质子区超厚墙板大体积混凝土施工研究

质子区超厚墙板大体积混凝土施工研究

修玉帅

中国建筑第二工程局有限公司    广东深圳    511400

【摘要】本工程在质子治疗区，由于治疗设备属于核应用设备，防辐射是重中之重，最厚构件截面尺寸达4.04m，必须做到“天衣无缝”，才能防止核辐射，这就对施工裂缝控制提出了十分严苛的要求。

【关键词】混凝土裂缝温度控制模拟实验

引言

因功能特殊，混凝土需一次性连续浇筑，浇筑高度为16.925m，不得留施工缝、后浇带，属于大体积混凝土施工。混凝土裂缝控制要求严格且区域内设置高精尖设备，有大量预埋件安装。为保证工程质量控制裂缝，真实反映混凝土浇筑工艺质量，特进行屏蔽体模块试验。

1、工程质子区概述

本工程主体采用框架-剪力墙结构，地上十层，地下三层。建筑高度46.8m ，建筑面积为35062㎡，地上层高5.5m（一层）、4.5m（二至十层），主要功能为诊室、远程会诊中心、会议室、GCP病房、住院病房等；地下层高6m（负一）、7m（负二）、4.2m（负三），主要功能为质子治疗室、直加治疗室、定位室等质子区包含1个回旋加速器间，1个固定束治疗室，4个旋转束治疗室。该区域底板厚度1.835m，楼板最厚处达4.04m，墙体最厚处达3.76m。

2、工程质子区墙板混凝土特征

大体积混凝土主要分布范围为地下部分，主要施工构件参数及混凝等级概况如下：

抗渗等级：-3F、质子区为P10；-2F、-1F为P8。

3、工程质子区域施工重难点

3.1施工重点

3.1.1 混凝土温度及裂缝的控制

通过控制混凝土原材料的温度、混凝土在运输过程中的温升，尽可能地降低混凝土的入模温度从而降低混凝土在浇筑、养护期间的最大温升。混凝土养护期间通过采取适当措施，尽量减小混凝土中心与混凝土表面、混凝土表面与大气的温度梯度，从而减小混凝土的温度应力和收缩变形。施工过程中采用以上两种方式来避免混凝土产生有害裂缝，进而保证筏基混凝土质量及其使用功能。

3.1.2 浇筑时间段的选择

由于质子区混凝土连续浇筑时间长，且雨天对混凝土浇筑质量影响很大，为保证浇筑过程质量，需提前进行天气变化的研究与跟踪，选择在预报连续3天无雨的天气作为现场实际浇筑时间段。在现场混凝土浇筑前各种准备工作完成条件下，根据天气的预报的跟踪反馈，经发包人确认同意，可提前进行筏基混凝土浇筑。

3.2施工难点

3.2.1 大体积混凝土防裂控制

（1）浇筑期间天气气温对混凝土原材料的温度控制、混凝土的入模温度控制、混凝土绝热温升的控制难度大。

（2）混凝土强度等级高，水泥水化热较大，内外温差大，混凝土容易产生裂缝。混凝土浇筑完毕后，进行测温养护时间长，对周边施工影响大。

3.2.2 钢筋要求细、准、精

质子区钢筋层中有层，布置密集，且钢筋周边设备基础预埋件较多，与周边存在大量插筋，故施工难度大，对钢筋绑扎安排组织要求高。

3.2.3 混凝土布料、振捣难度大

由于混凝土浇筑过程中浇筑面面积较广，故对混凝土布料、振捣的时间掌握的要求较高，施工中需提前对布料、振捣人员进行交底。

4、大体积混凝土模拟实验及裂缝控制措施

针对本工程质子区大体积混凝土1:1模拟样板（含典型机电管线预埋、不小于本项目最大体积混凝土厚度的立方体），拟采用4.0m×4.0m×4.0m立方体进行模拟试验。

采用水化热较低的硅酸盐水泥，经试验检测所用水泥7天水化热低于中热水泥对水化热要求的标准，采用掺粉煤灰和高炉粒化矿渣的双掺技术，水泥用量仅240Kg/m3，混凝土强度、抗氯离子渗入值等各项指标均满足设计要求；借鉴核电厂核岛筏基一次混凝土浇筑量9200 m³，混凝土厚度3.8m，混凝土浇筑后经测温，混凝土内最高温度为68.3℃，常规岛汽机筏基一次混凝土浇筑量6000 m3，混凝土厚度4.5m，经测温混凝土内部最高温度为70.3℃，完全满足规范和技术的要求，给大体积混凝土防裂提供了有力的保障。

5、大体积混凝土质量控制

5.1混凝土运输过程控制措施

5.1.1控制运输时间

现场配置多台罐车，配置专人进行调度避免由于车辆供应不上而耽误后期施工建设。对于交通情况与路线的长短要提前了解与规划，如果出现任何问题需要采取相应措施，保证混凝土运输车离开搅拌站之后不得再加入其他任何材料，在尽量短的时间内将到场新拌混凝土用完，减少混凝土停留时间，避免受环境影响造成温度升高。

5.1.2对混凝土运输车罐体保温

混凝土运输车混凝土罐外包裹保温材料，增大混凝土罐体的阻热系数，减少外界气温对混凝土温度升高的影响。

5.1.3对混凝土泵管外包冰降温

在炎热天气和大型混凝土浇筑时，对混凝土地泵管外包裹保温棉、包裹冰屑进行降温。经工程实践，混凝土经包冰的泵管运输至模板内温度可比入泵时降低0.5～1℃，而混凝土经不包冰的泵管运输至模板内，温度比入泵时升高2℃左右，相比则可降温2.5℃左右。

5.2混凝土浇筑控制措施

5.2.1混凝土浇筑前准备

浇筑前必须确保基层清理干净，模板已经验收合格且满足受力要求，温度及应变测量探头已按要求安装到位，并做好明显标识。混凝土输送泵要就近安放，除此之外，还应即将浇筑的部位（主要包括下层混凝土以及钢筋）进行洒水湿润，以降低其表面温度，同时保证没有积水。

5.2.2混凝土的布料

一次性浇筑量大且面积大，不能满足全面分层布料时，采用推移式连续浇筑法，浇筑从一端开始，沿长度方向向另一端推进，混凝土浇筑面坡度约为1:5，混凝土振捣与布料方向均自下而上进行，并注意相邻两部分接缝时间不应超过混凝土的初凝时间。

对于设备基础浇筑地脚螺栓部位的混凝土时，严禁将混凝土斜向堆放振捣，以防固定螺栓的模板位移，或者引起螺栓下部位移而发生偏差。对于重要设备基础地脚螺栓，在混凝土浇筑过程中，应用随时观测并及时纠正偏差。地脚螺栓的丝口部位应在浇筑前用油布扎好，防止水泥浆污染和碰坏丝牙。预留螺栓孔、楔形木塞或模板，在振捣混凝土时，应注意保持位置垂直不偏移。

混凝土的布料厚度均控制在45cm左右，自由倾落高度不得超过1.8m，否则应附加串筒、溜槽、溜管等配合下料。布料点的选择要适宜，不要布料间距太长，使得布料不均匀。

5.2.3混凝土的振捣和二次振捣

因分层的厚度较大，混凝土振捣采用直径为Φ50的高频振捣棒，插入时要求振捣棒垂直，要作到“快插慢拔”，每点振捣时间5～15秒左右，应以混凝土表面呈水平不再显著下沉、不再出现气泡、混凝土表面稳定泛浆时宜。混凝土的振捣紧跟布料进行，在振捣上层混凝土时，将振捣棒插入下层混凝土内5～10cm，以便使混凝土有效地结合。振捣棒插点应该比较规则，可采用交错式，但不能混用，以免造成混乱而发生漏振。两个振点间的距离应为振捣棒振动有效半径的1.5倍。振捣棒不得紧靠模板振动，且严禁碰撞钢筋及预埋件。对于边缘混凝土要用直径为Φ30的小振捣棒在模板与钢筋之间进振捣，将贴模板上的气泡赶尽，对于钢筋密集或者埋件密集部位可采用螺旋钢筋弹簧预留振捣通道，保证混凝土振捣密实。

5.2.4混凝土的泌水处理

在大体积混凝土施工中，表面一般都有泌水和浮浆。根据大体积混凝土的施工经验，混凝土2～3小时后开始泌水，现场值班木工工长密切注意，及时引导集中排除：安排模板工在两侧开排水孔，同时准备2台吸尘器和2台小型抽水泵在混凝土浇筑过程中，认真做好赶浆和排浆处理。

5.3混凝土的二次压面

在混凝土初凝前用木抹子将已浇筑到预定标高并进行了整平的混凝土上表面进行第一次抹压，抹压时，用抹了来回的搓动上表面的混凝土，以避免泥凝土表面产生风干收缩裂缝和沉降裂缝。掌握好二次压面时间，一般以手指能按动，但感觉有塑性时开始压为准。由于浇筑混凝土较厚，面层的浮浆比较厚，要注意随时观察混凝土表面情况，发现明显裂缝，要及时进行再次压面。

参考文献：

[1]侯蕊.大体积混凝土裂缝控制技术在工程中的运用试析[J].广西城镇建设.2021,(2).69~70.8