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《重晶石防辐射混凝土现浇结构施工工法》是湖南省第六工程公司完成的建筑类施工工法；作者分别是常科龙、常旗、陈鸿钧；适用范围是反应堆、加速器或放射化学装置的防护结构，也可用于有防辐射要求级别较高的人防结构工程。 [1] 

《重晶石防辐射混凝土现浇结构施工工法》主要的工法特点是技术先进、操作简便；采用泵送工艺现浇施工；结构防护墙上预留孔洞、套管采用折线穿墙。 [1] ）形成原因

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《重晶石防辐射混凝土现浇结构施工工法》的形成原因是：

随着原子能工业的发展及的广泛应用，人类在利用这把“双刃剑”为自身服务的同时，如何有效防止辐射伤害成了重要课题。因此，一批具有突出射线防护性能的结构应运而生。相对于采用铅、锌、铁等密度较大的防护材料和普通混凝土结构加铅板的复合防护结构等其他方式而言，重晶石防辐射混凝土现浇结构具有造价相对低廉，防护性能可靠，施工方便等优点，在射线防护结构中应用日益广泛。湖南省第六工程公司在中南大学湘雅医院新医疗区建设项目放疗科地下防护结构重晶石混凝土施工中，针对其特点，采取一系列技术措施和施工方法，取得明显成效。 [1] 

工法特点

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《重晶石防辐射混凝土现浇结构施工工法》的工法特点是：

1.《重晶石防辐射混凝土现浇结构施工工法》在遵循普通混凝土施工工艺的基础上进行了改进和完善，具有技术先进、操作简便的特点。同时，较普通混凝土而言，重晶石混凝土要求更加严格的原材料选用和指标控制以及施工配合比设计。

2.《重晶石防辐射混凝土现浇结构施工工法》采用泵送工艺现浇施工，与预填灌浆施工比较，既简化了施工工序又节约了施工成本，且成型的混凝土更具良好的密实性和均匀性。

3.重晶石防辐射混凝土结构防护墙上预留孔洞、套管采用折线穿墙。

4.重晶石防辐射混凝土结构必须留设施工缝时，应留凹凸形或波浪形的施工缝，不允许留设。 [1] 

操作原理

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适用范围

《重晶石防辐射混凝土现浇结构施工工法》广泛适用于反应堆、加速器或放射化学装置的防护结构，也可用于有防辐射要求级别较高的人防结构工程。 [1] 

工艺原理

《重晶石防辐射混凝土现浇结构施工工法》的工艺原理叙述如下：

1.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BaSO4·2H2O），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而成。重晶石防辐射混凝土表观密度ρ=2.5~7.0×103千克/立方米（普通混凝土表观密度ρ=2.2~2.4×103千克/立方米），其致密性好，对X射线和γ射线防护性能好且由于骨料中有大量的结合水，氢元素含量多，因此能有效防护中子流；重晶石混凝土现浇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。

2.《重晶石防辐射混凝土现浇结构施工工法》关键技术是重晶石混凝土的配合比设计及其施工工艺。通过优选原材料和科学的配合比设计；确保混凝土在拌合和成型过程保持均匀；运输和浇捣过程中防止离析；成型密实；采取科学、有效的措施控制大体积混凝土温度裂缝；以及施工缝的特殊处理。从而保证结构混凝土的表观密度和结构构件厚度符合设计要求，达到设计的防辐射效果。 [1] 

施工工艺

• 工艺流程

《重晶石防辐射混凝土现浇结构施工工法》的施工工艺流程是：

钢筋绑扎及模板支设→重晶石混凝土的制备→重晶石混凝土的运输→重晶石混凝土的现场泵送→重晶石混凝土浇捣→重晶石混凝土成型后的拆模和养护。 [1] 

• 操作要点

《重晶石防辐射混凝土现浇结构施工工法》的操作要点如下：

一、模板支设

模板工程施工及验收严格执行《混凝土结构工程施工及验收规范》GB 50204-2002第二章规定。

1.考虑利于大体积混凝土的保温，模板一般采用双面覆膜木胶合板散拼散拆。

2.模板支承系统必须进行详细的专项设计和承载力验算，在荷载允许的情况下一般采用Φ48×3.5毫米厚普碳钢管（局部配合顶托）及扣件搭设，龙骨采用普通木枋（双面刨光）；如验算支撑承载力不够，在征得设计认可的情况下，可对顶板结构进行分次浇捣或者考虑型钢支模等方案，确定方案后仍需进行支模系统验算。

3.防护墙模板的支设

防护墙支模采用止水螺杆紧固，螺杆内口衬外侧加木垫片，拆模后挖掉垫片并吹断螺杆，用重晶石水泥砂浆补眼抹光。一次浇筑高度超过3.0米的，于内侧模板中上部按需要留设浇筑口，浇筑到该部位后及时封闭。

4.框架柱模板的支设

柱模采用厚木胶合板定型制作。柱子断面500×500及其以下可采用钢管抱箍，断面600×600（毫米）及其以上宜采用槽钢抱箍。柱子高度h≥5.5米的，抱箍2/3以下部位应加密，柱身上、中、下设多道钢管抱箍与支模架相连，确保柱身的稳定。

5.梁板模板的选用

梁板模采用满堂架散拼散拆。梁底模一般采用双面覆膜木胶合板；梁侧模一般采用双面覆膜竹胶合板。

6.重晶石混凝土防辐射结构控制区主防护墙、板上不能预留孔洞和线管，副防护墙、板不能留设直线型穿墙孔洞或套管，而必须采用折线穿墙（防护墙上预留孔洞、套管折线穿墙参见图1）；预留洞口宽度≥500毫米时，洞口周边预埋不锈钢板；所有预留套管均出墙面150毫米。其套管制作、安装均应考虑浇捣混凝土时同一断面有重晶石混凝土通过，避免出现蜂窝、孔洞。

图1 防护墙上预留孔洞、套管折线穿墙

7.重晶石混凝土防辐射结构防护墙上预留的防护门洞要求位置准确，门垛后浇时，按设计要求留设钢筋；门垛处施工缝严格按操作要点中“施工缝的特殊处理措施”进行处理。 [1] 

二、钢筋绑扎

1.防辐射现浇结构钢筋工程必须严格控制其加工和现场绑扎质量，保证其骨架定位和几何尺寸，从而确保防护构件几何尺寸。

2.钢筋现场绑扎骨架其保护层垫块必须采用重晶石水泥砂浆垫块，并保证其厚度和悬挂密度，从而有效控制防护构件单位体积混凝土容重和钢筋保护层厚度。 [1] 

三、重晶石混凝土的制备

1.考虑材料的特殊性和堆场需要以及生产过程的稳定性要求，重晶石混凝土采用商品混凝土由搅拌站集中生产，实行专用堆场，专机专用。

2.掌握矿石形成条件和技术特征以及混凝土各种性能情况，选定厂商定矿供货，采用矿区样品按规定送检合格后，备足材料，进场后按规定取样送检，及时掌握每次混凝土连续生产重晶石碎石、重晶石砂的质量状况；重晶石粗、细骨料要严格分区堆放，定仓分仓使用；重晶石碎石，重晶砂每200米取样一次，进行级配分析和表观密度检测，经检验合格方可使用。

3.定时校验自动计量装置，水泥、UEA、矿粉等掺合料的投料误差范围为±1%，石、砂投料误差范围为±2%，液体减水剂投料误差范围为±1%，加水量投料误差范围为±1%。

4.由于重晶石骨料重而且较脆，必须严格控制每盘生产方量和搅拌时间。每盆搅拌方量控制在1.2立方米以内，搅拌时间45秒；泵送重晶石混凝土出厂坍落度控制在14~16厘米，入泵坍落度控制在12~14厘米。

5.采用合理的投料顺序，为减少粉状料的飞扬和有利于拌合物均匀，先投入部分砂石，再投入水泥、UEA、掺合料和砂石，同时徐徐加入水和减水剂。

6.每次生产要做开盘鉴定，车间负责人、质检员、试验员、工地施工员等共同参加。

7.现场搅拌由于砂石含水率变化和白天、夜晚温度不同，对混凝土塌落度有影响，搅拌站根据以上变化，微调加水量，以达到泵送混凝土塌落度控制范围。

8.每拌制100盘且不超过100米的混凝土，取样不得少于一次，每次取样应至少留置一组标准养护试件；每次浇筑混凝土时，同条件养护试件的留置组数应根据实际需要确定，不应少于三组。对有抗渗要求的混凝土结构，每次浇筑混凝土时，取样不应少于一次，留置组数可根据实际需要确定。每拌制100盘且不超过100米的混凝土，其表观密度检测取样不得少于一次，每次测量三组，结果取平均值，负偏差超过1%时应立即采取措施。 [1] 

四、重晶石混凝土的运输

1.采用搅拌车定车专车运输供应；

2.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；

3.装载运输量控制在普通混凝土量的60%~65%；

4.供应速度应保证混凝土连续施工要求；还应考虑备用的运输路线和停水、停电及设备故障等应急措施。 [1] 

五、重晶石混凝土的泵送

重晶石混凝土骨料重，易离析，截至2005年很少采用泵送工艺输送。根据中南大学湘雅医院医疗大楼地下放疗科的现场施工经验，在遵循传统泵送工艺的基础上作了以下改进和完善，将放疗科地下结构2500立方米的大批量重晶石混凝土成功进行了泵送。

1.采用功率较大的输送泵，根据现场场地和作业面情况合理布置泵体位置；料斗出口主泵管尽量沿直线、平面布置，避免过多的平面弯和回弯；主管不宜过长，控制在100米以内。

2.泵管基本根据作业面高度进行平面布置，使混凝土沿水平输送。

3.如果受现场条件限制，作业面与泵管布设平面有高差，不能进行平面输送而必须布设垂直泵管，则布设的主管道向下的垂直弯应尽量留设在接近出料一端，向上的垂直弯尽量留设在主管道中后部接近料斗一端，两种弯头同时布置时，先布置向上的弯头，再布置向下的弯头，确保混凝土流向先向上，再向下，能较好地解决输送过程中的离析和堵管。

4.泵送前应检查泵机的转向阀门是否密封良好，其间隙保持在允许范围内，使水泥浆的回流降低到最低限度。

5.泵送前，先开机送水湿润整个管道，而后送入重晶石水泥砂浆，使输送管壁处于充分滑润状态，再开始泵送重晶石混凝土。

6.泵送开始时，注意观察混凝土的液压表和各部位的工作状态。一般在泵的出口处，最易发生堵塞现象。

7.泵送过程中，料斗内应持续匀速搅拌，输送过程保持连续；移、拆管时，较普通混凝土施工增加1~2名操作工人。

8.严格控制重晶石混凝土的质量，进场的每车混凝土必须经目测无离析，现场实测坍落度符合要求后，才能入泵。

9.鉴于重晶石混凝土的泵送具有一定的难度，现场泵送施工时，一定要根据现场情况进行有针对性的泵送试验；即使试泵成功，实施浇筑作业前，也一定要准备第二套应急预备方案，其相应设备机具及技术准备必须落实，以便于出现紧急情况时，随时启动。 [1] 

六、大体积重晶石混凝土的现场浇捣

1.防护结构采取分段施工，先底板，再墙体，后顶板。底板、顶板厚度≤800毫米时，采用斜面分层的浇捣方法进行浇捣，即“一次浇捣、一个坡度、薄层覆盖、循环推进一次平仓”，浇捣时遵循“短边开始，沿长边推进”的原则。墙体按每次浇筑高度≤1.4米，分次浇筑到顶，每次浇捣高度范围内又分若干层进行浇捣，每层浇捣高度500~700毫米，每次、每层浇捣过程保持连续作业，不留冷缝。

2.平板厚度超过0.8~1.0米时，为避免混凝土中重骨料在浇捣过程中产生不均匀下沉而影响混凝土质量，因而不能单纯考虑斜面分层浇捣方法，应在满足结构设计及防护设计要求的前提下，综合采用整体平面分层和斜面分层的方法。即整个平板厚度分二次或多次混凝土施工，第一次混凝土浇筑覆盖平板中间层钢筋网，与底层网片形成双层双向钢筋混凝土平板结构并达到一定强度后，再进行第二次混凝土浇捣到位，每次混凝土浇捣采用斜面分层的方式，完成后其表面应作凹凸不平的毛糙处理。在此基础上，二次或每次混凝土结合面还应采取加插筋和增加温度筋网片的措施，下次混凝土浇筑前要在结合面进行刷浆处理。该方法有利于大体积混凝土的散热和防止重骨料不均匀下沉而引起表面浮浆过厚，能够有效控制大体积混凝土裂纹同时大幅度减轻了顶板模支模系统的荷载，也缓解了一次混凝土浇捣时间过长对搅拌站混凝土供应造成的压力。

3.墙体混凝土浇筑，要严格控制混凝土落距，防止离析。落距大于2.5米（较普通混凝土要求严格）时，采用串筒。墙上洞口两侧混凝土高度应保持一致且应同时浇筑、同时振捣，防止洞口移位、变形；大洞口下部模板应开口补充振捣，封闭洞口留设透气孔。

4.采用插入式振动器作为墙、梁、板混凝土主振捣器，平板式振动器作板面混凝土辅助振捣；严格控制振捣时间，一般为15秒左右，避免漏振和过振。

5.剪力墙止水带部位应严格控制混凝土的浇筑高度，振捣时应于止水钢板两侧进行，同时禁止直接振捣止水钢板。

6.混凝土浇筑要连续进行，如需间歇应在前层混凝土初凝前将次层混凝土浇筑完，超过初凝（2小时）按施工缝处理。

7.底板和楼板、顶板最后一次混凝土浇筑严格控制重晶石混凝土浇筑厚度及找平，厚度控制必须采用中部加密平水控制点结合布置周边环形控制点进行重点控制。

8.墙、柱等竖向构件必须确保其成型厚度。重点控制钢筋绑扎质量和钢筋骨架定位及几何尺寸；严格保证模板的加工制作、安装质量和支撑体系的稳定性。

9.施工缝的特殊处理措施

混凝土应连续浇筑，一般不应留设水平施工缝；必须留设时，留设位置严格按GB 50204-2002规范和设计要求执行；同时应留凹凸形或波浪形的施工缝，不允许留设平缝，以确保防辐射效果；地下结构还应按设计要求加设止水钢板；施工缝的处理严格按施工规范要求进行。

1）重晶石混凝土防辐射结构墙体的凹凸形水平施工缝留设详见图2。

图2 凹凸形水平施工缝

2）重晶石混凝土防辐射结构顶板的波浪形垂直施工缝留设详见图3。

图3 波浪形垂直施工缝

3）重晶石混凝土结构施工缝处继续浇筑混凝土时，已浇筑的混凝土抗压强度不应小于1.2牛/平方毫米。

4）防辐射结构施工缝必须严格按GB 50204-2002规范要求进行重度凿毛、清洗；新混凝土浇筑前一天充分用水湿润，浇筑时结合面刷浆；水平施工缝二次浇筑前宜先铺10~15毫米同配合比去石重晶石砂浆一层，新浇混凝土注意加强振捣密实；浇筑后，做好养护工作。 [1] 

七、大体积重晶石混凝土的养护

1.开始进行洒水养护后，要注意浇水均匀，不得出现积水现象。

2.墙板混凝土浇捣后，前期为了避免混凝土表面温度降低过快，导致混凝土内外温差过大，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（满足UEA防水混凝土养护要求）。

3.顶板混凝土浇捣完成，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（实际时间视终凝情况而定），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。 [1] 

材料设备

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《重晶石防辐射混凝土现浇结构施工工法》所用的材料、设备及要求如下：

一、原材料选用

1.重晶石混凝土的选料关键在于重骨料的选矿。重晶石是一种脆性材料，加工时易碎成粉，具有严重多孔结构的骨料，不能用以制备混凝土；按重量含0.25%蛋白石和5%玉髓以上的骨料会与高碱性水泥反应使混凝土开裂，只能与低碱水泥配合使用；选矿时，要根据重晶石混凝土表观密度要求和需要量，重点考察矿场相关的开采手续是否齐全，储备量、伴生矿情况、开采情况、生产能力、质量是否有可靠保证并且稳定。另外，运输、加工和价格也很重要。不同表观密度的混凝土对骨料块状表观密度的要求详见表1；防辐射混凝土粗骨料筛分曲线详见图4；防辐射混凝土细骨料筛分曲线详见图5。 [1] 

表1 不同表观密度的混凝土对骨料块状表观密度的要求