【摘要】本文從防輻射混凝土的構(gòu)造設(shè)計、施工過程中原材料的選擇、施工配合比的優(yōu)化、模板支撐體系的設(shè)計、混凝土澆筑工藝、混凝土溫差控制、混凝土養(yǎng)護七方面進行了實例分析, 有效控制了混凝土的裂縫, 提高了混凝土屏蔽功能。
【關(guān)鍵詞】構(gòu)造設(shè)計水化熱溫差模板支撐養(yǎng)護
滄州市醫(yī)院放療機房設(shè)計主要從屏蔽電磁波角度出發(fā), 要求該放療機房底板、墻體、頂板設(shè)計均具有良好的屏蔽功能, 而且混凝土設(shè)計要求質(zhì)量密度不小于3400kg/m3, 底板厚度設(shè)計為1500mm, 墻板、頂板設(shè)計厚度均為1800mm, 并且在薄弱部位增加了構(gòu)造措施, 要求在混凝土施工過程中不允許出現(xiàn)冷縫和降低防輻射功能的裂縫。針對該工程技術(shù)特點, 需要從以下兩方面進行有效控制。
1. 防輻射混凝土設(shè)計
1.1 在一般情況下抗輻射混凝土設(shè)計厚度為1200~1800mm, 考慮到r射線是高能量、高頻率的特點, 所以混凝土的設(shè)計應(yīng)具有一定的密度和厚度。根據(jù)本工程的實際情況, 設(shè)計墻板、頂板厚度均為1800mm, 從而在混凝土防輻射厚度方面滿足設(shè)計規(guī)范要求, 并最大限度滿足使用功能的要求。
1.2 在放療機房混凝土墻板上部設(shè)計了暗梁,高×寬= 1800×1800mm, 并且該暗梁的配筋率能夠滿足混凝土設(shè)計規(guī)范要求, 提高了該構(gòu)件邊緣部位的抗裂性要求。
1.3 在暗梁的上部增設(shè)構(gòu)造鋼筋!14@200 ( 見圖2) , 這樣大大提高了混凝土極限抗伸力, 能夠有效防止暗梁與頂板交接處裂縫的產(chǎn)生, 從而提高了混凝土的屏蔽功能。
1.4 根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范抗裂縫要求, 在整個放療機房頂板和底板配置!22、!20鋼筋, 中間設(shè)置!16、!14鋼筋, 混凝土墻板配置!18@200雙向鋼筋( 見圖3) , 從而在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面滿足混凝土抗裂性要求。
1.5 在設(shè)計允許范圍內(nèi)鋼筋保護層厚度取大值, 并合理設(shè)置鋼筋直徑, 使混凝土對鋼筋的握裹力得到充分利用, 有利于預(yù)防混凝土裂縫的產(chǎn)生。
1.6 按照通常設(shè)計做法要求混凝土強度為C30, 考慮到本工程實際情況, 放療機房采用C40重混凝土, 同時鋼筋采用HRB335型。經(jīng)查有關(guān)資料,粘結(jié)強度與混凝土強度大致成正比例關(guān)系, 所以在設(shè)計方面采用大標(biāo)號混凝土和帶肋鋼筋共同工作,對抑制混凝土裂縫有一定積極作用。
1.7 在混凝土墻體轉(zhuǎn)角處設(shè)置!16@200雙向抗裂鋼筋, 在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計方面有效防止了混凝土開裂現(xiàn)象( 見圖4) 。
2. 施工方面
2.1 優(yōu)選混凝土原材料
2.1.1 大體積混凝土裂縫的主要原因在于水泥水化過程中釋放了大量的水化熱, 因此在混凝土施
工中盡量使用低熱或中熱的礦渣硅酸鹽水泥、火山灰水泥, 并盡量降低混凝土中的水泥用量以降低混凝土的溫度升高幅度。同時, 對水泥的含堿量要進行控制, 避免堿- 骨料發(fā)生凝集反應(yīng), 從而保證混凝土體積穩(wěn)定性。
2.1.2 選擇粗細(xì)骨料時含泥量盡量控制在1%以下, 粗骨料優(yōu)先選用5~40mm級配良好、質(zhì)地堅硬、質(zhì)量優(yōu)良的石子, 既可以減少用水量, 又可以減少水泥的用量, 降低水化熱, 還可以減少混凝土收縮和泌水現(xiàn)象。細(xì)骨料要求細(xì)度模數(shù)在2.5~3.2的中粗砂, 從而對降低混凝土收縮、減少水化熱對混凝土裂縫控制有重要作用。
2.1.3 不宜摻加粉煤灰等磨細(xì)粉來減少水泥用量?；炷镣饧觿┮筇砑痈咝p水劑、微膨化劑和緩凝劑, 并添加鐵粉來增加混凝土容重, 使之滿足防輻射重混凝土要求。本工程添加鐵粉為62kg/m3。
2.2 混凝土施工配合比控制
2.2.1 一般情況下防輻射混凝土水泥用量都要求大于350kg/m3, 考慮本工程墻、板厚度大的特點,混凝土施工配合比要求盡量減少水泥用量, 以降低水化熱和混凝土收縮率。所以水泥用量多少存在一定矛盾, 要求優(yōu)化混凝土配合比。
2.2.2 在混凝土配合比設(shè)計時, 在保證混凝土良好的和易性的同時應(yīng)盡量降低混凝土單位用水量。采用“三低”( 低砂率、低坍落度、低水膠比) 和“三加”( 加高效緩凝劑、加微膨化劑、加鐵屑) 的防輻射重混凝土的施工要求。
2.2.3 考慮工程所在地原材料的供求情況, 本工程施工配合比為水泥∶水∶砂∶碎石∶微膨脹劑∶高效減水劑∶鐵粉=1∶0.4∶3.62∶5.65∶0.09∶0.035∶0.18, 要求初凝時間大于3h。水泥340kg/m3、砂1230kg/m3、碎石1920kg/m3、微膨脹劑32kg/m3、高效緩凝劑12kg/m3、鐵屑62kg/m3, 測算施工配合比指標(biāo)為: 初凝7.5h、砂率為0.39、水灰比0.40、坍落度13~15cm。
3. 模板支撐體系的設(shè)計
3.1 本工程采用竹膠板和鋼木支撐體系。按照《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》(GB50204-2002) 要求, 充分考慮支模體系、混凝土自重、模板上部堆積荷載、施工荷載和振動荷載等組合荷載的影響, 制定詳細(xì)的模板專項設(shè)計方案。
3.2 模板支撐系統(tǒng)必須按照施工規(guī)范要求布置好水平拉桿和剪刀撐, 經(jīng)驗收合格后才能進行模板上部安裝。
3.3 放療機房屬大體積混凝土, 需根據(jù)同條件試塊強度確定拆模時間。本部位混凝土強度達(dá)到100%時方可拆模。
4. 澆筑混凝土
4.1 控制好混凝土和易性, 不要使?jié)仓炷梁螽a(chǎn)生分層, 出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。
4.2 確定每層混凝土澆筑高度、澆筑時間, 避免混凝土在澆筑過程中形成冷縫。
4.3 根據(jù)工程特點, 每層澆筑高度控制在400~500mm, 在每層振搗過程中采用兩次振搗, 不過振、不漏振, 掌握好振搗時間, 確保混凝土強度、密實度, 從而保證混凝土與鋼筋的握裹力, 提高了混凝土抗裂性要求。
4.4 底板、頂板混凝土振搗后, 表面容易形成較厚的水泥漿, 為提高混凝土表面抗裂性能增設(shè)10#鉛絲網(wǎng)沉入混凝土面層下15~20mm。
4.5 混凝土收水后, 搓平混凝土表面以消除閉水裂縫。
5. 混凝土內(nèi)外溫差控制
5.1 大體積混凝土一般要求整體澆筑, 因此內(nèi)部會形成大量水化熱?；炷翑嚢钑r適當(dāng)將碎石冷卻, 并不斷加入冰塊, 確保混凝土出機溫度控制在25℃以內(nèi)。入模溫度不超過20℃。
5.2 混凝土內(nèi)部按設(shè)計要求布置好水流導(dǎo)管,進行循環(huán)水降溫, 從而減小混凝土內(nèi)外溫差。嚴(yán)格控制混凝土內(nèi)外溫差小于20℃。
5.3 運用電子測溫儀進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計, 繪制降溫曲線圖, 制定科學(xué)的溫度監(jiān)控方案, 使混凝土降溫過程處于受控狀態(tài)。混凝土降溫速度嚴(yán)格控制在1.5℃/h以下。
5.4 高溫季節(jié)澆筑混凝土?xí)r要適當(dāng)減少澆筑厚度, 利于混凝土澆筑層散熱。
5.5 冬季澆筑混凝土采取保溫措施, 在結(jié)構(gòu)表面覆蓋保溫材料, 確保混凝土內(nèi)外溫差符合施工規(guī)范要求。
6. 混凝土的養(yǎng)護
6.1 混凝土表面振搗抹平后及時覆蓋草簾、麻袋, 并進行澆水養(yǎng)護, 保持混凝土表面處于濕潤狀態(tài)。帶模養(yǎng)護時間不應(yīng)少于5d, 拆模后養(yǎng)護時間不應(yīng)少于9d。
6.2 采用塑料薄膜養(yǎng)護對, 表面應(yīng)覆蓋嚴(yán)密, 并保持薄膜內(nèi)有凝結(jié)水。
6.3 可采用涂抹養(yǎng)護膜和麻袋相結(jié)合的方法,既能保持混凝土表面溫度又能養(yǎng)護混凝土。
6.4 在夏季, 混凝土構(gòu)件盡量進行隔溫養(yǎng)護。實踐證明, 混凝土養(yǎng)護時濕度越高, 養(yǎng)護時間越長, 混凝土收縮就越小, 因此能夠有效地控制混凝土裂縫的產(chǎn)生。
6.5 針對此種混凝土抗裂性高的特點, 設(shè)專人定時進行養(yǎng)護。
本工程采用科學(xué)設(shè)計和精湛的施工技術(shù), 有效防止了混凝土裂縫的產(chǎn)生。設(shè)備安裝調(diào)試后, 經(jīng)省衛(wèi)生廳等單位組成專家組進行防輻射專項驗收, 該混凝土抗輻射性能達(dá)到了國家標(biāo)準(zhǔn)。
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