王廣洲

（南京蘇翔志遠(yuǎn)建設(shè)有限公司， 江蘇 南京 210000）

0 引言

高密度砼（表觀密度在2600kg／m3以上的砼，下文簡稱重砼）廣泛應(yīng)用于核電站、醫(yī)院或放射化學(xué)裝置的防護結(jié)構(gòu)，用于生物防護，屏蔽射線對工作人員的傷害。重砼成型質(zhì)量，是確保建筑使用安全的基本保障。

本文結(jié)合工程實踐，針對重砼在施工中塌落度不易控制、易離析，砼成型效果不好等問題，通過采取優(yōu)選原材料和科學(xué)配合比，采用特殊的施工機具，深化模板支設(shè)方案等相關(guān)技術(shù)措施，確保重砼成型質(zhì)量，保證了結(jié)構(gòu)砼的表觀密度、構(gòu)件尺寸符合設(shè)計要求，達(dá)到防輻射效果。

1 重砼的特性

重砼采用赤鐵礦石（Fe2O3，表觀密度5.0~5.3t/m3）或密度大，含結(jié)合水多的重晶石（主要成分為BaSO4·2H2O，表觀密度4.3~4.7t/m3）碎石、重晶石砂等作為粗細(xì)骨料，以普通水泥作為膠凝材料、水、外加劑按設(shè)計配合比攪拌而成防輻射砼，砼表觀密度大，對X射線和γ射線防護性能好；其中重晶石骨料中有大量的結(jié)合水，氫元素含量較多，能有效防護中子流。重砼與鋼筋骨架成型后共同形成具有防輻射性能的鋼筋砼結(jié)構(gòu)。

2 重砼施工的質(zhì)量控制

2.1 重砼配合比設(shè)計

重砼粗細(xì)骨料的特殊性，在保證砼強度的同時還要保證重砼有良好的泵送性，以及在運輸和澆筑過程中重砼不發(fā)生離析現(xiàn)象，就需要試驗室條件科學(xué)合理的根據(jù)實際條件進行配合比設(shè)計。

以重砼強度C25，密度3600kg/m3，砼塌落度為14±2cm為例進行配比設(shè)計：

水灰比控制在0.4~0.5之間。

重砼骨料全部使用重晶石（表觀密度>4300kg/m3,碎石粒徑為4.75～26.5mm，砂粒徑為0.15～4.75mm），使骨料的密度比較均勻，可以有效的減少砼離析現(xiàn)象發(fā)生。

由于水灰比較小，重砼的流動性較弱，為滿足重砼的泵送要求，解決在試配中發(fā)現(xiàn)砼塌落度太小達(dá)不到泵送要求的問題，在砼內(nèi)摻入部分重晶石石粉（粒徑：0.08~0.15mm）。

在砼內(nèi)加入緩凝減水劑，適當(dāng)延長砼的初凝時間（4~6h），以及骨料需預(yù)先澆水濕潤，減少拌和后骨料吸水，以減少重砼運輸中塌落度的損失。

攪拌站一次性備足原材料，進場后分類堆放，按規(guī)定取樣送檢，粗、細(xì)骨料每200m3取樣一次，進行級配分析和表觀密度檢測合格方可使用。

重砼原材料技術(shù)參數(shù)：

重晶石粗細(xì)骨料均為，表觀密度>4300kg/m3，其中BaSO4含量>90%，內(nèi)含石膏或黃鐵礦的硫化物及硫酸化合物≤7%，碎石含泥量≤1%。

粗骨料（重晶石碎石）粒徑：4.75～26.5mm

細(xì)骨料（重晶石砂）粒徑：0.15～4.75mm

摻合料（重晶石石粉） 粒徑：0.08～0.15mm

P.O42.5R硅酸鹽水泥

重晶石砼配合比設(shè)計（砼強度C25，密度3600kg/m3）

2.2 重砼拌制和運輸

采用3m3的雙臥軸強制式HZS180型攪拌樓,每次攪拌1.5m3，攪拌站應(yīng)定時校驗自動計量裝置，控制投料誤差在規(guī)定的范圍內(nèi)。

考慮到重砼的容重，攪拌機的裝料率應(yīng)為攪拌普通砼裝料的三分之二。加料順序為：礦砂、礦石、水泥、石粉、最后加入水、外加劑。由于重晶石的強度較低，性脆，所以攪拌時間不宜過長，每罐重砼攪拌時間應(yīng)控制在40~50s。按規(guī)定留設(shè)試塊。

砼運輸采用裝載9m3的AH5261GJB砼運輸車(24t)，每車運量6m3。

運輸距離優(yōu)選至最短，控制在45 min內(nèi)。采用專車運輸供應(yīng)：每車裝料時，罐體要高速攪拌，運輸途中低速攪拌，防止砼離析，裝載運輸量為普通砼的60～65%。

由于重砼容重大，泵車待機時間長將會造成泵管堵塞，因此在砼澆筑前要與攪拌站積極協(xié)調(diào)，合理安排攪拌樓（備用一座）、泵車（備用一臺）和砼運輸車輛，確保砼供應(yīng)速度維持砼連續(xù)施工；還應(yīng)考慮備用的運輸路線和停水、停電及設(shè)備故障等應(yīng)急措施。

為保證重砼泵送成功，應(yīng)根據(jù)實際條件在現(xiàn)場進行泵送試驗，并根據(jù)試驗結(jié)果對各項指標(biāo)進行調(diào)整，以滿足現(xiàn)場重砼澆筑的需要。

2.3 重砼施工質(zhì)量控制

①施工工藝：鋼筋制安、模板支設(shè)→重砼拌制→運輸→現(xiàn)場泵送→澆搗→拆模、養(yǎng)護。

②模板體系質(zhì)量控制

重砼結(jié)構(gòu)模板支撐系統(tǒng)荷載應(yīng)考慮支模體系、重砼自重、泵送重砼堆載、施工荷載和震動器的振動荷載等，確定方案后再進行支模系統(tǒng)驗算。應(yīng)注意在荷載計算中，荷載標(biāo)準(zhǔn)值均應(yīng)按實際情況計算確定，其中新澆砼自重必須按實配重砼的密度取值，以滿足砼模板及支撐體系的安全施工。

為確保重砼頂板模板的首層支撐體系的穩(wěn)定性，防止支撐結(jié)構(gòu)局部失穩(wěn)，地基處理，除應(yīng)夯實地面外提前澆筑墊層砼，采用通長槽鋼作為支撐的墊板，同時增加縱橫剪刀撐和斜撐數(shù)量，確保模板支撐架體系的整體剛度。

重砼澆筑前，除常規(guī)檢查外，還應(yīng)對模板的支撐體系重點進行檢查。

由于重砼的密度（>2600kg/m3）比普通砼大，砼的澆筑側(cè)壓力遠(yuǎn)大于普通砼，高于2.5m的重砼墻體應(yīng)分次澆筑，模板高度在1.5~1.8米高度范圍內(nèi)，水平施工縫設(shè)置為50mm的臺階（圖1）。

圖1：重砼墻板施工高度控制示意圖

為保證重砼在澆筑中墻板不變形，達(dá)到砼澆筑完成后射線不泄露，模板加固均應(yīng)采用止水對拉螺栓，墻板兩側(cè)預(yù)埋木塊。砼成型模板拆除后將木塊鑿除，螺栓割除，凹槽用高標(biāo)號砂漿補平（圖2）。

圖2：重砼墻板對拉螺栓設(shè)置示意圖

主防護墻、板上不得預(yù)留孔洞和線管，副防護墻、板必須采用斜線穿墻（圖3）；預(yù)留洞口寬度≥50cm時，洞口周邊預(yù)埋不銹鋼板；所有預(yù)留套管均出墻面15cm。

重砼骨料重易離析。采用功率較大的輸送泵，盡量使砼沿水平輸送，泵送主管控制在50m以內(nèi)。嚴(yán)控重砼質(zhì)量，進場每車砼必須經(jīng)目測無離析，實測坍落度符合要求后，方可澆筑。

重砼必須采用高頻振搗器振搗，振搗額率為200 Hz 12000轉(zhuǎn)/分。

澆筑重砼墻板時，粗骨料在重力作用下，克服粘著力后的下落動能大，速度較砂漿快，易形成砼離析。采用重砼自高處傾落高度在2m以內(nèi)，應(yīng)沿斜槽、串筒緩沖下料。

施工人員要控制好插入間距、快插慢拔，振搗時間在15～25s以內(nèi)，重砼表面出現(xiàn)泛漿時為宜，避免振搗棒觸碰各種預(yù)埋件及管件。振搗時要特別注意孔、洞底模板下部重砼振搗密實，避免出現(xiàn)蜂窩、麻面，露筋及漏漿現(xiàn)象。

墻板砼澆筑應(yīng)分層厚度<30cm，振搗棒間距<30cm，上下層澆筑振搗應(yīng)在砼初凝前完成。

重砼應(yīng)連續(xù)澆筑，不得留設(shè)水平施工縫；必須留設(shè)時，應(yīng)在墻板中部設(shè)置鉛板進行加強處理（埋設(shè)方式同止水鋼板），施工中重砼墻板應(yīng)留臺階、凹凸或波浪形的施工縫，高低差>5cm；嚴(yán)禁留設(shè)平縫，以確保防輻射效果。

施工縫已澆筑重砼的抗壓強度≧1.2N/mm2。施工前對結(jié)合層鑿毛、清洗，提前24h澆水濕潤。水平施工縫先鋪設(shè)10～15mm同重砼配合比的重晶石砂漿。

澆筑完成后12h內(nèi)應(yīng)澆水養(yǎng)護，養(yǎng)護≧10天。

2.4 試驗、檢測

取樣人員應(yīng)在現(xiàn)場完成砼坍落度、試塊取樣、入模溫度的檢測。重砼施工現(xiàn)場專人監(jiān)督檢查，避免砼出現(xiàn)氣泡、離析、低容重等缺陷。

重砼質(zhì)量檢測還需測量: 濕容重48 h，干容重28 d；28 d砼抗壓強度；結(jié)構(gòu)尺寸進行驗收。

3 應(yīng)用實例

對于重砼的施工，目前現(xiàn)場普遍采用的辦法是自拌砼后用機械進行配合澆筑，不僅施工成本高，施工周期長，且不易保證砼的成型質(zhì)量。

核動力研究院某車間建筑面積1422.68m2，為一層框架結(jié)構(gòu)，其中X射線檢查室結(jié)構(gòu)全部設(shè)計為重砼結(jié)構(gòu)，砼強度等級C25，密度要求≥3600kg/m3，該工程頂板厚55cm，墻板厚分別為50、66、75cm，墻體高度5,1m，分三次澆筑完成。

在該項目的施工過程中，項目部聯(lián)合商品砼攪拌站進行技術(shù)攻關(guān)，成功的解決了重晶石砼的配制、運輸、泵送、澆搗、養(yǎng)護和細(xì)部處理等施工問題，砼成型質(zhì)量美觀，不僅縮短施工周期，而且創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟效益。

實測該項目砼尺寸偏差均在規(guī)范允許范圍內(nèi)，重砼28d平均強度達(dá)28.3MPa，干密度3625 kg/m3。

經(jīng)測算，若本工程采用自拌重砼施工，成本將高達(dá)7000元/m3左右，調(diào)整施工方法后，成本降至5000元/m3左右。