摘要: 防輻射機房墻、頂大體積混凝土施工,主要解決混凝土原材料、內表溫差、溫控測量、混凝土澆筑技術和防裂方法。
關鍵詞: 大體積混凝土; 溫控測量; 防裂措施
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文章編號: 1008-0422( 2007) 11-0091-03
1 前言
某醫院新建一鈷60 治療機房, 鈷60 治療機房包括BJ-14 加速機房、GWXJ80 鈷60 遠距離治療機機房、微機控制式鈷60 后裝腔內治療機機房等, 由于有放射性的要求, 設計采用厚大體積混凝土結構。本部分總長為30.150m, 總寬為12.850m, 墻板厚0.8-2.45m 不等,頂板厚0.8-2.4m 不等, 加速器機房頂標高5.400m 和6.400m, 其它頂標高為4.700m, 采用普通混凝土C30, 結構示意見圖1。
2 工程特點
鈷60 治療機房是放療中心的核心所在,其施工質量的好壞, 是本工程施工成敗的關鍵。而大體積混凝土施工又是鈷60 治療機房施工的重點和難點。由于其有防輻射的特殊要求, 對混凝土的密實度及防裂要求很高。
3 施工準備工作
大體積混凝土的施工技術要求比較高,特別是在施工中要防止混凝土因水泥水化熱引起的溫度差產生溫度應力裂縫。因此需要從材料選擇、技術措施等有關環節上, 做好充分的準備工作, 才能保證大體積混凝土的順利施工。
3 .1材料選擇
3.1.1 水泥
考慮普通水泥水化熱較高, 特別是應用在大體積混凝土中, 大量水泥水化熱不易散發, 在混凝土內部溫度過高, 與混凝土表面之間有較大的溫差, 使混凝土內部產生壓應力,表面產生拉應力。《混凝土結構工程施工及驗收規范》( GB50204-92) 規定:“大體積混凝土表面和內部溫差控制在設計要求的范圍內,當設計無具體要求時, 溫差不宜超過25℃”。當表面拉應力超過早期混凝土抗拉強度時就會產生溫度裂縫, 因此確定采用水化熱比較低的礦渣硅酸鹽水泥, 標號為525# , 通過摻加合適的外加劑可以改善混凝土的性能, 提高混凝土的抗滲能力。
3.1.2 粗骨料
采用碎石, 粒徑5～25mm, 含泥量不大于1%。選用粒徑較大、級配良好的石子配制的混凝土, 和易性較好, 抗壓強度較高, 同時可以減少用水量及水泥用量, 從而使水泥水化熱減少, 降低混凝土溫升。
3.1.3 細骨料
采用中砂, 山砂(45%)+ 人工砂(55%), 平均粒徑大于0.5mm, 含泥量不大于5%。選用平均粒徑較大的中、粗砂拌制的混凝土, 比采用細砂拌制的混凝土可減少用水量10%左右, 同時相應減少水泥用量, 使水泥水化熱減少, 降低混凝土溫升, 并可減少混凝土收縮。
3.1.4 粉煤灰
由于混凝土的澆筑方式為泵送, 為了改善混凝土的和易性, 摻加適量的粉煤灰。按照規范要求, 采用礦渣硅酸鹽水泥拌制大體積混凝土時, 其粉煤灰取代水泥的最大限量為25%。粉煤灰對降低水化熱、改善混凝土和易性等有利, 但摻加粉煤灰后的混凝土早期極限抗拉值有所降低, 對混凝土抗滲和抗裂不利, 因此粉煤灰的摻量控制在10%以內。采用外摻法, 即不減少配合比中的水泥用量。按配合比要求計算出每立方米混凝土所摻加粉煤灰量。
3.1.5 外加劑
由于設計無具體要求, 通過分析比較及過去在其它工程上的使用經驗, 確定采用某型復合液, 每立方米混凝土摻2kg 。該復合液具有防水、微膨脹、減水和緩凝等功能, 從而降低水化熱峰值, 初凝延長至5h 左右, 對混凝土收縮有補償功能, 提高了混凝土的抗裂性。
3.2 技術管理
3.2.1 混凝土配合比
混凝土采用攪拌站供應的商品混凝土,因此要求混凝土攪拌站根據現場提出的技術要求, 提前做好混凝土試配。
3.2.2 現場技術工作
( 1) 隱蔽工程驗收: 基礎底板鋼筋及墻體鋼筋, 應分段盡快施工完畢, 并做好隱蔽工程驗收記錄;
( 2) 物資材料準備: 澆筑混凝土時, 預埋的測溫管及保溫所需的塑料薄膜、草席等應提前準備好;
( 3) 溫控測量: 配備專職測溫人員, 按兩班制考慮。對測溫人員進行培訓和技術交底。測溫人員要認真負責, 按時按孔測溫, 不得遺漏或弄虛作假。前5 天至少每4 小時測溫一次, 第6～15 天至少每8 小時測一次, 以后每12 小時測溫一次, 直至混凝土內表溫差小于10℃、表面與大氣溫差小于3℃時為止。
雖然《混凝土結構工程施工及驗收規范》( GB50204-92) 規定了大體積混凝土的澆筑溫度“不宜超過28℃”、內表溫差“ 不宜超過25℃”的具體值, 但對于降溫速率未提出明確要求。如大體積混凝土升溫時內表溫差過大, 會造成表面裂縫, 而降溫速率過快, 亦會造成貫穿性冷縮縫, 這也是必須嚴格控制的。
理論上, 任何材料的允許溫差與材料的極限拉伸值有關。對大體積混凝土而言, 如果降溫過快, 雖然內表溫差仍控制在規范要求之內,但由于混凝土內部溫差過大, 溫差應力將達到混凝土的極限抗拉強度時, 即會出現裂縫。而且此裂縫發生在大體積混凝土的內部, 因此, 降溫速率必須得到嚴格的控制。根據有關文獻: 降溫速率V≤1～1.5℃/ d 是合適的。測溫記錄要填寫清楚、整潔, 換班時要進行交底。測溫時, 發現混凝土內表溫差達到25℃或溫度異常時, 應及時報告技術部門和項目負責人, 以便及時采取措施。
( 4) 混凝土的澆筑: 混凝土墻板和頂板采取一次連續澆搗完成, 按每400～500mm厚分層依次振搗, 中間不留施工縫; 樓板混凝土澆筑控制為20m3/ h , 避免出現施工冷縫。為防止混凝土離析, 采用串筒下料。
( 5) 混凝土的二次振搗技術: 待混凝土入模經第一次振搗、坍落度消失并開始初凝時, 將振動棒二次插入混凝土進行振搗, 當緩慢拔出振動棒, 使混凝土能均勻閉合, 而不留下孔洞時, 為進行二次振搗的最佳時間, 根據試驗, 二次振搗時間定為初次振搗后45min 左右。
( 6) 混凝土的養護: 為了降低混凝土內表溫差, 采取提高混凝土表面溫度的辦法。本工程混凝土內部最高溫度達53℃,施工時大氣平均溫度約為20～22℃左右, 故需將混凝土表面與大氣溫差控制在13℃以上。于是, 采取以下措施:
①帶模養護, 并緊貼模板面懸掛一層草包。在混凝土內部最高溫度與大氣溫度差小于15℃時, 方可拆除模板。
②混凝土頂板表面在覆蓋一層塑料膜后, 加蓋兩層草包保溫。
4 技術措施
4.1 內部特別高溫部位的處理措施
經計算預計, 混凝土內部最高溫度將出現在2.4m 厚墻板和頂板中, 根據混凝土內部溫度分布特征, 在每層混凝土內埋設兩層冷卻水管, 冷卻水管為ф48mm 的薄壁鋼管作為循環冷卻水管, 其水平間距為0.20m,當實測混凝土內部與外表溫差達到25℃時,即啟動循環水系統, 將混凝土內表溫差控制在10～15℃。設給水箱和儲水池, 利用自來水進行循環。降溫工作結束后, 再將出混凝土面的鋼筋割掉, 用注漿機將管道灌實。冷卻水管使用及其控制應注意以下幾點:
①冷卻水管使用前應進行壓水試驗, 防止管道漏水、阻水;
②混凝土澆筑到各層冷卻水管標高后即開始通水, 各層混凝土峰值溫度過后即停止通水, 通水流量達25L/min , 通水時間根據測溫結果確定;
③嚴格控制進出水溫度, 在保持冷卻水管進水溫度與混凝土內部最高溫度之差不超過30℃條件下, 盡量使進水溫度最低;
④待主通水冷卻管全部結束后, 應采用同等級的水泥砂漿封堵冷卻水管。3.2 防止降溫溫差引起收縮裂縫的措施
( 1) 施工日期: 選擇在大氣溫度適宜的11 月澆搗大體積混凝土。
( 2) 結構方面: 為了增強混凝土墻板的抗裂能力, 經設計同意, 將墻板水平鋼筋加密至ф14@120。
( 3) 特殊部位特殊處理: 如在外墻板模板外, 掛捆麻袋保溫, 當風口處, 用1000W 小太陽碘鎢燈每道縱墻1500、離墻800 直射增溫。
( 4) 為避免大體積混凝土沉落及收水而引起的裂縫, 采用以下措施:
①在混凝土第一次振搗后45min 左右,實施二次振搗, 以消除粗骨料及水平鋼筋下的細微裂隙及泌水;
②混凝土墻板到頂后, 需沉落120min ,并實施二次振搗后, 方可在其上澆搗頂板混凝土;
③頂板混凝土表面在二次振搗完成后,用鐵滾子滾壓2～4 遍, 在混凝土收水前用木抹子搓平, 收水時用鐵抹子抹壓一遍, 緊接著覆蓋塑料薄膜及草包。
5 實施效果
由于計算準確、措施得當、現場施工組織嚴密, 整個工程沒有出現有害的溫度裂縫, 溫控效果良好。拆模后, 混凝土表面無蜂窩、麻面, 振搗密實, 無微裂縫。從實施情況及效果來看, 原定方案是合適的, 達到了預期效果。
6 結語
大體積混凝土防裂和溫度控制方面, 雖然有相應的施工及驗收規范可供執行, 但施工實踐中需要有一套全面合理的技術控制措施和明確的指標體系, 防止大體積混凝土出現裂縫是一項復雜的系統工程。工程千差萬別, 隨著新材料、新工藝的不斷涌現, 科學技術水平的不斷提高, 過去制訂的標準有必要進行及時調整和補充, 才能更好地指導日益變化和發展的生產實踐。
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