重晶石混凝土的配制與澆搗施工BaryterConcreteConfigurationAndCastingConstruction【摘要】：重晶石混凝土廣泛應(yīng)用于工業(yè)探傷、核能、醫(yī)院與射線裝置場(chǎng)所的環(huán)境防護(hù)，它利用重晶石可以吸收X射線或電子束的特性，按一定配合比拌制成重晶石混凝土澆搗而成。一般重晶石混凝土較容重較普通混凝土大，在2800kg/m3～3500kg/m3之間，且重晶石混凝土易產(chǎn)生離析，難于泵送、澆搗施工。關(guān)鍵詞：重晶石砼配合比質(zhì)量控制技術(shù)應(yīng)用大體積重晶石混凝土結(jié)構(gòu)通過(guò)重晶石材料對(duì)射線的吸附與超厚混凝土結(jié)構(gòu)的屏蔽來(lái)阻止內(nèi)部射線對(duì)外部環(huán)境的輻射，相比較其它防護(hù)結(jié)構(gòu)（鉛板、防輻射涂料），具有安全、可靠、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，因此，其施工工藝得到了社會(huì)的大力推廣。本文重點(diǎn)就重晶石混凝土配合比設(shè)計(jì)、澆搗施工質(zhì)量控制引例介紹。1、工程應(yīng)用簡(jiǎn)介圖1**醫(yī)院效果圖**醫(yī)院醫(yī)療綜合樓工程，建筑總面積為78407m2，其中地下室建筑面積為18196m2，主體采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)，建筑總高度63.1m。在地下室一層?xùn)|北角，設(shè)置了直線加速器機(jī)房，機(jī)房頂板底標(biāo)高-2.1m，頂板厚1.2m，中間4m范圍為截面2000（高）×4000（寬）上翻大梁，墻板厚度為1.2～2.0m，詳見(jiàn)下圖。機(jī)房頂板、墻板采用C30重晶石混凝土。機(jī)房平面布置下圖：圖1**醫(yī)院效果圖圖2直線加速器機(jī)房平面位置圖圖2直線加速器機(jī)房平面位置圖圖2直線加速器機(jī)房平面位置圖圖2直線加速器機(jī)房平面位置圖2重晶石混凝土特點(diǎn)重晶石主要成份為硫酸鋇，晶體屬正交（斜方）晶系的硫酸鹽礦物。常呈厚板狀或柱狀晶體，條痕白色，玻璃光澤，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），有抗輻射的特點(diǎn)。重晶石比重大，拌制成重晶石混凝土容重也較普通混凝土大，在2800kg/m3～3500kg/m3之間，且重晶石混凝土易產(chǎn)生離析，難于泵送、澆搗施工。3重晶石混凝土的配制重晶石混凝土施工根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件不同，可采用自拌加工或商品混凝土廠加工，但在加工前均需根據(jù)重晶石及地材的特點(diǎn)進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。工業(yè)探傷、核能、醫(yī)院與射線裝置場(chǎng)所的環(huán)境防護(hù)一般采用超厚的重晶石混凝土墻、頂板，通過(guò)重晶石吸收射線與超厚的墻板、頂板屏蔽墻來(lái)阻止輻射裝置對(duì)外界的影響，通過(guò)對(duì)每立方重晶石含量保證屏蔽墻對(duì)射線的吸附量，通過(guò)對(duì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)要求保證超厚混凝土墻、頂板穩(wěn)定。因此一般設(shè)計(jì)對(duì)超厚的重晶石混凝土墻、頂板兩點(diǎn)要求：容重達(dá)到3200kg/m3～3250kg/m3,強(qiáng)度C30～C35。因此在施工前應(yīng)根據(jù)重晶石材料情況進(jìn)行配合比試驗(yàn)，確定達(dá)到設(shè)計(jì)容重、強(qiáng)度的混凝土配合比。3.1配合比設(shè)計(jì)步驟試配配合比計(jì)算為使混凝土的強(qiáng)度保證率能滿足規(guī)定的要求，在設(shè)計(jì)配合比時(shí)混凝土的配制強(qiáng)度（fcu,0）高于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)（fcu,k），配制強(qiáng)度（fcu,0）可采用下式計(jì)算：混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差，參照《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ/T55-96考慮重晶石混凝土中粗骨料比重大、硬度較低的特點(diǎn)，對(duì)混凝土強(qiáng)度有一定的影響，值可提高一個(gè)等級(jí)取值。初步確定水灰比根據(jù)配制強(qiáng)度（fcu,0），按下式計(jì)算所要求的水灰比值：水泥的實(shí)際強(qiáng)度。為保證混凝土必要的耐久性，水灰比不能大于《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ/T55-96中規(guī)定混凝土最大水灰比。選取每1m3混凝土的用水量用水量主要根據(jù)所需要的坍落度值及骨料種類、粒徑來(lái)選擇，泵送重晶石混凝土坍落度一般80mm～120mm，根據(jù)坍落度可參照《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ/T55-96選擇每1m3混凝土的用水量。也可按下式計(jì)算：混凝土坍落度系數(shù)，取決于粗骨料種類與最大粒徑，可參照《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ/T55-96。4、計(jì)算單位水泥用量根據(jù)已選定的水灰比與每立方用水量，計(jì)算水泥用量。為保證混凝土必要的耐久性，單位水泥用量不能小于《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ/T55-96中規(guī)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），所以應(yīng)綜合考慮水泥用量。5、選用合理的砂率合理的砂率主要應(yīng)根據(jù)混凝土拌合物的坍落度、粘聚性及保水性等特征來(lái)確定，可參照《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ/T55-96，選擇合理砂率值。考慮重晶石混凝土對(duì)單位重晶石含量的要求，選擇較小砂率值。6、計(jì)算粗、細(xì)骨料的用量、可采用絕對(duì)體積法計(jì)算單位體積粗、細(xì)骨料的用量，下式聯(lián)立計(jì)算：、、、:分別為1m3混凝土的水泥用量、石子用量、砂用量、水用量；、、、分別為水泥密度、石子表觀密度、砂表觀密度、水密度；為混凝土的含氣量百分?jǐn)?shù)，重晶石混凝土可取1；為砂率。3.2確定基準(zhǔn)配合比以上求出的各種材料用量，是借助經(jīng)驗(yàn)公式和數(shù)據(jù)計(jì)算出來(lái)的，或者利用經(jīng)驗(yàn)資料查出的，因此不一定能符合實(shí)際情況，必須經(jīng)過(guò)試拌調(diào)整，直到混凝土拌合物的和易性符合要求為止。當(dāng)坍落度低于設(shè)計(jì)要求時(shí)，可保持水灰比不變，適當(dāng)增加水泥漿量或調(diào)整砂率；若坍落度過(guò)大時(shí)，則可在砂率不變的條件下增加砂石用量；若出現(xiàn)含砂不足、粘聚性和保水性不良時(shí)，可適當(dāng)增加砂率，反之應(yīng)減少砂率。每次調(diào)整后再試拌，直到和易性符合要求為止；同時(shí)應(yīng)測(cè)出重晶石混凝土拌合物的實(shí)際表觀密度，實(shí)際表觀密度應(yīng)大于設(shè)計(jì)容重要求，反之應(yīng)適當(dāng)增加重晶石、砂的摻量。3.3確定試驗(yàn)室配合比經(jīng)過(guò)和易性調(diào)整試驗(yàn)得出的基準(zhǔn)配合比，其水灰比比值不一定選用恰當(dāng)，強(qiáng)度、容重不一定符合要求，所以應(yīng)檢測(cè)混凝土的強(qiáng)度、容重，一般采用三個(gè)不同的配合比，一個(gè)為基準(zhǔn)配合比，另外兩個(gè)配合比的水灰比值，應(yīng)較基準(zhǔn)配合比分別增加及減少0.05，其用水量應(yīng)該與基準(zhǔn)配合比基本相同，但砂率可分別增加或減少1％，每個(gè)配合比至少制作一組試件，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28天試壓與實(shí)測(cè)容重。3.4施工配合比試驗(yàn)室得出的配合比，是以干燥材料為基準(zhǔn)的，而現(xiàn)場(chǎng)使用的重晶石、重晶石砂都含有一定水分，所以應(yīng)根據(jù)情況進(jìn)行修正。首先測(cè)出現(xiàn)場(chǎng)重晶石含水率a%、b％，則試驗(yàn)配合比換算為施工配合比為：3.5施工常用配合比C25～C30強(qiáng)度等級(jí)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重晶石混凝土澆搗、養(yǎng)護(hù)1、重晶石混凝土拌制重晶石混凝土應(yīng)嚴(yán)格按照試驗(yàn)級(jí)配拌制，可采用現(xiàn)場(chǎng)加工或商品混凝土廠加工的方法拌制，現(xiàn)場(chǎng)加工由于器皿限制，級(jí)配較難控制，建議商品混凝土廠家加工，可較準(zhǔn)確控制混凝土級(jí)配，保證重晶石混凝土質(zhì)量。2、重晶石混凝土泵送、澆搗重晶石比重大，容易導(dǎo)致混凝土離析，因此混凝土泵送距離不易過(guò)長(zhǎng)，容易導(dǎo)致泵管堵塞，需盡量就近布置。混凝土澆搗前應(yīng)做好應(yīng)急措施，準(zhǔn)備好備用泵車、泵管等設(shè)施，避免由于泵送堵管、泵車故障導(dǎo)致混凝土泵送不及時(shí)產(chǎn)生冷縫等質(zhì)量問(wèn)題。開(kāi)始澆筑砼時(shí)，應(yīng)先澆水濕潤(rùn)模板和底部處理過(guò)的節(jié)點(diǎn)砼，并填以5~10cm厚與砼內(nèi)砂漿成分相同的水泥砂漿，墻板豎向結(jié)構(gòu)應(yīng)采用串筒導(dǎo)送砼。為保證混凝土結(jié)構(gòu)的整體性，混凝土應(yīng)連續(xù)澆筑，要求在下層混凝土初凝前就被上層混凝土覆蓋并搗實(shí)。根據(jù)重晶石混凝土結(jié)構(gòu)超厚板墻的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用斜面分層澆筑法。斜面分層澆筑，即當(dāng)結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度超過(guò)厚度的三倍時(shí)，可以采用斜面分層澆筑。斜面坡度取決于混凝土的坍落度，混凝土澆筑厚度一般為20-30cm，振搗工作應(yīng)從澆筑層的下端開(kāi)始。重晶石混凝土振搗需均勻，重晶石比重大，較普通石子易下沉，過(guò)度振搗也容易造成混凝土離析。振搗時(shí)間宜為10~30秒，以混凝土開(kāi)始泛漿和不冒氣為準(zhǔn)。振搗時(shí)，快插慢撥，據(jù)點(diǎn)布置要均勻。3、重晶石混凝土養(yǎng)護(hù)混凝土養(yǎng)護(hù)應(yīng)在澆筑完畢后12h內(nèi)進(jìn)行，派專人看護(hù)澆水濕潤(rùn)，頂板可覆蓋保濕材料，墻板采用帶模養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14d。4、重晶石混凝土抗裂措施選用穩(wěn)定性好的大廠水泥，嚴(yán)格控制水灰比，摻加水泥量5%~10%的I級(jí)優(yōu)質(zhì)粉煤灰和高效減水劑，以盡量降低混凝土水化熱。嚴(yán)格控制粗、細(xì)骨料的含泥量，規(guī)定石子、黃砂含泥量均不得大于1%，減少混凝土的干縮。澆筑混凝土?xí)r做好泌水處理，在模板上留出泌水孔，以提高混凝土的質(zhì)量和抗裂性能。加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)。保持砼表面14d濕潤(rùn)，保持內(nèi)外溫差在25℃以內(nèi)。