超厚重晶石混凝土墙顶板施工工法

超厚重晶石混凝土墙、顶板施工工法前言重晶石混凝土广泛应用于工业探伤、核能、医院与射线装置场所的环境防护，它利用重晶石可以吸收X射线或电子束的特性，按一定配合比拌制成重晶石混凝土浇捣而成。1工法特点重晶石主要成份为硫酸钡，晶体属正交（斜方）晶系的硫酸盐矿物。常呈厚板状或柱状晶体，条痕白色，玻璃光泽，透明至半透明。具有硬度低（莫氏硬度3～3.5），比重大（4.3g/cm3~4.7g/cm3），有抗辐射的特点。重晶石比重大，拌制成重晶石混凝土容重也较普通混凝土大，在2800kg/m3～3500kg/m3之间，且重晶石混凝土易产生离析，难于泵送、浇捣施工。重晶石混凝土结构多为超厚墙板、顶板，对模板支撑体系要求较高，支撑不牢容易产生局部变形或沉降，导致主筋位移、裂缝等质量问题，并存在安全隐患。2适用范围本工法适用于采用重晶石混凝土墙、顶板的机房，即采用重晶石混凝土浇捣成屏蔽墙的工业探伤、核能、医院与射线装置场所的环境防护。3工艺原理超厚重晶石混凝土墙、顶板施工主要工艺原理是在常规钢筋砼结构施工工艺基础上，考虑超厚重晶石混凝土的材料、结构特点对工艺流程、各工种操作面的影响。重点是确定重晶石混凝土配合比、混凝土模板支撑结构计算与搭设、重晶石混凝土浇捣与养护。4施工工艺流程及操作要点4.1施工工艺流程图4-1重晶石混凝土墙、顶板施工工艺流程4.2重晶石混凝土配合比设计工业探伤、核能、医院与射线装置场所的环境防护一般采用超厚的重晶石混凝土墙、顶板，通过重晶石吸收射线与超厚的墙板、顶板屏蔽墙来阻止辐射装置对外界的影响，通过对每立方重晶石含量保证屏蔽墙对射线的吸附量，通过对混凝土强度等级要求保证超厚混凝土墙、顶板稳定。因此一般设计对超厚的重晶石混凝土墙、顶板两点要求：容重达到3200kg/m3～3250kg/m3,强度C30～C35。因此在施工前应根据重晶石材料情况进行配合比试验，确定达到设计容重、强度的混凝土配合比。配合比设计步骤试配配合比计算为使混凝土的强度保证率能满足规定的要求，在设计配合比时混凝土的配制强度（fcu,0）高于设计强度等级（fcu,k），配制强度（fcu,0）可采用下式计算：混凝土强度标准差，参照《普通混凝土配合比设计规程》JGJ/T55-96考虑重晶石混凝土中粗骨料比重大、硬度较低的特点，对混凝土强度有一定的影响，值可提高一个等级取值。初步确定水灰比根据配制强度（fcu,0），按下式计算所要求的水灰比值：水泥的实际强度。为保证混凝土必要的耐久性，水灰比不能大于《普通混凝土配合比设计规程》JGJ/T55-96中规定混凝土最大水灰比。选取每1m3混凝土的用水量用水量主要根据所需要的坍落度值及骨料种类、粒径来选择，泵送重晶石混凝土坍落度一般80mm～120mm，根据坍落度可参照《普通混凝土配合比设计规程》JGJ/T55-96选择每1m3混凝土的用水量。也可按下式计算：混凝土坍落度系数，取决于粗骨料种类与最大粒径，可参照《普通混凝土配合比设计规程》JGJ/T55-96。4、计算单位水泥用量根据已选定的水灰比与每立方用水量，计算水泥用量。为保证混凝土必要的耐久性，单位水泥用量不能小于《普通混凝土配合比设计规程》JGJ/T55-96中规定混凝土最小水泥用量，且最大水泥用量不得大于550kg/m3（GB50204-92），所以应综合考虑水泥用量。5、选用合理的砂率合理的砂率主要应根据混凝土拌合物的坍落度、粘聚性及保水性等特征来确定，可参照《普通混凝土配合比设计规程》JGJ/T55-96，选择合理砂率值。考虑重晶石混凝土对单位重晶石含量的要求，选择较小砂率值。6、计算粗、细骨料的用量、可采用绝对体积法计算单位体积粗、细骨料的用量，下式联立计算：、、、:分别为1m3混凝土的水泥用量、石子用量、砂用量、水用量；、、、分别为水泥密度、石子表观密度、砂表观密度、水密度；为混凝土的含气量百分数，重晶石混凝土可取1；为砂率。确定基准配合比以上求出的各种材料用量，是借助经验公式和数据计算出来的，或者利用经验资料查出的，因此不一定能符合实际情况，必须经过试拌调整，直到混凝土拌合物的和易性符合要求为止。当坍落度低于设计要求时，可保持水灰比不变，适当增加水泥浆量或调整砂率；若坍落度过大时，则可在砂率不变的条件下增加砂石用量；若出现含砂不足、粘聚性和保水性不良时，可适当增加砂率，反之应减少砂率。每次调整后再试拌，直到和易性符合要求为止；同时应测出重晶石混凝土拌合物的实际表观密度，实际表观密度应大于设计容重要求，反之应适当增加重晶石、砂的掺量。确定试验室配合比经过和易性调整试验得出的基准配合比，其水灰比比值不一定选用恰当，强度、容重不一定符合要求，所以应检测混凝土的强度、容重，一般采用三个不同的配合比，一个为基准配合比，另外两个配合比的水灰比值，应较基准配合比分别增加及减少0.05，其用水量应该与基准配合比基本相同，但砂率可分别增加或减少1％，每个配合比至少制作一组试件，标准养护28天试压与实测容重。施工配合比试验室得出的配合比，是以干燥材料为基准的，而现场使用的重晶石、重晶石砂都含有一定水分，所以应根据情况进行修正。首先测出现场重晶石含水率a%、b％，则试验配合比换算为施工配合比为：施工常用配合比C25～C30强度等级混凝土重晶石混凝土常用配合比有（水泥：重晶石石子：重晶石砂：水）1：4.54：3.4：0.5；1：5.44：4.66：0.6；1：5：3.8：0.24.3超厚重晶石混凝土墙、顶板支模体系设计1、结构分析重晶石混凝土屏蔽墙厚度多为0.8m以上的超厚墙板、顶板，且重晶石混凝土容重3200kg/m3较普通混凝土容重2400kg/m3大，因此结构施工对模板支撑体系整体稳定性要求较高，顶板主要需重点关注立竿承载力、扣件抗滑移问题。墙板需重点关注对拉螺杆的抗拉强度、伞形销强度。2、顶板支模体系设计对于超厚的重晶石混凝土墙、顶板，顶板多为超厚结构，一般0.8m以上，支模体系立竿间距一般0.4m～0.6m，若小于0.4m，操作空间太小不易于施工作业。当顶板厚度2.0m或2.0m以上时，立竿间距0.4m仍不能满足承载要求，可考虑双立竿。以**区**医院医疗综合楼直线加速器机房顶板支模体系为例：顶板模板承重架搭设采用木质九夹板、48×3.5钢管、60×80方木与12止水对拉螺杆等材料搭设。2.12.0米厚顶板区域模板支架搭设高度为3.8米，采用原根的48×3.5钢管，禁止搭接。立杆采用双立杆，立杆的纵距b=0.45米，立杆的横距l=0.45米，立杆的步距h=1.20米。板底布置纵横双向钢管（间距450×450），纵向间距225加密一道钢管，上铺60×80方木间距150，立杆与横杆采用双扣件紧固。2.21.2米厚顶板区域模板支架搭设高度为3.8米，采用原根的48×3.5钢管，禁止搭接。立杆采用单立杆，立杆的纵距b=0.45米，立杆的横距l=0.45米，立杆的步距h=1.20米。板底布置纵横双向钢管（间距450×450），纵向间距225加密一道钢管，上铺60×80方木间距150，立杆与横杆采用三扣件紧固。布置形式如上图。3、墙板板支模体系设计1.2m、2.0m厚墙板:采用48×3.5钢管及止水对拉螺杆。螺杆纵距b=0.46米，螺杆的横距l=0.36米，内侧60×80方木按间距120铺放，外抱两根48×3.5钢管。4.4超厚重晶石混凝土墙、顶板支模体系搭设超厚重晶石混凝土墙、顶板支模体系应严格按照专项施工方案搭设，但由于机房空间局限、承重架操作空间小等问题，支模体系搭设前应根据结构情况制定搭设顺序，保证各杆件、扣件连接到位、牢固。1、顶板支模架搭设由于顶板承重架立竿间距在0.4m～0.6m操作空间较小，架体各杆件必须有序搭设，搭设顺序：弹立竿立脚定位线→搭设立竿、连接扫地杆→连接第一道牵杆与剪刀撑→连接第二道牵杆→连接板底撑钢管→铺板底方木与顶板模板2、墙板支模架搭设顶板支模架立竿间距小导致墙板内模支设操作空间小，因此墙板内模在搭设顶板承重架前应基本到位，尽量减少内侧操作内容。搭设顺序：弹墙板模板定位线→墙板钢筋绑扎→立墙板两侧模板→穿对拉止水螺杆、内侧钢管抱压→内侧钢板销固定→顶板承重架搭设及模板铺设→墙板外侧钢管抱压、钢板销固定3、支模架验收支模架投入使用前应组织验收，超厚重晶石混凝土墙、顶板支模体系应分阶段验收，主要检查现场搭设情况与专项施工方案的符合性，以及浙江省建设标准《建筑施工扣件式钢管模板支架技术规程》的执行情况。3.1立竿与扫地杆搭设完成应对立竿搭设间距进行验收，搭设间距不应超出专项施工方案确定数据，并且能双向跟通，以便于牵杆、剪刀撑的搭设。3.2安装后的扣件螺栓扭紧扭力矩应采用扭力扳手检查，抽样方法应按随即分布原则进行，抽样检查数量与质量判定标准应按浙江省建设标准《建筑施工扣件式钢管模板支架技术规程》表确定，螺栓扭紧扭力矩不应小于40N·m，且不应大于65N·m。3.3牵杆、剪刀撑搭设完成后应对杆件的间距、布置方向、数量及连接牢固进行检查。4.5重晶石混凝土浇捣、养护1、重晶石混凝土拌制重晶石混凝土应严格按照试验级配拌制，可采用现场加工或商品混凝土厂加工的方法拌制，现场加工由于器皿限制，级配较难控制，建议商品混凝土厂家加工，可较准确控制混凝土级配，保证重晶石混凝土质量。2、重晶石混凝土泵送、浇捣泵机的布置：重晶石比重大，容易导致混凝土离析，因此混凝土泵送距离不易过长，容易导致泵管堵塞，需尽量就近布置。在选择泵机位置时，要使泵机浇灌地点最近，附近有水源和照明设施，泵机附近无障碍物以便于搅拌车行走、喂料。泵机安装就位，最好在机架底部垫木块，增加附着力，以保证泵机稳定。泵机周围应当有一定空间以便于人员操作。泵管的敷设：管道敷设对泵送效果有很大的影响，特别是重晶石混凝土，比重较普通混凝土大，因此在现场布管时应注意以下几个问题：1）输送管道的配管线路应最短，管道中尽量少采用弯管和软管，更应避免使用弯度过大的弯头，管道末端活动软管弯曲不得超过180°，并不得扭曲。2）泵机出口要有一定长度的水平管，然后再接弯头，转向垂直运输，垂直管与水平管长度之比最好是2：1。水平管长度不小于15m。3）泵机出口不宜在水平面上变换方向，如受场地限制，宜用半径1m以上的弯头。否则压力损失过大，出口处管道最好用木方垫牢。4）施工面上水平管越短越好，长度不宜超过20m。否则应采取措施。重晶石混凝土的浇捣：1）在泵送前要对泵机进行全面检查，进行试运转用系统各部位的调试。以保证泵机在泵送期间运转正常。2）在泵送前先加入少量清水（约10L左右）使料斗、阀箱等部位湿润，然后再加入一定量的水泥砂浆，一般配合比为1：2。泵浆的用量取决于输送管的长度。3）泵机操作人员要经过严格训练，掌握泵机制工作原理及泵机制结构，熟悉泵机的操作程序，能处理一般简单事故。4）刚开始泵送混凝土时，应缓慢压送，同时应检查泵机是否运转正常，输送管接头有无漏浆，如发现异常情况，应停泵检查。5）混凝土浇捣前应做好应急措施，准备好备用泵车、泵管等设施，避免由于泵送堵管、泵车故障导致混凝土泵送不及时产生冷缝等质量问题。6）开始浇筑砼时，应先浇水湿润模板和底部处理过的节点砼，并填以5~10cm厚与砼内砂浆成分相同的水泥砂浆，墙板竖向结构应采用串筒导送砼。7）为保证混凝土结构的整体性，混凝土应连续浇筑，要求在下层混凝土初凝前就被上层混凝土覆盖并捣实。根据重晶石混凝土结构超厚板墙的结构特点，采用斜面分层浇筑法。斜面分层浇筑，即当结构的长度超过厚度的三倍时，可以采用斜面分层浇筑。斜面坡度取决于混凝土的坍落度，混凝土浇筑厚度一般为20-30cm，振捣工作应从浇筑层的下端开始。8）重晶石混凝土振捣需均匀，重晶石比重大，较普通石子易下沉，过度振捣也容易造成混凝土离析。振捣时间宜为10~30秒，以混凝土开始泛浆和不冒气为准。振捣时，快插慢拨，据点布置要均匀。3、重晶石混凝土养护混凝土养护应在浇筑完毕后12h内进行，派专人看护浇水湿润，顶板可覆盖保湿材料，墙板采用带模养护，养护时间不少于14d。4、重晶石混凝土抗裂措施选用稳定性好的大厂水泥，严格控制水灰比，掺加水泥量5%~10%的I级优质粉煤灰和高效减水剂，以尽量降低混凝土水化热。严格控制粗、细骨料的含泥量，规定石子、黄砂含泥量均不得大于1%，减少混凝土的干缩。浇筑混凝土时做好泌水处理，在模板上留出泌水孔，以提高混凝土的质量和抗裂性能。加强混凝土的早期养护。保持砼表面14d湿润，保持内外温差在25℃以内。4.6重晶石混凝土结构机房环境辐射防护水平检测重晶石混凝土结构机房建成及设备安装完成后，应聘请卫生防疫部门对放射性机械的性能指标和机房环境辐射防护水平，依据《医用电子加速器放射卫生防护标准》（GBZ126-2002）和《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》（GB18871-2002）进行检测及评价。检测及评价合格后方可投入使用。5材料与设备5.1材料要求一般要求做防射线砂浆及混凝土的重晶石、重晶石砂，BaSO4含量应不低于80%，其中含有的石膏、黄铁矿、硫化物和硫酸盐等杂质不得超过7%。选择稳定性较好的大厂水泥，钢管、扣件、模板等材料应符合《建筑施工扣件式钢管模板支架技术规程》的规定。5.2机具设备序机具名称规格、型号单位数量备注1砼抗压试模150×150××150组4每组3只2砼抗渗试模Φ150×300组33磅秤台秤台14踏落度桶只15扭矩扳手Y100只16振动棒ZDN60只87固定泵HBT80台28导管M1009钢板销只100010安全带付1511安全帽只2312钢卷尺5米把613卷尺50米把214水准仪S1台115经纬仪台2注：机具数量仅供参考，实际根据工程量大小等适当调整。6质量控制超厚重晶石混凝土墙、顶板的质量验收，可按照《混凝土结构工程施工质量验收规范》进行。模板工程质量验收标准见下项目允许偏差(mm))轴线位置5底模上表面标高±5截面内部尺寸基础±10柱、墙、梁+4-5层高垂直全高≤5米6全高＞5米8相邻两板表面高低低差2表面平整（2米长长度上）5钢筋工程质量验收标准见下项目允许偏差(mm))绑扎钢筋骨架长±10宽、高±5受力钢筋间距±10排距±5保护层厚度基础±10柱、梁±5板、墙、壳±3绑扎箍筋、横向钢钢筋间距±20钢筋弯起点位置20结合本工程特点与质量管理工作需要，组建一支以项目经理为主，具有责任性强、有管理水平、有能力、施工经验丰富的资质合格的项目质量管理班子，使项目经理的责、权、利全面到位。结构混凝土施工时，为确保配比准确，可采用商品混凝土站供应。为此，一方面加强与混凝土的原材料质量监控、计量校验及试验级配方面的联系，同时在混凝土浇捣的过程中加强混凝土质量的监控，严禁向混凝土中任意掺水，必须由砼搅拌站试验室，严格按气候条件、原材料含水量情况，合理调整级配，以最适宜的砼级配，满足现场施工需要。加强对混凝土坍落度及试块抽检管理，在现场设立标准养护室，并做好试块的及时送检，确保混凝土资料反映准确、及时。加强隐蔽工程验收制度，在结构混凝土浇捣前，作为总承包应自检合格，在隐蔽验收24小时前通知业主、监理方参加隐蔽工程验收，经总包、监理方在验收记录上签字确认验收合格后，方可进行隐蔽和砼施工。现场混凝土浇捣，必须严格监控混凝土振捣质量及混凝土的收头质量，确保混凝土结构的施工质量。每次柱、梁封模隐蔽前必须清理干净模板内的杂物、浮灰，并经质监人员和现场监理的认可，混凝土浇捣前，必须再用自来水冲洗干净并排清积水。梁、板混凝土浇捣时，必须严格控制好平台混凝土的面标高及平台板厚度，平台面按双向间距1500mm范围由关砌统一抄平的平台面标高控制标记，由收头的人员用2m长括尺按控制标志括拍平整，并随混凝土的干硬速度情况，用细木蟹打磨两遍，确保平台板混凝土的收头质量，最后视季节气候条件，及时做好养护措施。结构钢筋绑扎时，必须严格按设计图纸之规定要求进行，尤其是墙柱板的结构主筋连续方法，严格按有关钢筋连接规范执行，由钢筋翻样向钢筋班仔细全面交底。所用的钢筋，进场时必须具备厂方提供的质保书，并及时收集归类。严格控制插筋位置，采用增加定位箍及限位筋电焊固定措施。浇捣混凝土时派专人负责看守，发现有钢筋移位情况，及时纠正。在对结构施工过程中，对所有钢筋连接结头（除绑扎外），应在监理见证下现场取样，送专业测试单位进行复试，合格后方可进行下道施工。模板工程作为结构施工的重要分项工程，也是保证混凝土最终质量的关键工序，故必须建立起全过程的质量控制体系，其最终目的是保证整个模板体系有足够的强度与刚度，能够承受混凝土工程施工的各种荷载。7安全措施施工前应编制详细的模板施工专项方案，对施工阶段模板支撑的受力性能进行计算分析，设计合理的支承系统及局部的加固措施，并对施工人员进行技术交底。在施工过程中施工员和安全员应经常检查支撑和模板的安全状况，并用测力器检查夹具的夹紧程度。以保证模板支撑在砼浇捣时的安全。钢管、扣件等材料使用前必须根据国家、省标准规定，进行检验，合格后方可使用。支模架搭设完成后，需根据国家、省规范标准规定，进行验收后方可进入下一道工序。进入施工现场人员必须戴好安全帽，并应系好帽带。工作前应先检查使用的工具是否牢固，板手等工具必须用绳链系挂在身上，钉子必须放在工具袋内，以免掉落伤人。工作时要思想集中，防止钉子扎脚和空中滑落。安装与拆除5m以上的模板，应搭脚手架，并设防护栏杆，防止上下在同一垂直面操作。不得在脚手架上堆入大批模板等材料。超厚顶板、墙板结构的高大钢筋骨架应设临时支撑固定，以防倾倒。浇筑柱砼时，应搭操作台，不得站在模板或支撑口操作。使用振动棒时，应穿胶鞋，湿手不得接触开关，电源线不得有破皮漏电。振捣过程中，发现模板撑胀，变形时应立即停止作业并及时处理。施工现场用电应严格遵守《电气安全技术》规定。用火严格按照《施工消防安全》要求执行。搭设脚手架应严格执行《施工脚手架安全规程》。施工作业人员必须持证上岗，符合《特种行业劳动安全规程》。8环保措施首先，应加强施工企业的自身建设，使管理水平不断提高，不断趋于科学合理，并加强企业管理人员的培训，提高他们的综合素质和环境保护意识。制定有效的现场管理措施。重晶石、重晶石砂进场应分类对方，并做好标识，并有覆盖措施，减少粉尘污染与光污染。现场设专门的废弃物临时储存场地，废弃物应分类存放，配合比试验试件拌合物应妥善处理，用作铺设现场地坪或堆场，减少材料浪费与环境污染。对于建筑垃圾的处理，尽可能防止和减少垃圾的产生；对产生的垃圾应尽可能通过回收和资源化利用，减少垃圾处理处置；对垃圾的流向进行有效控制，严禁垃圾无序倾倒，防止二次污染。特别是配合比试验拌合物等废弃混凝土。应重视设备的选择和放置位置。在施工过程中，大部分的噪声污染都是由施工机具产生的，如泵送机械、振捣棒等等，应采取有效减噪措施。在机械布置的选择上，应将产生较大污染的设