防辐射混凝土施工方案.docx
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防辐射混凝土施工方案
长安医院设备用房模板及重混凝土施工方案
大体积防辐射混凝土施工方案
本工程的大体积防辐射混凝土属于重要工序。
防辐射混凝土又称为屏蔽混凝土、重混凝土或核反应堆混凝土,是原子核辐射源装置常用的防护材料,它能有效屏蔽原子核辐射.所谓原子核辐射,一般是指α射线、β射线、γ射线和中子流.由于α射线、β射线穿透力较低,厚度很小的防护材料也能完全挡住它们,所以防辐射混凝土要屏蔽的射线主要是γ射线和中子射线[1].
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,物质的密度愈大,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.一般防辐射混凝土均采用重骨料配制成重混凝土.中子射线是由不带电的微粒组成,密度大的材料对能量大的快中子有减速作用,但对能量低的热中子不具有减速效果,要削弱中子射线,防辐射混凝土中不仅须含重元素,还要含有一定数量氢原子和水的轻元素.
长安医院放射设备用房为1层框架—剪力墙结构,建筑面积约455㎡,该工程的治疗室的混凝土墙及顶板设计为防辐射混凝土，作为防射线的遮蔽体.治疗室的防辐射混凝土强度等级C30,素混凝土的容重≥2500Kg/m3,墙厚0.5m、1m、1.5m.、1.8m,顶板厚度为1.2、0.7米。
该防辐射混凝土的施工应着重解决原材料的选择、配合比设计和大体积混凝土施工等技术难题.
4.1防辐射混凝土施工方案
4.1.1原材料的选择
水泥:
选用P·O42.5级普通硅酸盐水泥.
外加剂:
选用缓凝高效减水剂,缓凝高效减水剂对新拌混凝土具有较好的保坍性,减水率20%以上,不泌水,可明显提高混凝土的和易性、泵送性和耐久性,28天强度可提高25%以上,延迟水泥水化热放热时间,在保证相同条件的前提下可节约水泥10-20%.
骨料:
选用粗、中砂,含泥量<3%;碎石选用最大粒径为31.5mm连续级配的优等品,含泥量<1%。
由于设计要求抗辐射素混凝土的容重≥2500Kg/m3,因此在每立方混凝土中加入100Kg硫酸钡（重晶石）,可满足设计要求。
4.1.2防辐射混凝土的配合比设计
防辐射混凝土的密度越大,其屏蔽效果越好,故配合比设计时应优先考虑混凝土的表观密度和密实程度,再考虑强度和施工工艺.配合比必须满足下列要求:
（1）选用骨料密度要大;
（2）混凝土的水泥用量不宜过大,水泥用量过多时,其容重则下降;
（3）水灰比控制在0.4～0.5之间;
（4）考虑防辐射混凝土骨料的比重较大,混凝土易分层,为避免因骨料重而引起骨料离析,坍落度不能太大,出机混凝土坍落度应控制在180±20mm.该抗辐射混凝土施工,采用商品泵送混凝土.混凝土强度等级为C30,坍落度160～200mm,砂率为35%,混凝土的配合比为水泥:
砂:
卵石:
粉煤灰:
矿粉:
水:
UNF-MC型缓凝高效减水剂=1:
2.8:
0.6:
5.2:
0.3:
0.12:
0.64:
0.05,（每立方米混凝土加入150Kg重晶石）施工过程中,测定砂、石的含水率,及时调整配合比.
4.1.3施工缝的留设
防辐射混凝土施工缝的设置是重要的一环，为保证混凝土的抗辐射效果，本工程墙体和顶板一次性整体浇筑，不留置施工缝，只考虑基础筏板施工完毕与墙体之间有水平施工缝，该水平施工缝如下图所示：
4.2大体积混凝土的施工
4.2.1模板工程
（1）对1.2m厚的顶板,立杆采用间距为450×450mm的钢管支撑,板底铺18mm厚的竹胶板把板荷载均匀传递到下层方木上。
（2）砼墙采用加密φ16对拉螺栓;外侧模板的架管采用满堂架水平对撑、剪刀撑等形式把剪力墙上的侧压力传递到水平方向剪力墙及框架梁和柱、地梁上.由于架管太多,为了保证墙和板的断面尺寸,在架管的端部采用了可调支撑,这样也能保证架管和墙面充分接触.
（3）为了防止支撑结构局部突然失稳,增加了斜撑和剪刀撑的数量和纵横两面支撑连接,形成了一个含有多个多余约束的超静定结构体系.
4.2.2混凝土工程
4.2.2.1混凝土施工配合比
本工程用C30凝土施工配合比
材料名称
水泥
砂
石子
重晶石
粉煤灰
水
外加剂
用量kg/m3
250
700
1300
150
80
160
11.5
4.2.2.2、大体积混凝土热工计算
4.2.2.2.1大体积混凝土温度监测
4.2.2
选用北京市建筑研究院便携式建筑电子测温仪JDC-2。
4.2.2
系统采用电感方式，能定时在线监测各测点温度，并跟踪记录，测量数据及其变化趋势以图表两种方式实时显示。
4.2.2
在顶板平面共布置五个点，每一个点上下布置三个测温探头，见下图。
在1.8米厚墙各布置一个测温点，每个点上布置四个测温探头，见下图：
1.2米厚顶板测温点与测温线的长度
测点编号
测温线长度（m）
1
2
3
A
0.5
1
1.5
B
O.5
1
1.5
C
O.5
1
1.5
D
O.5
1
1.5
E
O.5
1
1.5
数量合计
2.5
5
7.5
备注
本工程使用测温线由北京市建筑工程研究院供应
联系电话：
010—
1.8米厚墙测温点与测温线的长度
测点编号
测温线长度（m）
1
2
3
4
F
5
4
3
2
数量合计
5
4
3
2
备注
本工程使用测温线由北京市建筑工程研究院供应
联系电话：
010—
4.2.2.2.1.4测温实施计划
基础测温成立测温小组，测温前要经过专业培训。
测温管安装时位置应准确，并与钢筋及固定架绝热。
在浇筑期间，每隔两小时测温－次，在浇筑完毕后3天内，每两小时测温－次。
4－7天每四小时－次
8－14天每八小时－次
砼入模温度每工作班不少于三次。
大气温度每天不少于四次。
测温人员要对测温工作高度重视，责任心强，精心工作，严禁偷懒，认真做好测温记录。
在测温期间，如果发现温控超过指标，应以保温为基本点，采用加盖草袋等措施，并向有关人员及时报告。
内表温差温控指标表
温度内容
温控指标
备注
Tr
5℃≤Tr
Tr为入模温度
内表温差℃
≤25
降温速度℃/d
≤1.5
温度梯度℃/m
＜15
4.2.2.2.2、大体积混凝土热工计算：
大体积混凝土因体积较大，由水化热引起混凝土内部的最高温度与外界气温之差相当大，为了保证混凝土的质量，应预先进行热工计算判断温度之差，以便制定相关措施。
因所用的混凝土配合比是在浇筑时取得，此热工计算所用的各项参数为C30混凝土的配合比，以期预算混凝土的内部温度与表面温度之差大致是否在25℃以内，以决定是否采取其它的施工措施。
施工期时置夏季，日平均气温按20℃考虑。
4.2.218℃）
4.2.2
使用商品混凝土，故TI=Tc=18℃
4.2.2
Tj=Tc+（Tq-Tc）·（A1+A2+A3+……An）计算。
Tj----混凝土浇筑温度（℃）Tc----混凝土拌合温度（℃）
Tq----室外平均气温（℃）
A1+A2+A3+……An----温度损失系数，其值按下列考虑：
1）混凝土装卸每次A=0.032
2）混凝土运输时A=θ·τ，τ为运输时间（min），θ取0.0042
3）浇筑过程中A=0.003τ,τ为浇筑时间（min）
装料A1=0.032
商混运输暂估30minA2=0.0030×30=0.090
浇捣15min:
A6=0.003×15=0.045
则∑A=A1+A2+A3+A4+A5+A6=0.229
∴Tj=18+（20－18）×0.167=18.3℃
4.2.2
混凝土在凝固过程中3d时水化热温度最大，故计算龄期3d的绝热温升。
混凝土浇筑层厚度为1.2m，假定结构四周没有任何散热和热损失的情况下，水泥水化热全部转化成温升后的温度值。
而混凝土的最终绝热温升是与水泥用量、水泥品种、混凝土的热学性能有关，可按下式计算：
Tn=mc?
Q/c?
p+mf/50
不同岭期的混凝土绝热温升可按下式计算：
Tτ=Tn（1-e-mτ）
式中：
Tn----混凝土最终绝热温升（℃）；
Tτ----在τ龄期时混凝土绝热温升（℃）；
mc----每立方混凝土中的水泥用量（Kg）；
Q----每Kg水泥水化热量（KJ/kg）此处取334KJ/kg；
c----混凝土的比热，可按0.97KJ/kg·K计算；
ρ----混凝土的密度，取2500（kg/m3）
mf----每立方混凝土中粉煤灰用量（Kg）；
e----常数，为2.718；
m----混凝土水化热时温升系数，随水泥品种及浇筑温度而异，一般为0.3-0.41；
τ----岭期（d）。
计算水化热温升时的m值
浇筑温度（℃）
5
10
15
20
25
30
m
0.295
0.318
0.340
0.362
0.384
0.406
1）计算混凝土的最高绝热温升：
Tn=mc?
Q/c?
p+mf/50
=250×334/0.97×2500+80/50
=36.03℃
2）计算混凝土1-28d的绝热温升：
Tτ=36.03（1-2.718-0.362τ）
当τ=1时：
T1=36.03（1-2.718-0.362×1）=10.95℃；
当τ=3时：
T3=36.03（1-2.718-0.362×3）=23.85℃；
当τ=6时：
T6=36.03（1-2.718-0.362×6）=31.92℃；
当τ=9时：
T9=36.03（1-2.718-0.362×9）=34.66℃；
当τ=12时：
T12=36.03（1-2.718-0.362×12）=35.56℃；
当τ=15时：
T15=36.03（1-2.718-0.362×15）=35.88℃；
当τ=18时：
T18=36.03（1-2.718-0.362×18）=35.99℃；
当τ=21时：
T18=36.03（1-2.718-0.362×21）=35.99℃；
当τ=24时：
T15=36.03（1-2.718-0.362×24）=35.99℃；
当τ=27时：
T18=36.03（1-2.718-0.362×27）=35.99℃；
当τ=30时：
T18=36.03（1-2.718-0.362×30）=35.99℃；
5.2.2.2.2.5混凝土内部温度：
水泥水化热引起的绝热温升后，浇筑温度Tj,即为在绝热状态下的混凝土内部温度，可按下式计算：
Tr（τ）=Tj+Tτ
Tr（τ）----在绝热状态下，不同龄期的混凝土内部温度（℃）。
不同龄期水化热降温系数与浇筑块厚度的关系
浇筑块厚度（m）
不同龄期（d）时的ξ值
3
6
9
12
15
18
21
1.2
0.42
0.31
0.19
0.11
0.07
0.04
0.03
注：
ξ=Tm/Tn；Tm----混凝土由水化热引起的实际温升（℃）。
工程实践证明，在散热条件大致相似的情况下，浇筑块的厚度不同，散热的温度也不同，并大致符合“越薄散热越快，越厚散热越慢”的规律。
混凝土浇筑块厚度越薄，水化热温升阶段则越短，最高温度的峰值出现较早，并且很快有降温趋势；而浇筑块越厚，则水化热的温升阶段较长，最高温度的峰值出现时间稍后，且持续较长。
外界气温越底，混凝土内部散热越快，但是必须保证混凝土内部温度与表面温度差控制在25℃内。
因此，水化热温升阶段较短，最高温度的峰值出现时间更早，并且持续时间更长。
∴混凝土内部的中心温度，可按下式计算：
Tmax=Tj+Tτ·ξ
式中：
Tmax----混凝土中心温度（℃）；
Tj----混凝土的浇筑温度（℃）；
Tτ----在（τ）龄期时混凝土的绝热温升（℃）；
ξ----不同浇筑块厚度的温度系数。
以不同龄期（d）时的ξ值，可求出不同龄期的水化热温升：
本工程混凝土浇筑层厚度为1.2m：
τ=3d时，Tmax=Tj+Tτ·ξ=18.3+10.017=28.317℃；
τ=6d时，Tmax=Tj+Tτ·ξ=18.3+9.89=28.19℃；
τ=9d时，Tmax=Tj+Tτ·ξ=18.3+6.58=24.88℃；
τ=12d时，Tmax=Tj+Tτ·ξ=18.3+3.94=22.24℃；
τ=15d时，Tmax=Tj+Tτ·ξ=18.3+2.52=20.82℃；
τ=18d时，Tmax=Tj+Tτ·ξ=18.3+1.44=19.74℃；
τ=21d时，Tmax=Tj+Tτ·ξ=18.3+1.08=19.38℃；
4.2.2.2.2.6混凝土表面温度：
采用镜面板支设维护，混凝土表面采用三层塑料薄膜、三层再生棉毡。
大气温度Tq=20℃。
1）、混凝土的虚铺厚度：
h∣=K·λ/β（β=1/〔（∑δi/λi）+（1/βq）〕）
式中：
K----计算折减系数，可取0.666；
δi----各种保温材料的厚度（m）；
λi----各种保温材料的导热系数（W/m·K）；
βq----空气层传热系数，可取23W/m2·K；
λ----混凝土的导热系数取2.33（W/m·K）；
β1----塑料纸及保温层的传热系数W/m2·K：
β1=1/〔（∑δi/λi）+（1/βq）〕
=1/〔（0.0018/0.049）+（1/23）〕
=12.5
H1∣=K·λ/β
=0.666×2.33/12.5
=0.13m
β2----再生毯及保温层的传热系数W/m2·K：
β2=1/〔（∑δi/λi）+（1/βq）〕
=1/〔（0.036/0.06）+（1/23）〕
=1.55
H2∣=K·λ/β
=0.666×2.33/1.55
=1m
2）、混凝土的计算厚度H=h+h1∣+h2∣+=1.2+0.13+1=2.33m
3）、混凝土表面温度
Tb（r）=Tq+4h∣（H－h∣）【T1（t）-Tq】/H2
=20+4×1.13（2.33－1.13）×（25.91-5）/2.332=31.35（0C）
结论：
混凝土中心最高温度与表面之差（Tmax—Tb（r））为22.54℃未超过250C的规定，但是已经比较接近危险值。
根据实际计算数据，不需要在内部增加冷水管的降温措施。
4.2.2.2、大体积混凝土降温措施
预埋冷却水管措施大体积混凝土浇筑完毕后，水泥水化热可使混凝土内部的温度不断上升，导致内外温差很大。
降温时、内部对外部形成约束，表面将产生很大的应力，初期强度不足时，表面会有裂缝。
因此采用预埋冷却水管，用循环水降低混凝土内部温度，进行人工散热。
冷却水管采用普通?
25mm镀锌水管，在1m厚墙内部做1层冷却水管网，在大于1m的墙厚处设置两层冷却水管，在1.2m厚顶板做1层冷却水管，每层冷却水管独立于水，都分别可从蓄水池内引接自由水，以便更好的控制混凝土内部温度。
对管网进行通水试验，确保接口处不漏水。
混凝土初凝后，应马上在顶板四周边沿处砌筑高0.24m砖墙并内外粉刷压光，（形成一个小型的蓄水池，并对顶板面层进行保温养护作用）同时向顶板上注入自来水，并使用小型水泵与每层冷却水管的进水口进行连接，向冷却水管内注入自来水。
同时经过冷却水管的水流从进水对角方向重新排入顶板的蓄水池内，形成水流循环养护。
循环水池中的水温与混凝土内部温差不得超过25℃，需安排专门测温人员进行测温。
一般情况下水泥水化热最高温度发生在浇筑后的3-7d，在这段时间内，需保证水泵20小时以上时间运行状态，确保降温措施的有效实施。
4.2.2.3、施工方案
4.2.2.3.1施工准备
4.2.2.3.1.1劳动力配备及资格要求、职责及权限：
4.2.2.3.1.1.1劳动力计划：
工种
人数
备注
管理人员
3
砼施工
机管员
1
砼运输及拌制
测量员
1
定位、放线
砼工
5
砼振捣
木工
5
混凝土基础模板支设
架子工
6
混凝土基础模板支设
砌筑、抹灰工
3
砼收面及砌筑蓄水池
普工
8
运料及混凝土养护
注：
报名人应按所列格式提交包括分包人在内的估计的劳动力计划表（本计划表是以每班八小时工作制为基础）。
4.2.2.3.
4.2.2.3.
4.2.2.3.墙柱混凝土施工由项目经理负责现场施工的生产调度与协调，保证施工作业的顺利进行；并组织现场施工准备、材料供应及劳动力调配；技术专工负责处理现场出现的一切技术及质量问题；技术员监督技术交底的执行落实，解决现场施工出现的技术问题及施工工艺的改进等措施实施方案；质量员监督作业过程中施工人员是否按照有关规范要求及技术交底施工，保证工程质量稳定。
安全员负责全现场的安全维护、文明施工及施工过程中的安全教育、检查监督、跟踪消缺处理工作；总合工长负责现场的施工组织及技术、质量，并提出材料计划。
4.2.2.3.1力，在作业过程中加强质量管理，保证现场施工工程质量，负责本区域内所有成员在作业过程中安全文明生产。
4.2.2.3
4.2.2.3.1.2机械、工器具计划准备：
名称
规格
数量（台）
施工阶段
长臂架
47m
1
混凝土浇筑
振动棒
5
砼浇筑
砂浆搅拌机
JS500
1
砂浆拌制
经纬仪
J2-1
1
控制标高
水准仪
DSG20
1
定位放线
铁锹
8
砼浇找平
小推车
6
砼浇筑
4.2.2.3.2、施工部署
4.2.2.3.2.1根据施工现场总体部署及工程需要，砼采用商品混凝土进行浇筑。
4.2.2.3.2.2混凝土浇筑：
此工程大体积混凝土基础必须一次浇筑到顶，不得留设施工缝；墙柱梁板一次性浇筑到顶，不得留设施工缝。
4.2.2.3.3、大体积混凝土材料选择与控制
4.2.2.3.3.1材料选择：
4.2.2.3.
水泥选用P.O42.5R普通硅酸盐水泥。
在商品混凝土使用前，要求商混站提供完整水泥厂家的质量保证文件，要求每批水泥（按国家试验分批标准划分检验批次）均有水泥试验报告单，试验单应标出：
颗粒表面积、初凝、终凝时间、膨胀度，以及3d、7d、28d的抗压、抗折弯强度和化学成分。
4.2.2.3.
当地灞河砂、石，符合试验室配合比级配要求。
4.2.2.3.3.1.3水：
使用商品混凝土搅拌站自来水。
4.2.2.3.
4.2.2.3.3.2混凝土配合比设计：
因混凝土中水泥的水化热是引起混凝土温升的主要因素，因此，在尽可能达到混凝土设计强度的条件下，减少水泥用量，采用低水化热的水泥掺加适量的二级粉煤灰。
混凝土中水泥最大用量不得超过340kg/m3，最小则不小于310kg/m3。
水灰比则不超过0.46。
在混凝土原材中掺加一定配合比的缓凝剂和减水剂，以环节混凝土水化速度，降低水化热。
混凝土原材温度控制：
通过降低原材温度、加强砼运输保温等措施控制混凝土入模温度。
4.2.2.3.4、主要施工技术措施
4.2.2.3.4.1施工准备：
4.2.2.3.
4.2.2.3≥1m，以便混凝土基础模板支设。
4.2.2.3-5.910m。
4.2.2.3JS500强制式砂浆搅拌机一台。
现场试验器具，如坍落度测试设备、试模等已全部准备就位。
4.2.2.3.4.2整体施工方针
本工程大体积混凝土工程一次整体施工，按照设计图纸进行一次性浇筑、振捣完成，不允许留设施工缝。
底板模板采用18mm模板。
4.2.2.3.4.3施工流程
放线→钢筋绑扎→支设模板→绑扎温度分布筋→钢筋、模板验收→砼浇筑及养护→拆除侧模→砌筑蓄水池→浇水养护。
4.2.2.3.4.4施工定位放线
依据现场控制网，由专业测量人员冲出轴线，作为施工放线基准线，现场施工人员根据施工需要尺寸翻设其他轴线。
测量仪器表
序号
名称
型号
测量范围
准确度
生产厂家
鉴定日期
1
经纬仪
J2-1
三、四等
±2
苏光
2
钢卷尺
50米
50米
合格
宁波长城
3
水准仪
NL30
四等
合格
南方测绘
4.2.2.3.5混凝土工程
4.2.2.3.5.1混凝土施工技术要求
4.2.2.32m，浇筑高度如超过3m时必须采取措施，用串桶或溜槽等。
4.2.2.310cm的标高用红油漆做标记，利用此标记作拉线控制，以确保基础标高准确。
4.2.2.350cm，一般为振捣器作用部分长度的l.25倍，最大不超过50cm。
4.2.2.3的1.5倍（一般为30～40cm），混凝土表面呈水平，混凝土拌合物不再显着下沉、不再出现气泡、表面泛浆时为准。
振捣上一层时应插入下层5cm，以消除两层间的接缝。
4.2.2.432h应按施工缝处理。
4.2.2.43
4.2.2.3
4.2.2.320cm，其在振捣过程中不得破坏混凝土内部结构和影响混凝土强度），振捣完后即开始收面，即：
刚振捣完后用刮杠将砼表面刮平，随后配合木抹子抹压，铁抹子收光平整。
考虑到尽量消除混凝土收缩裂缝，混凝土表面在终凝前应经过3—5次抹压、收光，及时恢复收缩裂纹，以避免产生永久裂缝。
4.2.2.3
4.2.2.3
4.2.2.3
4.2.2.3.5.2混凝土的养护：
4.2.2.3
4.2.2.3.5.2.2混凝土全部浇筑完后,采取蓄水法进行养护.屋面顶板四周砌筑300高砖墙并压光，蓄水深约200mm,上盖塑料薄膜.混凝土内部水化热不断地向表面传递,及太阳的辐射作用,养护水温慢慢升高.对混凝土的养生特别有利,利于保证混凝土的质量,防止开裂。
墙板采用湿布覆盖,经常洒水湿润,并将加速机房的门洞封堵,以防散热过快.7d内保证混凝土养护温度不小于10℃,相对湿度大于90%.养护条件的好坏对后期混凝土的结合水的含量有很大不同,从而对防止中子射线效果有较大影响.根据资料显示,若养护条件好,一年龄期混凝土结合水含量能增加5%.
4.2.2.3≤20℃后，方可去掉塑料布，表面直接洒水养护，养护时间不得少于14d。
4.2.2.3
4.2.2.3
4.2.2.3.5.3混凝土裂缝控制措施:
混凝土中裂纹的产生和发展，应主要从降低混凝土温度应力和提高混凝土的极限抗拉强度来控制，因此确保施工过程的各个环节都是非常重要的，根据混凝土温度应力和收缩应力的分析，必须严格控制各项温度指标在允许范围内，才不使混凝土产生裂缝。
4.2.2.3
a、混凝土的中心温度与表面温度之间、混凝土表面温度与室外最低气温之间的差值均应小于20℃；当结构混凝土具有足够的抗裂能力时，不大于25℃—30℃。
b、降温速度不大于1.5～2℃/d。
c、混凝土拆模时，混凝土的温差不超过20℃。
其温差应包括表面温度、中心温度和外界气温之间的温差。
4.2.2.3
a、满足设计强度要求的基础上，控制水泥用量，以减少混凝土内部温度。
b、凝土中掺加减
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