江偉全
(中國華西企業(yè)股份有限公司,四川成都 610074)
近幾年,為了滿足城市發(fā)展需要,適應(yīng)人民群眾日益增長的衛(wèi)生需求,醫(yī)院建筑在全國井噴式發(fā)展。成都作為國內(nèi)新一線城市,為了適應(yīng)社會醫(yī)療衛(wèi)生發(fā)展需要,新建、改建、擴(kuò)建多所大型醫(yī)院,如成都市第一、二、三、五、七人民醫(yī)院、成都市婦女兒童醫(yī)院、新建腫瘤醫(yī)院、四川省人民醫(yī)院等。與普通公共建筑比較,這些新建、改建、擴(kuò)建的多所大型綜合醫(yī)院均涉及大量射線、核素醫(yī)療設(shè)備,其中用于放射治療的電子直線加速器屬Ⅱ類射線裝置,根據(jù)GB Z126-2011《電子直線加速器放射治療放射防護(hù)要求》要求配備電子直線加速器的治療室需采取可靠的放射防護(hù)措施,設(shè)計人員一般采取綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果最佳的防輻射防護(hù)材料——混凝土進(jìn)行射線防護(hù)。
匯總成都市第二人民醫(yī)院、四一六醫(yī)院、新建腫瘤醫(yī)院等醫(yī)院直線加速器治療室的防射線、防滲漏設(shè)計情況,其中成都市第二人民醫(yī)院龍?zhí)夺t(yī)院擬布設(shè)兩臺X射線能量15 MV,電子線能量18 MeV的醫(yī)用電子直線加速器,屬于Ⅱ類射線裝置,設(shè)備安裝前必需通過防射線檢測,混凝土防射線、防滲漏要求最高,具有直線加速器治療室防射線、防滲漏高性能混凝土養(yǎng)護(hù)施工工藝研究代表性。
(1)直線加速器室墻、梁、板混凝土應(yīng)為摻加膨脹劑和改性聚丙烯增韌合成纖維的低熱、低收縮、低彈模、高極限拉伸率和高抗拉強(qiáng)度、合適的抗壓強(qiáng)度和徐變特性的高性能膨脹混凝土(HPC)。
(2)直線加速器室墻、梁、板混凝土強(qiáng)度等級C30,抗?jié)B等級P12,一級裂縫控制等級。
(3)補(bǔ)償收縮混凝土試塊水中養(yǎng)護(hù)14 d的限制膨脹率不小于0.040 %;水中養(yǎng)護(hù)14 d轉(zhuǎn)空氣中養(yǎng)護(hù)28 d的限制干縮率不大于0.005 %,限制膨脹率不小于0.040 %。
直線加速器機(jī)房及相關(guān)設(shè)備的設(shè)計應(yīng)通過當(dāng)?shù)氐姆派浞雷o(hù)部門審核確認(rèn),防護(hù)墻和屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)及厚度應(yīng)符合國家放射防護(hù)要求,機(jī)房的設(shè)計布局應(yīng)符合安裝要求,其安裝示意圖見圖1。
圖1 直線加速器安裝示意
要充分認(rèn)識和了解直線加速器治療室高性能混凝土養(yǎng)護(hù)環(huán)境就必須運(yùn)用BIM三維可視化施工模擬技術(shù)建立模型圖,分析和研究直線加速器治療室墻、梁、板混凝土結(jié)構(gòu)平面圖、剖面圖(圖2、圖3)。
圖2 直線加速器治療室結(jié)構(gòu)平面示意(單位:mm)
圖3 直線加速器治療室結(jié)構(gòu)剖面示意(單位:mm)
提高混凝土的密實(shí)度可有效提高混凝土對X射線和中子流的防護(hù)能力,同時通過混凝土高性能化途徑,提高混凝土自身密實(shí)性,降低防射線高性能混凝土孔隙率,進(jìn)而提高防射線混凝土耐久性,保證其防射線能力的有效性和長期穩(wěn)定性。
(1)高性能混凝土澆筑完成后的升溫階段,由于水膠比較小,膠凝材料用量大,水泥水化放熱,混凝土體積大,內(nèi)部散熱慢,混凝土內(nèi)部溫度持續(xù)升高,而混凝土表面熱量和水分散發(fā)快,形成由內(nèi)至外較大的溫度梯度?;炷脸跄螽a(chǎn)生內(nèi)外溫差應(yīng)力,就會造成混凝土的表面開裂;
(2)大體積混凝土硬化后期的降溫階段,由于混凝土的內(nèi)部隨著溫度的降低,體積縮小,相對于混凝土內(nèi)部溫度下降,外部降溫數(shù)值較小,形成由內(nèi)至外較大的溫度梯度,產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力,從而出現(xiàn)裂縫。
由此可見,高性能混凝土由于熱量和水分散發(fā)造成的溫差應(yīng)力是造成混凝土開裂的主要因素,必須結(jié)合混凝土不同部位養(yǎng)護(hù)環(huán)境的不同采取適宜的保溫養(yǎng)護(hù)和保濕養(yǎng)護(hù)措施。保溫養(yǎng)護(hù)的目的是有效控制混凝土由內(nèi)至外的溫度梯度,保濕養(yǎng)護(hù)的目的是為混凝土中水泥的水化提供充足的水分,只有采取成熟可靠的養(yǎng)護(hù)施工工藝才能防止直線加速器室防射線、防滲漏高性能混凝土裂縫的產(chǎn)生和開展,實(shí)現(xiàn)防射線檢測合格。
高性能混凝土澆筑完成后,必須進(jìn)行溫度監(jiān)測,根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)指導(dǎo)養(yǎng)護(hù)施工的科學(xué)開展,結(jié)合混凝土內(nèi)部溫度監(jiān)測數(shù)據(jù),及時采取相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)調(diào)整措施,保證混凝土的溫度和濕度,確?;炷恋膹?qiáng)度正常發(fā)展和防止溫度裂縫的產(chǎn)生和開展。
依據(jù)GB 50496-2009《大體積混凝土施工規(guī)范》及GB 506666-2011《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定:混凝土入模溫度不宜大于30 ℃;混凝土澆筑體在入模溫度基礎(chǔ)上的溫升值不宜大于50 ℃,混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)部且與混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面溫度的差值不宜大于25 ℃;混凝土澆筑體表面與大氣溫差不宜大于20 ℃,混凝土降溫速率不宜大于2.0 ℃/d或每4 h降溫大于1.0 ℃。
(1)根據(jù)測溫經(jīng)驗(yàn),混凝土入模后,先緩慢升溫,每小時0.5~1 ℃左右,大約10 h后升溫速度加快,每小時升溫2~6 ℃左右,在經(jīng)過6~8 h后,升溫逐漸緩慢,歷時40 h左右達(dá)到峰值溫度。
(2)高性能混凝土中部與下部、中部與表層溫差應(yīng)控制在25 ℃以內(nèi),當(dāng)溫差超過此數(shù)值時,可通過調(diào)整覆蓋材料及厚度來控制溫差。
(3)升溫過程中及時進(jìn)行保溫、保濕養(yǎng)護(hù)可避免過早出現(xiàn)干縮,對發(fā)揮膨脹劑的膨脹作用也很重要。
(4)在降溫過程中,尤其是初期,不宜降溫過快,應(yīng)把降溫速度控制在1.5~2.0 ℃/d。緩慢降溫有利于混凝土強(qiáng)度的增長及充分發(fā)揮應(yīng)力松弛效應(yīng),使混凝土不易出現(xiàn)裂縫。
(1)結(jié)合測溫數(shù)據(jù),高性能混凝土初凝后及時進(jìn)行保溫保濕養(yǎng)護(hù),普通硅酸鹽水泥混凝土養(yǎng)護(hù)時間不得少于14 d,其它水泥混凝土不得少于21 d。
(2)溫升期間主要采用塑料膜 + 麻袋方式蓄熱保溫保濕養(yǎng)護(hù) ,養(yǎng)護(hù)其間根據(jù)測溫數(shù)據(jù)情況,決定麻袋的增減層數(shù)。升溫期間一般不應(yīng)澆水養(yǎng)護(hù),如發(fā)現(xiàn)表面局部有干燥情況,可適當(dāng)澆熱水使其表面保持濕潤狀態(tài)即可,澆水后應(yīng)立即覆蓋好塑料膜和麻袋。
(3)墻、柱鋼筋筋處是覆蓋養(yǎng)護(hù)的薄弱點(diǎn),應(yīng)特別注意檢查其覆蓋情況,確保所有部位覆蓋嚴(yán)密。
(4)在溫度開始下降后,根據(jù)測溫數(shù)據(jù),在混凝土內(nèi)部溫度穩(wěn)步下降后可逐步分層拆除保溫麻袋。當(dāng)混凝土表面溫度與環(huán)境最大溫差小于20 ℃時,可全部拆除,但塑料薄膜不能揭開,仍需進(jìn)行表面保濕養(yǎng)護(hù),保濕養(yǎng)護(hù)時間不少于21 d。
實(shí)踐證明,混凝土保溫、保濕養(yǎng)護(hù)效果越好,保濕養(yǎng)護(hù)時間越長,混凝土收縮就越小,因此能夠有效的控制混凝土裂縫的產(chǎn)生。
直線加速器室內(nèi)混凝土板、梁模板支撐架須在混凝土強(qiáng)度達(dá)到100 %后方可實(shí)施拆除。內(nèi)板底、內(nèi)墻位置混凝土與模板相接觸面,拆模前無法供水養(yǎng)護(hù),保濕養(yǎng)護(hù)無法進(jìn)行,采取澆筑混凝土前在混凝土保護(hù)層內(nèi)預(yù)埋供水系統(tǒng)(供水管和親水性無紡?fù)凉げ冀Y(jié)合),利用無紡?fù)凉げ加H水、反濾、隔離性能充分吸收管道內(nèi)壓力水并將水分滲透到全部模板與混凝土接觸面,實(shí)現(xiàn)持續(xù)不斷的帶模供水養(yǎng)護(hù)效果。
供水系統(tǒng)采用DN15PPR供水管,水管一端通過模板孔洞接入水源,另一端封閉后預(yù)埋在混凝土內(nèi),水管上按間距50 mm鉆孔,孔徑3~5 mm,水管外包裹三層親水性無紡?fù)凉げ?,防止混凝土澆筑時水泥漿進(jìn)入管道,布置示意圖詳見圖4。
圖4 預(yù)埋供水系統(tǒng)示意
混凝土澆筑完成后處于升溫階段40 h內(nèi)采用帶模養(yǎng)護(hù),達(dá)到40 h后旋松模板對拉絲桿并在模板上掛濕麻袋的方法保溫保濕養(yǎng)護(hù),在混凝土內(nèi)部溫度穩(wěn)步下降后,混凝土表面溫度與環(huán)境溫度差小于20 ℃和里表溫差值在25 ℃以內(nèi)時,可全部拆除模板后覆蓋濕麻袋,麻袋定期噴水保持濕潤,噴水間隔時間不大于2 h,養(yǎng)護(hù)時間不少于21 d。
混凝土初凝后采用塑料膜 +麻袋覆蓋進(jìn)行保溫保濕養(yǎng)護(hù)。在混凝土內(nèi)部溫度穩(wěn)步下降后,混凝土表面溫度與環(huán)境溫度差小于20 ℃和里表溫差值在25 ℃以內(nèi)時,在頂板周邊設(shè)置擋水線進(jìn)行蓄水養(yǎng)護(hù),蓄水深度100 mm,蓄水養(yǎng)護(hù)時間不少于21 d。
該區(qū)域模板支撐體系完成后在鋪設(shè)底層鋼筋前按圖5示意圖預(yù)埋供水系統(tǒng)管道和鋪設(shè)透水性無紡?fù)凉げ?,混凝土澆筑完成后處于升溫階段40 h內(nèi)采用帶模養(yǎng)護(hù),達(dá)到40 h后啟動帶壓供水系統(tǒng),使水分滲透到全部模板與混凝土接觸面,實(shí)現(xiàn)持續(xù)不斷的帶模供水養(yǎng)護(hù)效果。帶壓供水養(yǎng)護(hù)周期不少于28 d。
由于直線加速器治療室內(nèi)空間和支撐架影響,后期人工養(yǎng)護(hù)施工不易實(shí)施,混凝土澆筑前即在模板主次背楞間添加好麻袋,并在混凝土墻體頂部保護(hù)層內(nèi)預(yù)埋環(huán)狀供水系統(tǒng),混凝土澆筑完成后處于升溫階段40 h內(nèi)采用帶模養(yǎng)護(hù),達(dá)到40 h后旋松模板對拉螺栓,使墻體與模板之間出現(xiàn)2~3 mm縫隙,同時啟動帶壓供水系統(tǒng),養(yǎng)護(hù)水滲透出土工布從上往下流動確保水進(jìn)入模板與混凝土墻之間,實(shí)現(xiàn)持續(xù)不斷的帶模供水養(yǎng)護(hù)效果,帶壓供水養(yǎng)護(hù)時間不少于21 d(圖5)。
圖5 內(nèi)墻預(yù)埋供水系統(tǒng)布置示意
綜上所述,結(jié)合施工現(xiàn)場環(huán)境情況形成科學(xué)、系統(tǒng)、完整的養(yǎng)護(hù)施工工藝是確保醫(yī)療專業(yè)建筑直線加速器治療室防射線、防滲漏高性能混凝土的關(guān)鍵要素,良好的養(yǎng)護(hù)能抑制高性能混凝土部分自收縮,防止裂縫產(chǎn)生和發(fā)展。希望本文能為相關(guān)設(shè)計、施工單位提供案列指引,為形成科學(xué)、系統(tǒng)、完整的直線加速器治療室防射線、防滲漏高性能混凝土養(yǎng)護(hù)施工工藝提供技術(shù)參考。