武汉同济医院重晶石混凝土生产组织、施工、控制技术!

摘要：国内大型医院都设有直线加速器机房、射线探伤、放射性同位素治疗、X刀室等等，这些地方都有屏蔽射线、防御X射线、γ射线、中子射线辐射特殊要求，一般采用重混凝土。经过对比筛选，我们选用湖北随州产重晶石，其表观密度4300kg/m³。主要成分BaSo4。2H2o，含量高达92%以上，且含有大量结合水，氢元素含量多的特点，能有效屏蔽中子流。经过20余反复试配，从中选定4个最优配合比，在正式施工浇筑前，采用三一重工37米泵车，成功试生产。本文就重晶石混凝土生产组织、施工、控制技术提出几点见解。

关键词：重晶石、试配、施工技术、控制要点

一、建筑结构及概况

武汉同济医院X刀室改造工程，紧邻华中科技大学同济医学院的二层建筑。新建机房有两面墙体紧贴老建筑外墙，其西侧与同济医院放疗中心仅相距2000mm，用作人行通道。新建工程为框剪结构，抗震设防强度为6度，桩基为12根机械成孔灌注桩，基础为筏板基础。新建部分±0.000标高与放疗中心室地面标高一致，其建筑面积124.5m²，底板厚700mm，顶板部分最厚达2500mm，墙体最厚1900mm，墙高6500mm。根据设计要求，底板为普通C35混凝土，顶板、墙体为C25P8纤维重晶石混凝土，内掺聚丙烯抗裂纤维（见图一）。

二、施工难点

1、医用直线加速器室机房内产生的高能电磁辐射在没有防护的情况下，会给周边人群造成辐射伤害。为了阻止高能射线的泄漏，该项目不允许有任何穿透的施工缝。

2、该项目墙体、顶板采用重晶石混凝土，而重晶石比重大，如采用泵车输送，拌制混凝土时需满足大流动性的要求，但同时混凝土很容易沉淀、离析分层，如何在确保满足设计和使用要求的前提下，攻克泵送性能是首要技术难题。

3、混凝土水化热及内外温差控制：优先选用低水化热水泥，掺一定量的矿渣粉和混凝土微膨胀抗裂剂，既能改善混凝土的工作性能又减少水化热温升；防止混凝土温度应力变形，掺入聚丙烯阻裂纤维。根据温度验算结果，考虑是否安装蛇形导热管降温。

4、模板加固和支撑刚度：该混凝土体积较大，墙体较厚，其模板穿墙螺栓不仅要考虑强度，还要考虑刚度，且常规的穿墙螺栓无法锁定墙的外角。而新建机房有两面墙体紧贴在老建筑的外墙，老建筑拆迁是一难题，只能在保留的前提下采用合理方式利用。

三、施工工艺流程

施工准备→ 基础土方开挖→ 筏板垫层→ 底板钢筋混凝土施工（普通C35砼）→底板施工缝凿毛处理→ 墙板钢筋绑扎→ 管线预埋、孔洞预留及验收→ 墙体墙板安装→ 顶板模板安装→ 顶板钢筋绑扎→ 墙体重晶石混凝土浇筑（浇筑至顶板底下30cm处）→ 顶板突出部分（H=1200mm）模板安装→ 顶板重晶石混凝土浇筑（H=2500mm）→ 养护、拆模。

重晶石混凝土分两次施工，第一次浇筑剪力墙至板下30cm处，高度4.5米，方量约280m³，第二次浇筑4.5米以上剪力墙及顶板，高度约2米，方量约220 m³。剪力墙接缝处留置成V字形，避免电磁辐射穿透。

四、原材料选定、混凝土试配及试生产试验

1、重晶石产地选择：为了满足每方混凝土密度＞3500kg的设计要求，所以粗细骨料必须均采用重晶石与重晶砂。该石料含BaSo4.2H2O≥92%，石膏或黄铁矿的硫化物及硫酸化合物＜6%，含泥量≤0.8%，采用反击破碎连续级配。

2、试配

（1）试配思路：

A.满足混凝土工作性能（例如和易性能、流动性、坍落度、粘聚性等）。必须攻克混凝土泵送性能，防止离析、分层、沉淀、堵管等现象发生。

B.试配强度和抗渗性能收缩，温度应力。我们选用武汉亚东P.O42.5水泥，武汉三源UEA-I膨胀剂，掺入一定比例抗裂杜拉纤维和优质矿粉等措施，使混凝土得到补偿收缩，又减少温度应力。

C.搅拌站试生产：为了验证试配混凝土的工作性能，我们筛选4个最优配比，在正式浇筑前，预先拌制。采用三一重工37米泵车泵送试验，将既符合泵送要求，又满足各种性能指标要求的选定为生产配比如下：

五、生产组织

1、原材料组织

重晶石、重晶砂。由于该混凝土属于特殊产品，而且重晶石、重晶砂的质量直接影响防辐射效果，所以，在正式浇筑前，我们多次前往随州取样检测其主要指标，并对重晶石调整连续级配搭配比例，提出改进措施。考虑随州离武汉有100多公里，重晶石、重晶砂按1.5倍系数组织材料，确保供应过程不断料。主要原材料检测数据如下表：

（1）水泥

（2）重晶石

（3）重晶砂

（4）粉煤灰

（5）矿粉

（6）聚羧酸减水剂

2、生产安排

（1）确定生产线：我公司有两条生产线（即辽宁海诺HZS-120，、徐洲同一HZS-180）。为了不影响普通混凝土生产，决定固定使用辽宁海诺HZS-120生产线生产重晶石混凝土。

（2）汽车泵：根据现场查看情况，一台三一重工37m臂架汽车泵，完全满足施工要求。为了防止设备异常，工地留一台备用40m汽车泵，可随时应急启动。

（3）车辆安排：经测算从公司到工地约30-35分钟车距，必须投入7-8台搅拌车，才能保证连续供应，同时留2台车备用，如有车辆机械故障或堵车，立即启用。准备一至三条备有运输线路，如堵车则调整运输方案。

（4）现场协调沟通

   A.现场安排一名协调员值班，负责处理施工现场一切情况，随时关注施工进度，及时向公司反馈施工要求和信息。

  B.现场还安排一名质检员，负责现场混凝土质量控制。

（5）该项目投入生产设备一览表（含备用应急设备）见表

（6）错峰生产：因为生产重晶石混凝土会占用一条生产线，为了尽量不影响其他工地生产要求，经协商决定在我公司生产量不大、另一条HZS-180生产线在能满足普通混凝土生产的情况下，选择夜间生产浇筑（武汉同济医院地处闹市中心，白天车水马龙，医院内车辆停放满满当当，夜间交通要更通畅，有利于施工）。

六、质量控制

1、站内质量控制

（1）开盘前各计量设备核检归零，保证计量准确。

（2）清理干净砂石料仓，将砂石料仓内普通砂子、石料彻底清除。

（3）搅拌时间：该混凝土中加入杜拉纤维，又属于重混凝土，聚羧酸减水剂有一定滞后反应，我们将搅拌设置为60秒，让搅拌均匀、充分。

（4）站内坍落度控制：站内配备一名专职质检员，负责目测坍落度和和易性等。为了防止坍落度过大、混凝土离析造成堵泵，现场浇筑混凝土骨料下沉，砂浆上浮等不良现象。我们将出站坍落度控制在170mm—180mm，严格控制用水量，每车出站前必须目测检验，不符合坍落度、和易性要求的及时调整。

（5）站内取样：为了积累试验数据，第一次生产280m³混凝土，分四批次，每批次取样不少于两组抗压试块，共计抗压试块11组，抗渗试块1组，第二次生产220m³，共计取样8组抗压试块，抗渗1组。经检测28d抗压强度为26.7—28.1Mpa之间；60d抗压强度为29.3—31.4Mpa之间，抗渗试验三个试件渗透水压＞1.0Mpa。

2、现场质量控制

（1）成型同条件试块，按照规范要求，分批取样。

（2）坍落度控制：车辆泵送前逐车检查坍落度、和易性；如果坍落度偏小，用现场备有的减水剂适量加入以调整坍落度，如果坍落度过大，和易性能差，则作退车处理，并且密切关注浇筑现场的施工质量和早期养护工作。

七、注意事项

1、重晶石、重晶砂进场前每车必检。先目测判定合格后，再卸料，并按每100吨/批次留样进行检测各项试验。

2、重晶石、重晶砂分区隔开堆放，严禁混放。

3、搅拌时间和盘数：每车按5m³运送，每盘1.25m³计量搅拌，每车4盘次，搅拌时间以60秒为宜。

4、搅拌车每车装载方量控制在普通混凝土的60-65%。即8m³车装载重晶石混凝土为5m³。每车装料时，罐体要高速搅拌，运输途中低速搅拌。放料前为了防止混凝土离析，高速搅拌3-5分钟，让其搅拌均匀。

5、重晶石混凝土泵送阻力大于普通混凝土，需要较大泵送压力，汽泵输送时应转换成低速高压工作状态，且输送速度较普通混凝土稍慢。

6、模板加固和支撑刚度。支撑体系要有足够的承载能力、刚度和稳定性；模板加固要紧牢，不出现涨模、跑模等现象。该项目加固螺栓上下间距为40cm×40cm（见图二）。

7、由于骨料自重大，比普通混凝土中骨料下沉快，持续时间长，易加剧混凝土中水份向上运动和表面浮浆积聚，施工时要注意延迟二次振捣时间，表面收光二遍以上。

8、控制施工节奏。采用“斜向分层水水平方向向前推进”的方式浇筑。由于混凝土自重大、侧压力大，水平构件和梁柱的支撑体系应有足够的承载能力和刚度。在浇筑顶板墙体时，控制下料厚度在450㎜以内，便于振捣和控制对模板的侧压力。同时，要注意有序的布料和下料厚度，保证下层混凝土在初凝被新浇混凝土覆盖，不出现冷缝。

9、施工振捣：不过振、不欠振、不漏振。因为重晶石骨料比重大，在泵送的条件下，入模振捣后的混凝土沉实过程比普通混凝土长，且骨料下沉、浮浆等上浮现象明显。所以，对于剪力墙结构要求采取排除浮浆或适量填入清洁的重晶石块等措施，保证结构的均匀性。

10、施工缝留置：为了满足防辐射要求，不允许留设水平缝，应留凹凸型、V字型或波浪型。

11、该项目为大体积混凝土，以60天或90天强度作验收依据。

八、温度验算

 验算结果：内外温差和表面与大气温差能满足要求，不需要安装蛇形导热管降温。

九、混凝土养护保温

该工程采取保温保湿养护，减少砼内外温差延长散热时间（即后期缓慢的降温），使砼在缓慢的散热过程中获得必要的强度来抵抗温度适应力，同时降低变形变化的速度，有效的削减约束应力，防止内外温差过大超过允许界限而导致出现温度收缩裂缝，其目的主要是防止砼出现有害的深度或贯穿性温度收缩裂缝。其方法是：

1、表面覆盖一层塑料薄膜两层干草袋，墙面的模板除铺贴50mm厚泡沫塑料板外，还需根据现场实际情况,干挂两层草袋做保温保湿养护进行。草袋上下错开，搭接压紧，交接处包裹，形成良好的保温层。

2、蓄水法养护待顶板混凝土表面可以站人，现场以人踩无脚印为准。采用黏土标准砖砌筑1/2砖20cm高蓄水池，利用水具有一定隔热保温效果，使混凝土在预定时间内具有一定抗裂强度,从而达到裂控目的。蓄水养护至少14天。

十、结束语

1、2011年2月，经武汉市硚口区检测部门对混凝土实体验收，其结构几何尺寸准确，外观平整光滑，气泡极少，内部密实，未出现任何裂纹和麻面，无离析的泌水线，看不出接茬处，达到防水效果，满足设计强度要求（见图三）。

2、2011年6月，将原设计采用的辐射源全部安装到位后，经湖北省疾控中心职业病危害（放射防护）检测，此工程无任何射线泄露，完全满足放射线功能要求。得到施工方和武汉同济医院等多方的高度赞赏。我公司因此成为武汉市第二家完全掌握重晶石混凝土生产技术的企业!

(选自商品混凝土杂志,作者:向友进  邓定继  邓承飞)

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