CN105672508B - 一种重晶石混凝土防辐射构造及其施工方法 - Google Patents

一种重晶石混凝土防辐射构造及其施工方法 Download PDF

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Abstract

一种重晶石混凝土防辐射构造及其施工方法，该防辐射构造包括防护室的楼顶板、纵向墙体、横向墙体和横向墙体上开有的通风洞口，纵向墙体和横向墙体均由重晶石混凝土浇筑而成，所述重晶石混凝土防辐射构造还包括防护悬臂梁，其两端分别固定连接于纵向墙体上，所述防护悬臂梁的上方、楼顶板的下方以及通风洞口贯通共同形成供通风管道的通过的不规则空隙。本发明解决了重晶石砼的生产、运输、泵送、大体积砼和细部处理的施工问题，设计了防辐射构造，对重晶石混凝土的原材料选材、配合比进行了设计，同时重点控制了搅拌、运输、泵送和浇捣重晶石混凝土的过程以及重晶石混凝土的养护办法，用来保证混凝土浇筑质量，控制后期混凝土裂缝。

Description

一种重晶石混凝土防辐射构造及其施工方法
技术领域
本发明属于建筑防护领域，特别是一种防辐射材料的防辐射构造及其施工方法。
背景技术
医院中在生物医学上通常会采用一种用来对肿瘤进行放射治疗的粒子加速器装置，目前国际上，在放射治疗中使用最多的是电子直线加速器。电子直线加速器的辐射当量与一般的治疗装置相比较大可以达到30mmpb。放置这种大辐射当量的治疗装置的治疗室，在施工时会对重晶石混凝土的生产、搅拌、泵送的工艺都提出了更高的要求。现有大辐射当量建筑的防辐射构造措施一般采用铅板进行覆盖防护，特别是通风口处，由于射线为直线传播，也需要采用铅板进行包覆防护。这种方式的缺点是，铅板与混凝土墙体属于两种材料，连接处容易泄露射线，防辐射效果无法保证，同时通风口处铅板不易固定，特别是大辐射当量需要采用更重的铅板，辐射当量为30mmpb时，铅板需要30mm厚，自重较大对结构也极易造成不良影响。同时也需要对现有技术中，重晶石砼的原材料选材和配合比，以及生产、运输、泵送、大体积砼养护和细部处理等，与防辐射构造的进行有效结合改进，用来保证混凝土浇筑质量，控制后期混凝土裂缝。
发明内容
本发明的目的是提供一种重晶石混凝土防辐射构造及其施工方法，要解决现有防护室的重晶石混凝土的原材料选材、配合比设计及混凝土裂缝控制的技术问题，也要解决进出户风防辐射构造防辐射效果无法保证，对结构也极易造成不良影响的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种重晶石混凝土防辐射构造，包括防护室的楼顶板、纵向墙体、横向墙体和横向墙体上开有的通风洞口，纵向墙体和横向墙体均由重晶石混凝土浇筑而成，所述重晶石混凝土防辐射构造还包括防护悬臂梁，其两端分别固定连接于纵向墙体上，所述防护悬臂梁的上方、楼顶板的下方以及通风洞口贯通共同形成供通风管道的通过的不规则空隙，
所述防护悬臂梁分为纵向连接的连接部和防护部，连接部的外侧贴合横向墙体的内侧壁并固定连接，连接部的上表面与通风洞口的下侧平齐，防护部向上突出于连接部，突出高度不小于通风洞口的高度以阻隔辐射射线，突出部的外侧面向内倾斜，外侧面与水平面形成的钝角与通风管道沿此外侧面的斜向下弯折角相适应。
所述连接部的横截面为矩形，防护部的横截面为近似梯形，梯形斜边与水平直角边形成钝角与通风管道沿梯形斜边的斜向下弯折角相适应。
所述防护悬臂梁为钢筋混凝土结构，所述混凝土为高强度无收缩、自密实灌浆料，所述钢筋包括纵向连接筋、纵向分布筋和横向主筋，所述横向主筋锚入两侧的纵向墙体的之内，所述纵向连接筋锚入横向墙体之内，锚入深度不小于210mm。
所述纵向墙体的厚度不小于2.5m，楼顶板最厚处不小于0.3m。
这种重晶石混凝土防辐射构造的施工方法，施工步骤如下：
步骤一，对重晶石混凝土进行选材和配比：
重晶石混凝土是由粗骨料、细骨料、水、水泥和外加剂按配合比拌合而成；
所述细骨料为重晶石碎石砂，
所述水泥为普通硅酸盐水泥，
所述外加剂包括泵送剂、减水剂和膨胀剂；
步骤二，搅拌、运输、泵送和浇捣重晶石混凝土；
步骤三，绑扎施工楼顶板、纵向墙体和横向墙体的钢筋，并进行模板支设，预留通风洞口，然后浇筑三者的重晶石混凝土；
步骤四，在通风洞口处搭设脚手架；
步骤五，施工楼顶板、纵向墙体和横向墙体，然后在纵向墙体上开横向主筋的连接孔，在横向墙体上开纵向连接筋的连接孔；
步骤六，养护重晶石混凝土；
步骤七，绑扎纵向连接筋、纵向分布筋和横向主筋，同时将横向主筋植入纵向墙体内，将纵向连接筋植入横向墙体内；
步骤八、支设防护悬臂梁的模板；
步骤九、在钢筋验收后合模，模板验收合格后，浇筑高强度无收缩、自密实灌浆料，混凝土初凝后进行养护；
步骤十，待混凝土强度达到要求后，进行模板拆除施工，形成供通风管道的通过的不规则空隙；
步骤十一，在不规则空隙中安装已经弯折的通风管道。
所述步骤一中，重晶石碎石砂的表观密度在4300kg/m3以上，质量密度不小于33KN/m3，细度模数不小于2.3，重晶石碎石砂中硫酸钡的质量与水泥质量之比不低于80%，硫化物和硫酸化合物的总质量与水泥质量之比不低于7％，含泥质量分数不大于重晶石混凝土总质量的1％。
所述步骤一中，膨胀剂采用UEA-E型膨胀剂，用量为水泥质量的10%，同时采用高效混凝土掺合料，用量为水泥质量的30%，等量取代水泥。
所述步骤一中的重晶石混凝土的原材料质量密度不小于39 KN/m3，粒径为5-25mm，该重晶石混凝土的密度不小于35KN/m3，容重为不小于3500kg/m3，塌落度在150-160mm之间。
所述步骤二中，重晶石混凝土的搅拌应严格控制投料顺序、搅拌量、搅拌时间、出厂坍落度、人泵坍落度，并按规定留设试块；重晶石混凝土的运输采用专车：每车装料时，罐体要高速搅拌，运输途中低速搅拌，防止混凝土离析；装载运输量控制在普通混凝土的60％；重晶石混凝土的泵送采用大功率输送泵进行水平输送，主管控制在100m以内。
所述步骤六中，横向墙体和纵向墙体的重晶石混凝土完成浇捣后，进行带模养护不少于7天，拆模后挂两层麻袋严密覆盖，继续保温，同时洒水养护至14天；楼顶板的重晶石混凝土浇捣完成并待其终凝后，6小时内严禁浇水养护，以免出现起皮、起灰现象，8～12小时内用薄膜覆盖严密，面层加盖两层麻袋进行保温、养护，保证混凝土处在足够湿润状态，待3～4天后确认重晶石混凝土的核心温度高峰期过去，再进行洒水养护至14天。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：
本发明防护室的墙体为重晶石混凝土浇筑而成，重晶石混凝土采用密度大，含结合水多的重晶石碎石、重晶石砂等粗细骨料，主要成分为硫酸钡，以普通水泥作为胶凝材料，同时加入水、外加剂按一定配合比拌合形成防辐射混凝土，重晶石混凝土的表观密度大，对X射线和γ射线吸收性能非常好。重晶石混凝土浇入模成型后与钢筋骨架共同形成具有特殊防辐射性能的混凝土结构。
本发明在防护室的门洞部位的室内一侧的原结构上，同时设计了防护悬臂梁，防护悬臂梁与重晶石的钢筋混凝土墙体进行植筋连接，解决现有技术中不同种材料连接和固定不稳的技术问题。防护悬臂梁是由浇筑高强度无收缩、自密实灌浆料灌注而成，防护悬臂梁的成型构造可以屏蔽阻止来自机室内粒子加速器或反应堆等装置的原子核辐射射线，同时将通风管道按照防护悬臂梁的构造进行弯折，保证对直线传播的核辐射射线进行有效的隔离，阻挡射线出户，防辐射效果较好。
本发明的施工方法解决了重晶石砼的生产、运输、泵送、大体积砼和细部处理的施工问题，对重晶石混凝土的原材料选材、配合比进行了设计，同时重点控制了搅拌、运输、泵送和浇捣重晶石混凝土的过程以及重晶石混凝土的养护办法，用来保证混凝土浇筑质量，控制后期混凝土裂缝，与防辐射构造进行有机的结合。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1的侧视结构示意图。
附图标记：1－楼顶板、2－纵向墙体、3－横向墙体、4－防护悬臂梁、4.1－连接部、4.2－防护部、4.3－外侧面、5－通风管道、6－不规则空隙、7－钝角、8－纵向连接筋、9－纵向分布筋、10－横向主筋、11－通风洞口、12－斜向下弯折角。
具体实施方式
实施例参见图1-2所示，本实施例中是装有直线加速器的防护室，辐射当量为30mmpb，其建筑面积为95平方米，墙体均设计采用C30的重晶石混凝土，重晶石混凝土的作用为屏蔽吸收Y射线和阻止来自机室内粒子加速器(或反应堆)等装置的原子核辐射射线。
这种重晶石混凝土防辐射构造，包括防护室的楼顶板1、纵向墙体2、横向墙体3和横向墙体3上开有的通风洞口11，纵向墙体2和横向墙体3均由重晶石混凝土浇筑而成，所述重晶石混凝土防辐射构造还包括防护悬臂梁4，其两端分别固定连接于纵向墙体2上，所述防护悬臂梁4的上方、楼顶板1的下方以及通风洞口11贯通共同形成供通风管道5的通过的不规则空隙6。
所述防护悬臂梁分为纵向连接的连接部4.1和防护部4.2，连接部4.1的外侧贴合横向墙体3的内侧壁并固定连接，连接部4.1的上表面与通风洞口11的下侧平齐，防护部4.2向上突出于连接部4.1，突出高度不小于通风洞口的高度以阻隔辐射射线，突出部的外侧面4.3向内倾斜，外侧面4.3与水平面形成的钝角7与通风管道沿此外侧面的斜向下弯折角12相适应。
本实施例中，所述连接部4.1的横截面为矩形，防护部4.2的横截面为近似梯形，梯形斜边与水平直角边形成钝角7与通风管道沿梯形斜边的斜向下弯折角12相适应。本实例中钝角7为135度。
所述防护悬臂梁为钢筋混凝土结构，所述钢筋混凝土结构中的混凝土为C60的高强度无收缩、自密实灌浆料，所述钢筋混凝土结构中的钢筋包括纵向连接筋8、纵向分布筋9和横向主筋10，所述横向主筋10锚入两侧的纵向墙体2的之内，所述纵向连接筋8锚入横向墙体3之内，锚入深度不小于210mm。
本实施例中，横向主筋10共有33根，直径为12mm，两端植入墙体的深度为10d，纵向连接筋8的直径为12mm，间距为200mm，纵向分布筋9的直径为8mm，间距为100mm。
本实施例中，所述纵向墙体2的厚度不小于2.5m，楼顶板1最厚处不小于0.3m。
这种重晶石混凝土防辐射构造的施工方法，施工步骤如下：
步骤一，对重晶石混凝土进行选材和配比：
重晶石混凝土是由粗骨料、细骨料、水、水泥和外加剂按配合比拌合而成；
所述细骨料为重晶石碎石砂；
所述水泥为普通硅酸盐水泥，采用PO.32.5普通硅酸盐水泥，其质量应符合规范相关要求，也可采用其他密度较大、耐热性能好、低水化热的水泥。
所述外加剂包括泵送剂、减水剂和膨胀剂。
步骤一中，重晶石碎石砂的表观密度在4300kg/m3以上，质量密度不小于33KN/m3，细度模数不小于2.3，重晶石碎石砂中硫酸钡的质量与水泥质量之比不低于80%，硫化物和硫酸化合物的总质量与水泥质量之比不低于7％，含泥质量分数不大于重晶石混凝土总质量的1％。
步骤一中，考虑地下结构有利于大体积混凝土抗裂，膨胀剂采用UEA-E型膨胀剂，用量为水泥质量的10%，同时采用高效混凝土掺合料，用量为水泥质量的30%，等量取代水泥，经搅拌站试验室多次试配试验后确定最优配合比。
步骤一中的重晶石混凝土的原材料质量密度不小于39 KN/m3，粒径为5-25mm，该重晶石混凝土的密度不小于35KN/m3，容重为不小于3500kg/m3，塌落度在150-160mm之间。
步骤二，搅拌、运输、泵送和浇捣重晶石混凝土；重晶石混凝土的搅拌应严格控制投料顺序、搅拌量、搅拌时间、出厂坍落度、人泵坍落度，并按规定留设试块；重晶石混凝土的运输采用专车：每车装料时，罐体要高速搅拌，运输途中低速搅拌，防止混凝土离析；装载运输量控制在普通混凝土的60％；重晶石混凝土的泵送采用大功率输送泵进行水平输送，主管控制在100m以内。
步骤三，绑扎施工楼顶板、纵向墙体和横向墙体的钢筋，并进行模板支设，预留通风洞口，然后浇筑三者的重晶石混凝土。
步骤四，在通风洞口处搭设脚手架。
步骤五，施工楼顶板、纵向墙体和横向墙体，然后在纵向墙体上开横向主筋的连接孔，在横向墙体上开纵向连接筋的连接孔。
步骤六，养护重晶石混凝土，横向墙体和纵向墙体的重晶石混凝土完成浇捣后，进行带模养护不少于7天，拆模后挂两层麻袋严密覆盖，继续保温，同时洒水养护至14天；楼顶板的重晶石混凝土浇捣完成并待其终凝后，6小时内严禁浇水养护，以免出现起皮、起灰现象，8～12小时内用薄膜覆盖严密，面层加盖两层麻袋进行保温、养护，保证混凝土处在足够湿润状态，待3～4天后确认重晶石混凝土的核心温度高峰期过去，再进行洒水养护至14天。
步骤七，绑扎纵向连接筋、纵向分布筋和横向主筋，同时将横向主筋植入纵向墙体内，将纵向连接筋植入横向墙体内。
步骤八、支设防护悬臂梁的模板。
步骤九、在钢筋验收后合模，模板验收合格后，浇筑高强度无收缩、自密实灌浆料，混凝土初凝后进行养护。
步骤十，待混凝土强度达到要求后，进行模板拆除施工，形成供通风管道的通过的不规则空隙。
步骤十一，在不规则空隙中安装已经弯折的通风管道。

Claims (10)

1.一种重晶石混凝土防辐射构造，包括防护室的楼顶板（1）、纵向墙体（2）、横向墙体（3）和横向墙体（3）上开有的通风洞口（11），其特征在于：纵向墙体（2）和横向墙体（3）均由重晶石混凝土浇筑而成，所述重晶石混凝土防辐射构造还包括防护悬臂梁（4），其两端分别固定连接于纵向墙体（2）上，所述防护悬臂梁（4）的上方、楼顶板（1）的下方以及通风洞口（11）贯通共同形成供通风管道（5）的通过的不规则空隙（6），
所述防护悬臂梁分为纵向连接的连接部（4.1）和防护部（4.2），连接部（4.1）的外侧贴合横向墙体（3）的内侧壁并固定连接，连接部（4.1）的上表面与通风洞口（11）的下侧平齐，防护部（4.2）向上突出于连接部（4.1），突出高度不小于通风洞口的高度以阻隔辐射射线，突出部的外侧面（4.3）向内倾斜，外侧面（4.3）与水平面形成的钝角（7）与通风管道沿此外侧面的斜向下弯折角（12）相适应。
2.根据权利要求1所述的重晶石混凝土防辐射构造，其特征在于：所述连接部（4.1）的横截面为矩形，防护部（4.2）的横截面为近似梯形，梯形斜边与水平直角边形成钝角（7）与通风管道沿梯形斜边的斜向下弯折角（12）相适应。
3.根据权利要求1或2所述的重晶石混凝土防辐射构造，其特征在于：所述防护悬臂梁为钢筋混凝土结构，所述钢筋混凝土结构中的混凝土为高强度无收缩、自密实灌浆料，所述钢筋混凝土结构中的钢筋包括纵向连接筋（8）、纵向分布筋（9）和横向主筋（10），所述横向主筋（10）锚入两侧的纵向墙体（2）的之内，所述纵向连接筋（8）锚入横向墙体（3）之内，锚入深度不小于210mm。
4.根据权利要求1所述的重晶石混凝土防辐射构造，其特征在于：所述纵向墙体（2）的厚度不小于2.5m，楼顶板（1）最厚处不小于0.3m。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的重晶石混凝土防辐射构造的施工方法，其特征在于，施工步骤如下：
步骤一，对重晶石混凝土进行选材和配比：
重晶石混凝土是由粗骨料、细骨料、水、水泥和外加剂按配合比拌合而成；
所述细骨料为重晶石碎石砂，
所述水泥为普通硅酸盐水泥，
所述外加剂包括泵送剂、减水剂和膨胀剂；
步骤二，搅拌、运输、泵送和浇捣重晶石混凝土；
步骤三，绑扎施工楼顶板、纵向墙体和横向墙体的钢筋，并进行模板支设，预留通风洞口，然后浇筑三者的重晶石混凝土；
步骤四，在通风洞口处搭设脚手架；
步骤五，施工楼顶板、纵向墙体和横向墙体，然后在纵向墙体上开横向主筋的连接孔，在横向墙体上开纵向连接筋的连接孔；
步骤六，养护重晶石混凝土；
步骤七，绑扎纵向连接筋、纵向分布筋和横向主筋，同时将横向主筋植入纵向墙体内，将纵向连接筋植入横向墙体内；
步骤八、支设防护悬臂梁的模板；
步骤九、在钢筋验收后合模，模板验收合格后，浇筑高强度无收缩、自密实灌浆料，混凝土初凝后进行养护；
步骤十，待混凝土强度达到要求后，进行模板拆除施工，形成供通风管道的通过的不规则空隙；
步骤十一，在不规则空隙中安装已经弯折的通风管道。
6.根据权利要求5所述的重晶石混凝土防辐射构造的施工方法，其特征在于：所述步骤一中，重晶石碎石砂的表观密度在4300kg/m3以上，质量密度不小于33KN/m3，细度模数不小于2.3，重晶石碎石砂中硫酸钡的质量与水泥质量之比不低于80%，硫化物和硫酸化合物的总质量与水泥质量之比不低于7％，含泥质量分数不大于重晶石混凝土总质量的1％。
7.根据权利要求5所述的重晶石混凝土防辐射构造的施工方法，其特征在于：所述
步骤一中，膨胀剂采用UEA-E型膨胀剂，用量为水泥质量的10%，同时采用高效混凝土掺合料，用量为水泥质量的30%，等量取代水泥。
8.根据权利要求5所述的重晶石混凝土防辐射构造的施工方法，其特征在于：所述步骤一中的重晶石混凝土的原材料质量密度不小于39 KN/m3，粒径为5-25mm，该重晶石混凝土的密度不小于35KN/m3，容重为不小于3500kg/m3，塌落度在150-160mm之间。
9.根据权利要求5所述的重晶石混凝土防辐射构造的施工方法，其特征在于：所述步骤二中，重晶石混凝土的搅拌应严格控制投料顺序、搅拌量、搅拌时间、出厂坍落度、人泵坍落度，并按规定留设试块；重晶石混凝土的运输采用专车：每车装料时，罐体要高速搅拌，运输途中低速搅拌，防止混凝土离析；装载运输量控制在普通混凝土的60％；重晶石混凝土的泵送采用大功率输送泵进行水平输送，主管控制在100m以内。
10.根据权利要求5所述的重晶石混凝土防辐射构造的施工方法，其特征在于：所述步骤六中，横向墙体和纵向墙体的重晶石混凝土完成浇捣后，进行带模养护不少于7天，拆模后挂两层麻袋严密覆盖，继续保温，同时洒水养护至14天；楼顶板的重晶石混凝土浇捣完成并待其终凝后，6小时内严禁浇水养护，以免出现起皮、起灰现象，8～12小时内用薄膜覆盖严密，面层加盖两层麻袋进行保温、养护，保证混凝土处在足够湿润状态，待3～4天后确认重晶石混凝土的核心温度高峰期过去，再进行洒水养护至14天。
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