王啟桃，何世國，李月波

?

質(zhì)子治療項目中的防輻射混凝土質(zhì)量控制

王啟桃1，何世國2，李月波2

（1.合肥離子醫(yī)學(xué)中心有限公司，安徽 合肥 230000；2.中國建筑第八工程局上海分公司安徽經(jīng)理部，安徽 合肥 230000）

質(zhì)子治療項目在我國尚處于起步階段，由于質(zhì)子治療設(shè)備在運行過程中會產(chǎn)生能量射線，因此，防輻射混凝土的防裂和密度的質(zhì)量控制顯得尤為重要，它關(guān)系著人民的生命健康安全。通過對質(zhì)子治療項目防輻射混凝土過程中的質(zhì)量控制進行全面總結(jié)，這對于類似質(zhì)子治療項目建設(shè)過程中的防輻射混凝土質(zhì)量控制有著重要的指導(dǎo)意義。

質(zhì)子治療；防輻射混凝土；質(zhì)量控制；旋轉(zhuǎn)治療艙

1 技術(shù)背景

合肥質(zhì)子治療項目質(zhì)子區(qū)由3個旋轉(zhuǎn)治療艙、1個直線加速器區(qū)等組成。其中，質(zhì)子區(qū)墻厚600～4 600 mm，板厚120 mm、150 mm、1 500 mm、2 400～2 500 mm、3 000 mm、4 000～4 600 mm，直線加速器區(qū)墻厚1 300～3 100 mm，基礎(chǔ)底板厚1 000～1 500 mm。根據(jù)外方設(shè)計要求對上述區(qū)段內(nèi)的防輻射混凝土提出以下關(guān)鍵技術(shù)指標：混凝土濕密度大于2 450 kg/m3，坍落度控制在180±20 mm，入模溫度小于等于28 ℃，降溫速率控制在2 ℃/d，絕熱溫升不大于50 ℃（28 d），混凝土拆模后其外觀可視性裂縫寬度不得大于0.2 mm，深度不大于150 mm，且不得出現(xiàn)貫通性裂縫。

基于以上對防輻射混凝土技術(shù)指標（包括各種性能）等要求，結(jié)合施工中存在的問題進行有針對性的質(zhì)量控制措施策劃研究及全面總結(jié)，有助于改進與提高防輻射混凝土的施工質(zhì)量。

2 普通防輻射混凝土的質(zhì)量控制

2.1 配合比質(zhì)量控制

對于大體積超厚防輻射混凝土而言，控制水化熱、絕熱溫升與降溫速率對防止開裂極其重要。針對C35防輻射混凝土選擇適宜的配合比是關(guān)鍵的第一步。該項目通過提前召開國內(nèi)著名的專家會議討論，與科研單位及高等院校開展項目前期混凝土配合比試驗研究，分別從3 d、7 d、28 d、56 d、90 d對不同齡期的抗壓強度、抗融性、抗析性、收縮性、彈性模量、濕密度、絕熱溫升、入模溫度、坍落度、升降溫變化等方面進行試驗測試。通過兩次1∶1實體樣板試驗得出合理可行的配合比報告，該配合比I級粉煤灰摻量達45%，水泥160 kg/m3，石子選用比普通石子高200 kg/m3以上的玄武巖系級配石，砂采用中粗砂加機制玄武巖砂混配，輔助外加劑為氧化鎂抗裂劑及聚羧酸系減水劑。

試驗結(jié)果：實體外觀6個月未見可視性裂縫，色澤一致，濕密度大于等于2 450 kg/m3，外部環(huán)境溫度15～35 ℃情形下，入模溫度控制在21～30 ℃，28 d、56 d、90 d齡期混凝土抗壓強度均高于設(shè)計值?；炷僚浜媳仍囼炛幸舶l(fā)現(xiàn)了混凝土的收縮現(xiàn)象，它表現(xiàn)為單位用水量和水泥用量，而用水量的影響比水泥用量更大，在用水量一定的條件下，混凝土干縮隨水泥用量的增大而加大，混凝土干縮隨砂率的增大而增大，但加大的幅度較小。同時，高摻量粉煤灰早期強度比不摻的低，通過試驗室加荷試驗高摻量粉煤灰混凝土徐變隨粉煤灰摻量的增加而增大。

2.2 防輻射混凝土配合比原則

防輻射混凝土之所以強調(diào)其入模溫度及容重，是因為需要滿足防輻射要求，這就需要優(yōu)良的混凝土的均勻性、密實性和優(yōu)質(zhì)的體積穩(wěn)定性。因此，保證其容重是極其重要的原則之一。因此，應(yīng)考慮混凝土坍落度，這是施工工藝的要求，不是混凝土或工程的要求，防輻射混凝土中的高摻量粉煤灰同樣需要較小的坍落度來控制粉煤灰的上浮。坍落度越小，對預(yù)防裂縫、抗收縮、保持耐久性都有越好的效果。與此同時，粗骨料的用量不宜過小，骨料用量大才能保證減少水泥用量，保持混凝土的體積穩(wěn)定性。膠凝材料總量在滿足強度和施工工藝前提下，盡可能降低其用量是配合比可行性的重要原則。

2.3 普通防輻射混凝土生產(chǎn)質(zhì)量控制

普通防輻射混凝土的生產(chǎn)最重要的質(zhì)量控制應(yīng)該根據(jù)以下關(guān)鍵因素加以保證：①夏季水溫控制不宜高于20 ℃，砂石溫度不宜高于25 ℃，水泥、外加劑入倉溫度不宜高于38 ℃；②大體積防輻射混凝土生產(chǎn)前，應(yīng)提前對水泥與外加劑的適應(yīng)性、坍落度經(jīng)時損失、混凝土濕度、容重進行試驗確認；③大體積混凝土生產(chǎn)前，應(yīng)對拌和設(shè)備，計量控制系統(tǒng)進行檢查及試運行；④攪拌運輸車輛宜做防遮陽措施如專用覆蓋帆布被、PVC發(fā)泡反光膜；⑤減水劑計量要準確，并提前進行試驗；⑥不同生產(chǎn)批次、不同廠家生產(chǎn)的水泥禁止混用；⑦攪拌時間應(yīng)比普通混凝土增加25～30 s；⑧混凝土入模溫度應(yīng)控制在低于30 ℃，出廠溫度控制在低于27 ℃（夏季）；⑨嚴禁使用經(jīng)處理的污水、內(nèi)河水作為拌和用水。⑩生產(chǎn)量應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實際情況適時調(diào)整，不宜等待過長，攪拌車在現(xiàn)場等待時間不應(yīng)超過1 h。

2.4 混凝土鋼筋、模板安裝質(zhì)量控制

鋼筋安裝要求基本與清水混凝土質(zhì)量控制一致，控制其保護層厚度。密集型鋼筋墻體間距排布應(yīng)順從對拉螺桿間距模數(shù)。密集型鋼筋墻體拉鉤不應(yīng)布置成梅花形，應(yīng)垂直布置，以保證混凝土下料與振搗順暢。樓板、梁、墻柱宜采用高強混凝土墊塊，墊塊顏色與混凝土外觀一致且不得破碎。模板拼縫應(yīng)使用海綿條，不得使用破舊老化的模板，其表面應(yīng)干凈并涂刷脫模劑。分層澆筑時，在混凝土面層的墻體中間應(yīng)設(shè)置企口或高低坎，高度不低于100 mm，防止冷縫形成后的射線泄漏。對拉螺桿堵頭設(shè)置應(yīng)平整，緊固扭力兩側(cè)一致，不得歪斜、凹進。

2.5 普通防輻射混凝土現(xiàn)場檢測質(zhì)量控制

檢測內(nèi)容包括坍落度、擴展度、溫度、容重、標養(yǎng)試塊、同條件試塊、干密度試塊等。

檢測工具：坍落度檢測儀與坍落度桶測試相互驗證，容重標準桶應(yīng)通過凈重歸零計量調(diào)試，手持紅外線溫度儀與溫度檢測儀對比，使用前應(yīng)檢查其充電時間是否足夠，手持儀距表面混凝土距離不應(yīng)大于50 cm，也不宜小于10 cm，試塊取料應(yīng)取放料1/3時間段料進行。

宜詳細記錄攪拌車進場時間、車號、方量、強度等級、坍落度、入模溫度、容重及下料結(jié)束時間，前3車每車必測。如果各項指標穩(wěn)定，則后期每3車測定1次。

大體積防輻射混凝土應(yīng)編制混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制監(jiān)測和測量專項方案，其主要內(nèi)容應(yīng)包括監(jiān)測內(nèi)容、監(jiān)測方案及設(shè)備（布點、設(shè)備、監(jiān)測周期）、預(yù)警機制及應(yīng)急處理方案等。其監(jiān)測的主要內(nèi)容為混凝土溫度發(fā)展監(jiān)測、混凝土應(yīng)變發(fā)展監(jiān)測。溫度測控宜采用人工與無線傳輸方式相結(jié)合進行對比，并應(yīng)考慮施工工序、現(xiàn)場安裝的條件和相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳導(dǎo)線的成品保護。其布點方法應(yīng)按《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》（GB 50666—2011）和《大體積混凝土溫度測控技術(shù)規(guī)范》（GBT 51028—2015）中的相關(guān)條文執(zhí)行。

埋設(shè)于墻、板等構(gòu)件中的應(yīng)力、溫度數(shù)據(jù)線外宜加包空心塑料軟管對其保護，傳導(dǎo)探頭不得緊貼鋼筋，相鄰導(dǎo)線探頭不應(yīng)相互接觸，露出構(gòu)件外部的導(dǎo)線端子應(yīng)有明顯編號，不得使用膠帶包住端子頭部，防止接觸不良數(shù)據(jù)失真。

布設(shè)構(gòu)件內(nèi)的數(shù)據(jù)線應(yīng)仔細核對位置，編號是否與方案圖中對應(yīng)。對于人工監(jiān)測應(yīng)嚴格按照時間間隔期進行檢測，并保持在08：00前進行數(shù)據(jù)匯總報告。

2.6 普通防輻射混凝土現(xiàn)場振搗質(zhì)量控制

振搗手、班組管理人員、總包工程質(zhì)量技術(shù)管理人員必須進行施工前安全與技術(shù)質(zhì)量交底與培訓(xùn)，必要時進行考核，選擇技術(shù)能力強、責(zé)任心強的人員上崗。所有振搗棒應(yīng)事前試運行檢查，泵車維護運行檢查，對于鋼筋密集處下料口事前經(jīng)設(shè)計確認后割開鋼筋，洞口尺寸控制在300 mm×300 mm范圍，洞周邊應(yīng)用木方固定，防止下料軟管產(chǎn)生摩擦而破損。施工前應(yīng)重點落實分層澆筑的厚度、間隔時間、振搗點、振搗時間和振搗間距（不得大于500 mm），且應(yīng)有專人在各點進行監(jiān)控并記錄。當(dāng)混凝土澆筑至頂部尚有700～1000 mm時應(yīng)暫停30 min，防止粉煤灰過渡上浮。上部混凝土振搗宜采取快振，不易過振，局部密集處可在模板外部進行輔助振搗，每層分層間隔期應(yīng)進行二次振搗。墻頂部混凝土澆筑振搗后應(yīng)加強抹壓找平工序，嚴控標高及表面早起收縮，初凝階段宜在墻頂表面進行鑿毛處理。振搗及下料時應(yīng)關(guān)注對構(gòu)件內(nèi)的線盒、數(shù)據(jù)線、管道、埋件等防沖擊破壞保護，澆筑時段宜選擇氣溫低時段或在23：00后進行。

2.7 普通防輻射混凝土現(xiàn)場養(yǎng)護質(zhì)量控制

防輻射混凝土終凝后，應(yīng)立即啟動養(yǎng)護工作，對于夏季施工，前3 d著重點在升溫階段進行保濕養(yǎng)護，包括對模板側(cè)面、頂部養(yǎng)護頻次每2 h不少于1次；3 d后根據(jù)外部環(huán)境溫度及內(nèi)部溫度測試所計算的里表溫差判別確定保溫措施。必要時頂部可采用棉被、塑料膜、土工布等相結(jié)合的方法進行。

高溫季節(jié)（35 ℃以上時）終凝后的混凝土宜在72 h后松動模板螺栓進行適當(dāng)散熱，并從頂部的模板縫處澆水保濕。拆模后宜對混凝土面層進行薄膜保護，延緩因陽光、風(fēng)力而產(chǎn)生的水分快速蒸發(fā)。

2.8 普通防輻射混凝土現(xiàn)場事后質(zhì)量控制

澆筑完成后，總包單位應(yīng)組織所有參與人員進行澆筑期間的討論與總結(jié)，分析在混凝土進場坍落度變化、運輸、泵送、振搗期出現(xiàn)的問題及問題協(xié)調(diào)。分析問題原因，找出問題的癥結(jié)，提出對策及改進措施。

應(yīng)組織監(jiān)理、業(yè)主、攪拌站、總包及相關(guān)專家對溫控、養(yǎng)護、原材料等關(guān)鍵因素進行探討，為下期澆筑提供指導(dǎo)。

技術(shù)質(zhì)量部門應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場總結(jié)、濕度、應(yīng)力測試、試件檢測結(jié)果及環(huán)境因素等進行總結(jié)，并形成成果報告。技術(shù)質(zhì)量部門應(yīng)在拆模后對各部門進行表面缺陷的觀測，包括裂縫、蜂窩、麻面、孔洞等情況，并制訂相對應(yīng)的修補方案。裂縫寬度及深度應(yīng)視為重要的觀察項目，墻體裂縫寬度小于等于0.2 mm、深度大于等于50 mm時采取特殊的修補措施。

3 結(jié)束語

質(zhì)子醫(yī)療項目中防輻射混凝土的施工質(zhì)量控制事關(guān)人民群眾的生命健康與安全。不容有任何嚴重質(zhì)量問題。本文通過防輻射混凝土的試驗研究與施工過程控制，總結(jié)出以下幾點關(guān)鍵因素：①防輻射混凝土配合比設(shè)計應(yīng)滿足其設(shè)計容重（混凝土濕密度），絕熱溫升控制指標及要求；②原材料中的粗細骨料物理比例應(yīng)大于普通粗細骨料200 kg/m3；③高摻量粉煤灰（大于40%）應(yīng)注意與水泥、減水劑的相容性試驗，且振搗方法正確，防止粉煤灰上?。虎軝C制粗細骨料、水泥、外加劑、原材料的入倉濕度，在高溫季節(jié)應(yīng)確保入模溫度不高于28 ℃（最高局部時段不高于30 ℃），絕熱溫升不應(yīng)高于40 ℃，機制砂中石粉含量不應(yīng)大于5%.

此外，應(yīng)建立可靠的溫控及應(yīng)力監(jiān)測措施，在里表溫差大于25 ℃時，應(yīng)按上述相關(guān)要求進行。綜合以上因素，施工期間應(yīng)從“人、機、料、法、環(huán)、測”方面對各工序中的關(guān)鍵因素加以控制，嚴格按照各工序質(zhì)控要求施工，嚴密監(jiān)控混凝土生產(chǎn)過程中的容重、溫度及澆筑完成后的絕熱溫升監(jiān)控與適宜的養(yǎng)護，這對于提升防輻射混凝土全生命周期中的質(zhì)量具有積極的意義和指導(dǎo)價值。

［1］錢春春，何智海.混凝土體積穩(wěn)定性和抗裂性理論與技術(shù)［M］.南京：東南大學(xué)出版社，2016.

［2］黃國興，惠榮炎，王秀軍.混凝土徐變與收縮［M］.北京：中國電力出版社，2012.

［3］朱效榮，趙志強，梁汝恒.混凝土工作性調(diào)整［M］.北京：中國建材工業(yè)出版社，2016.

［4］楊文科.現(xiàn)代混凝土科學(xué)的問題與研究［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2015.

［5］朱效榮.數(shù)字量化混凝土實用技術(shù)［M］.北京：中國建材工業(yè)出版社，2016.

2095－6835（2018）18－0020－03

TU528

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.18.020

〔編輯：張思楠〕