凝土施工應注意的事項也未交代清楚，略顯不足。但通過澆筑前的準備，澆筑后的跟蹤，總體效果還是較為理想，幾十米長的墻體只有一兩條細小裂縫（已按要求請專業人員用裂縫修補材料進行修補，提高結構的整體性和耐久性），這對同類型地下室結構來說非常難得，經過各單位的共同努力總算取得一定成效，成為寶貴的經驗，不足之處還請同行多交流探討意見，共同為混凝土行業貢獻一份綿薄之力。
參考文獻
[1] JGJ 552011．普通混凝土配合比設計規程[S]
[2] GB 501082008．地下工程防水技術規程[S]
[3] GB 504962018．大體積混凝土施工標準[S]
供稿人：鄔錦斌，黃鎮榮等
編輯員：李海亮
審核人：孫繼成，寧夏
【標準規范】
【會議培訓】
第十屆全國建筑固廢和尾礦泥漿處理及資源化利用大會暨中國砂石協會建筑固廢利用分會年會
2025第二十一屆全國商品混凝土可持續發展論壇暨2025中國商品混凝土年會
【咨詢服務】
預拌混凝土質量追溯研究
高速公路及橋涵高性能混凝土技術咨詢
課題研究
研發中心建設
[綠滿庭院]《HJ建筑圍護結構自保溫技術體系》推廣等
【建材“雙碳”業務】
低碳膠凝材料研發與制備
復合摻合料和再生復合摻合料研發與制備
建筑垃圾處置與資源化利用
建筑垃圾再生砂粉應用技術
建筑垃圾再生輕粗骨料技術
碳化再生骨料制備技術
【期刊著作】
《常見預拌混凝土質量事故分析百例》圖書
《預拌混凝土企業標準化試驗室建設指南》圖書
混凝土技術發展中心（以下簡稱“中心”）隸屬建筑材料工業技術情報研究所，主要職能是跟蹤分析和研究國內外混凝土行業科技前沿動態，為全國混凝土行業開展技術服務工作，包括出版技術期刊、研究制定標準、開展技術咨詢、舉辦技術會議、承擔行業培訓、從事認證評價和開發研究等，中心是建材情報所主要業務部門之一。中心擁有員工10人，其中博士3人，正高職稱3人，副高職稱4人。中心掛靠的行業協會分支機構包括中國散裝水泥推廣發展協會混凝土專業委員會、中國散裝水泥推廣發展協會預制建筑產業專業委員會、中國砂石協會建筑固廢利用分會、建筑材料工業技術情報研究所雙碳研究中心。依托中心成立的平臺有預拌混凝土質量追溯公共服務平臺、混凝土行業數字化服務平臺、中國商品混凝土行業企業專家委員會（擁有200余名行業一線專家）、北京砼享未來工程技術研究院（會員制技術和管理服務）。
中心每年參與多個混凝土技術咨詢和技術服務項目，包括雄安新區混凝土項目咨詢、河北省多個高速公路高性能混凝土技術咨詢、固廢基膠凝材料和再生復合摻合料研發和制備技術，以及數十個混凝土企業的技術服務工作。開展預拌混凝土綠色產品認證和科技成果評價工作。
咨詢電話：孫繼成 焦素芳 李海亮 13520073698 13521286915
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