防辐射重晶石混凝土在医院放射性检查室工程中的应用

李华静

摘要：本文结合广州市某医院放射性检查室建设需求特点，使用防辐射重晶石混凝土，通过选用优质稳定的原材料以及合理的配合比设计，保证了工程结构的质量，供施工技术人员借鉴参考。

关键词：重晶石混凝土；防辐射；配合比设计

引言

在众多防辐射材料中，混凝土的防护性能较好，且原材料来源广泛，价格低廉，便于施工，形状尺寸可控。因此，在防辐射防护材料中，混凝土的综合性价比最高。重晶石对X、γ射线有较好的屏蔽作用，可以降低辐射对人体的危险，常用于防辐射混凝土的材料[1]。

1.工程概况

广州市某医院放射性检查室基础、剪力墙和顶板均需要采用防辐射重晶石混凝土，设计强度为C30，采购数量约3000立方泵送混凝土。重晶石表观密度要求大于等于4300kg/ m3，入模温度：20摄氏度以下，氯离子含量不得超过水泥掺量0.06%。

2.原材料选用

（1）水泥：采用广州市越堡水泥厂的金羊牌硅酸盐水泥P.II52.5R，经试验室检测各项指标如表1所示：

表1 水泥各项理化指标

水泥比表面积	标准稠度用水量	3d抗压强度（Mpa）	3d抗折强度（Mpa）	28d抗压强度（Mpa）	28d抗折强度（Mpa）	安定性	S02（%）	MgO（%）	烧失量（%）
364	26.4	6.7	9.2	36.1	58.5	合格	2.8	1.02	2.06

（2）粗骨料重晶石：采用广东某地的重晶石，化学成分BaSO4,含量88%，表观密度4320kg/m3,颗粒粒径5-20mm，泥块含量0.1%，压碎值19%，针片状6.0%。

（3）细骨料重晶石砂加河砂：采用广东某地的重晶石砂，BaSO4,含量88%，泥块含量0.4%，含泥量4.0%，表观密度4320kg/m3，细度模数2.5。为了提高混凝土和易性和泵送性能适当正价II级河砂，细度2.6，各项指标符合要求。

（3）粉煤灰：采用广州汇昱建材有限公司生产的II级粉煤灰，需水比101%，烧失量3.04%，细度27.5%。

（4）矿粉，采用唐山曹妃甸盾石新材厂的S95矿渣粉，矿粉可减少水泥水化热，提高混凝土耐久性，性能指标：比表面积410cm2/g，28天活性指数101%，流动度101mm。

（5）外加剂，采用高效缓凝聚羧酸，减水率为21%，含固量8.5%，净浆流动度160mm，掺量为胶凝材料用量2.0%。

3.配合比设计

    （1）重晶石防辐射混凝土配合比设计要求

重晶石防辐射混凝土要满足普通混凝土的强度和施工和易性外，还需要高密度以达到屏蔽和吸收放射性射线的功能[2]。

a.选用骨料密度要大。

b.水泥用量不宜过大，过大反而会降低容重。

C.水灰比宜控制在0.4-0.5之间。

d.为了降低坍落度、避免离析，按140-160mm配制。

   （2）重晶石防辐射混凝土配合比设计步骤如下：

a.根据设计的混凝土强度标准值fcu,k,计算混凝土的配制强度fcu,0。

b.计算胶凝材料强度和水胶比W/B

c.按照140-160mm计算用水量和胶凝材料用量。

d.根据重晶石混凝土的设计表观密度计算出所需骨料的密度。

e.选取合适砂率计算粗骨料和细骨料的总用量，并计算用量。

f.计算出各种材料的用量，计算出基准配合比各材料用量。

g.在基准配比基础上，水灰比增加、减少0.05，砂率分别增加1%和减少1%，一共三组配合比进行试配工作。

h.测试混凝土各项指标，最终确认最适配合比。

4. 实验室配合比试配实验

现设计3个方案进行实验，重晶石防辐射混凝土配合比如表2所示，检测的各项指标如表3所示。

表2 重晶石防辐射混凝土配合比

编号	W/B	水	水泥	矿渣粉	粉煤灰	重晶石	河砂	重晶砂	外加剂
1	0.47	165	224	36	89	1388	155	1222	6.3
2	0.42	165	250	40	100	1395	150	1180	7.0
3	0.37	165	284	45	113	1395	144	1134	7.9

表3 重晶石防辐射混凝土检测指标

编号	R7强度代表值（Mpa）	R28强度代表值（Mpa）	坍落度(初始）	坍落度(1小时）	和易性	泌水情况	离析、板结情况
1	24.6	31.7	160	145	良好	无	无
2	28.6	38.3	160	150	良好	无	无
3	32.7	40.4	170	/	差	有	离析

由于方案3混凝土和易性差，排除此方案，比较方案1和方案2的各项指标，最终选用方案2作为使用配合比用料。

5.重晶石防辐射混凝土生产过程控制

（1）混凝土生产前2小时，组织人员在材料堆场取样进行配合比试拌，检测混凝土2小时内的性能指标，主要包括混凝土的和易性、流动性、坍落度经时损失、拌合物出机温度等。

（2）混凝土开盘前，与生产各岗位的人员班前交底工作，责任到人。

（3）做好生产运输组织协调，提前考察交通路况，根据实时路况制定运输路线，确保混凝土在出厂后40分钟内到达施工现场。

（4）混凝土生产开盘后，根据运输路况及现场浇筑速度，合理控制发车节奏，保证混凝土供应连续不间断。

6.重晶石防辐射混凝土

施工过程质量控制

由于基础底板厚度800mm,，剪力墙厚度平均1600mm，顶板厚度1700mm，都属于大体积混凝土，需要控制混凝土内部的水化热。

（1）采用冰水进行搅拌混凝土，降低重晶石混凝土出厂温度。

（2）采用斜面分层浇筑，分层厚度控制在400mm，利于重晶石混凝土散热

（3）控制每盘重晶石混凝土的搅拌量，按60%-70%进行搅拌，每车装载量控制在4m3。

（4）严格控制混凝土出厂坍落度在140-160mm之间保证施工质量。

（5）捣振间距控制在400mm内，并控制好捣振时间在15-25S，防止捣振时间过长，骨料不均匀下沉。

7.重晶石防辐射混凝土养护过程的控制

养护是防辐射重晶石混凝土施工过程中重要的组成部分，主要是通过控制混凝土内外温差的方式来降低大体积混凝土出现裂缝的情况。为了保证养护的质量，该工程底板采用了覆盖薄膜后再覆盖麻袋的保温、保湿方式，养护时间视混凝土浇筑结构中心温度和表面温度接而定[3]。具体实施的养护方法如下：

（1）设养护监测专员，按昼夜班轮值，把养护工作落实到位。

（2）底板和顶板重晶石混凝土浇筑完平整后需要铺设所料薄膜，再铺上麻布进行覆盖保温，防止内外温差过大产生收缩裂缝；墙体外则模板养护三天之后再拆除，并立即覆盖麻布保温保湿。

（3）养护时间不得少于14天。

（4）对防辐射重晶石混凝土覆盖养护的过程中，需要结合当地的气候条件、混凝土的配比等因素，进行科学的调整养护方法。

8.结论

（1）重晶石防辐射混凝土配合比设计需要掺和适量的矿粉代替水泥，尽可能地降低水泥水化产生的热量。

（2）通过试验室模拟测温掌握混凝土温度上升、温度下降的速率和水化温度峰值，能够更加精准的确定最佳的配合比。

（3）重晶石防辐射混凝土浇筑施工过程中，分段分层浇筑能有效控制温度峰值，避免水泥水化热集中、过大产生，从而降低水化热高峰，便于散热。

（4）重晶石防辐射混凝土的充分养护能防止混凝土结构出现温差过大产生的裂缝。

参考文献

[1]胡遵素.切尔诺贝利事故及其影响与教训[J].辐射防护,1994(05):321-335.

[2]王萍,王福川.防辐射混凝土的试验研究[J].建筑材料学报,2000(02):182-186.

[3]林奕,孙建明.重晶石混凝土施工质量控制[J].浙江建筑,2005(S1):57-58.