医疗建筑中重晶石应用分析

建筑技术开发Building Technology Development建筑结构Building Structure第46卷第13期2019年7月医疗建筑中重晶石应用分析李洁(中国中元国际工程有限公司，北京 1000)［摘 要］某西北省级医院二期工程总建筑面积17.30万mF地上均釆用现浇钢筋混凝土框架-剪力墙结构，基础釆用筏板基 础。介绍了某医院直线加速器机房釆用重晶石混凝土的应用实例，对重晶石混凝土工艺原理、原材料选择、配合比设计、施工 技术措施等方面进行了论述，较好地解决了防辐射大混凝土施工的问题，可为后续医疗建筑中的重晶石混凝土应用提供一定的 借鉴作用。［关键词］重聶石混凝土；防辐射；医疗建筑［中图分类号］TU528 ［文献标志码】B ［文章编号］1001-523X (2019) 13-0003-02Application and Analysis of Barite Concrete inMedical BuildingsLi Jie［Abstract ］ The second-phase project of a northwest provincial hospital has a total construction area of 173 000 m2. The cast-in- place reinforced concrete frame-shear wall structure is used on the ground, and the foundation is based on the raft foundation. This paper introduces the application of the barite concrete in a medical linear accelerator project. It illustrates the technology principles of barite concrete, selection of materials, control of mixture ratio and construction technology and measures. The application solves the problem of construction of massive, anti-radioactive heavy concrete.［Keywords ］ barite concrete ； radiation protection ； medical building1工程概况某西北省级医院二期工程总建筑面积17.30万n?,共有A、 B两栋高层楼房。A座高层建筑地上25层，结构高度99.55m, 主要功能包括病房、手术室等。B座高层建筑地上17层（不 含设备夹层），结构高度为68.20m,主要建筑功能包括门诊 科室、病房等。地下均为3层，且连为整体，平时主要建筑功 能包括医技科室、各类库房、设备用房、汽车库等。地上均 釆用现浇钢筋混凝土框架-剪力墙结构，基础釆用筏板基础。 其中地下3层西北角为放疗中心，共有2间直线加速器室，其 中每间直线极速器室的平面净尺寸为6.3mx7.6m,釆用C35 防水混凝土，设计抗渗等级为P10.2防辐射方案选择医院直线加速器等设备在运行过程中会产生穿透能力极 强的丫射线和中子流，需要釆取有效的屏蔽辐射措施以免对人 体产生伤害。现有的防辐射材料有铅板、钢板、水和混凝土 等。其中防辐射混凝土对y射线和中子射线均有较好的屏蔽效 果，材料来源也广泛，便于施工，成本较传统的铅、铁等防 辐射材料低得多，是现今最经济的方法。防辐射混凝土所用收稿日期：2019-03-12的骨料包含重晶石（BaSOJ、赤铁矿（FezOs）、磁铁矿（Fe3O4） 和废铁块等。由于该工程为医院二期工程，四周均为院内现有建筑，用 地面积非常有限，建筑平面布置紧凑。放疗中心与其他科室 相连，建筑标高相同，且直线加速器室的上方为衰变池和地 下汽车坡道板。由于上述原因，地下3层直线加速器室的建筑 层高受限为6m, —般普通混凝土顶板的厚度需要3m才能达 到防辐射的要求，但是这样会影响放疗机房的净高，因此必 须釆用高密度的防辐射混凝土或者釆用普通混凝土加铅板或 钢板。当地卫生部门专家协同设计单位共同商讨，二者的防 辐射性能都可以满足要求，铅板及钢板与普通混凝土板的组 合不会影响净高，但造价较高；防辐射混凝土经济性好，施 工难度相对小。通过方案比选，最终直线加速器室顶板局部- 机房设备靶点正上方釆用了重晶石防辐射混凝土作为防护材 料，厚度2500mm,宽度4400mm范围内釆用该高密度混凝土， 顶板其他区域和机房侧墙、底板仍采用普通C35混凝土加厚 方法。顶板其他区域厚« 1 800mm :侧墙厚度为1900mm, 3000 mm。3重晶石混凝土施工工艺3.1工艺原理重晶石混凝土采用重晶石碎石为粗骨料，重晶石砂为细 骨料，粒径5~30mm,同时加入胶凝材料水泥，再掺入水和外

作者简介：李洁（1984-）,女，江西吉安人，工程师，主要研究方向为

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• 3 •第46卷第13期2019年7月建筑结构Building Structure建筑技术开发Building Technology Development加剂，按照一定的配合比搅拌形成防辐射混凝土。一般重晶 石表观密度为4 300~4700kg/m3,不含放射性物质，对射线有 较强的吸收、阻隔作用，骨料和水泥与水作用后，生产大量 的结合水，其中的氢元素能有效防护中子流。重晶石混凝土 与钢筋浇筑成型后，粘结力使二者融为一体成为钢筋混凝土 结构，不但能承受外力，更能抵御射线的辐射。即釆取有效措施，控制温差在2(TC之内。养护完成后，用重 晶石混凝土将预留的测温孔进行封堵。大体积混凝土用棉被 覆盖保温保湿养护。先盖1层纤维膜封闭起来，外层再覆盖 1层棉被，再用1层纤维膜封闭，棉被保持湿润，不能在混凝 土上用洒冷水的方式降温。当混凝土内部与环境温差接近内 部与表面温差控制值时，可全部撤掉保温层，再正常洒水养 护 14d。4.4支模安排(1) 模板施工之前应制订施工流程和方案，划分好流水 段和不同施工区域，施工顺序和总平面布置应尽量合理，尤 其对操作人员班组应进行技术交底。模板搭设完成后必须仔 细核对图纸尺寸，核实各个专业预埋管线和洞口，査看模板 接缝是否严密，严防出现混凝土漏浆的情况。(2) 直线加速器对于肿瘤等恶性病症有良好的疗效，但 是其产生的辐射量较大，如果防护措施不到位，对于工作的 医护人员会产生身体的伤害。因此在支模板时就应按照设备 图纸预留好放疗用房的各种线路和管道，不能施工后开洞， 也不应在射线辐射到的区域留置施工缝，这样才能避免射线 的泄露。此外还应防止出现由于大体积混凝土浇筑时产生的 大量水化热导致的裂缝。此工程侧壁和顶板连续浇筑混凝土， 不留水平和竖向施工缝。4.5混凝土浇筑(1) 重晶石混凝土一般釆用泵送的方式进行浇筑。鉴于 重晶石混凝土泵送较为困难，现场应根据情况进行泵送试验， 成功后再组织浇筑。混凝土泵车输送导管距离地面的高度不 大于2m,防止混凝土产生离析。(2) 为混凝土能振捣密实，采取分层下料和浇筑，每层 浇筑厚度控制在400mm,在下层混凝土初凝前必须进行上层 混凝土的浇筑。(3) 顶板重晶石混凝土带两侧设置钢丝网，保证重晶石 混凝土和普通混凝土同时分层浇筑。混凝土振捣使用功率较 低的30mm直径的振捣棒，插入下层中50-100mm,振捣时间 控制在1315s之内，防止漏振和欠振。5结束语3.2原材料选用重晶石碎石、重晶石砂：表观密度要求在4100kg/m3以上， 其中BaSO4含量不低90%。本工程粗细骨料均采用陕西秦岭 产的重晶石及重金石砂，二者表观密度均大于4300kg/m3,粒 径5~30mm。由于重晶石混凝土质脆，存在解理，容易破碎， 其强度可能低于混凝土强度。表观密度越高的重晶石，越容 易破碎，其强度越低。水泥：一般釆用密度较大、低水化热、富余强度较高的 硅酸盐水泥或者钗水泥、總水泥。本工程釆用同一厂家生产 的P O42.5普通硅酸盐水泥，尽量降低水化热，减小内外温差， 以防出现温度裂缝。外加剂：选用减水率高、流动性好、强度增长快的高效 减水剂掺入混凝土内，可以减少用水量，提高坍落度，改善 工作性。降低了水灰比，延缓了水化热释放的速率，推迟了 温度最高峰的出现时间。另外也掺加了 UEA-E膨胀剂，使混 凝土得到收缩性补偿，减少收缩应力。4重晶石混凝土施工及技术措施4.1重晶石加工与运输(1) 因为重晶石质脆，非常容易碎成粉末，要加工出级 配好、形状好的粗细骨料比较困难。重晶石混凝土受坍落度 的影响比普通混凝土高，坍落度太大会造成离析，坍落度小 了会造成混凝土流动性不佳、泵送困难。一般混凝土的坍落 度控制在160-180mm为宜。(2) 此外，在设计配合比时还应适当考虑混凝土运输途 中重晶石碎成粉末而导致的坍落度损失。必须严格控制重晶 石混凝土的搅拌时间和搅拌速度，必须釆用专车进行混凝土 运输供应，运输途中应低速搅拌，防止混凝土离析。每车的 装载运输量应当减小，约为普通混凝土的60%~65%,但应加 快供应速度，以保证施工的连续顺畅。(3) 由于本工程施工场地受限，混凝土浇筑量大，需要 提前与建设单位沟通，保持院内运输混凝土车辆的交通顺畅， 保证混凝土的运输能力和连续浇筑。4.2温度与变形控制(1) 该工程直线加速器室结构构件截面较大，属于大体 积混凝土范畴。设计要求混凝土骨料中石子抗压强度应大于 150N/mm2,膨胀系数小于10\"0“/匸，针片状小于10%,含 砂子含泥量小于2%。混凝土应分层浇筑、分层振捣密实，混 凝土干密度应不小于2.40g/cm\\混凝土浇筑体的里表温差不 宜大于25P,降温速率不宜大于2.0r /d ；浇筑体表面与大气 温差不宜大于20X2.在大体积混凝土浇筑过程中，应釆取措 施防止受力钢筋、定位筋、预埋件等移位和变形，并及时清 除混凝土表面的泌水。(2) 由于施工时正值天气寒冷的冬季，环境温度很低， 当气温位于09以下时，水泥基本停止水化反应。混凝土在浇 筑后3d会达到水化热峰值，温度会在70Q左右，与大气温差 需要减少50X2,更有必要重复多次进行混凝土保温保湿工作， 仔细记录温差。4.3裂缝控制现场应当采用保温保湿养护措施控制混凝土因为水化热 产生的裂缝，本工程在混凝土浇筑12h内进行覆盖养护，釆 用在混凝土结构表面、内部和下表面预埋测温探头的办法， 用温度计测量，在升温保持阶段，2~3h测温1次，在温度下 降阶段，4~8h测温1次，监测升温情况和温差。发现温差立

由于医院的直线加速器室对防辐射要求很高，重晶石混 凝土由于其特有的性质，施工都存在一定的技术难度。在建设、 设计、施工和监理单位的共同努力下，制订了详细周密的施 工计划安排，提前准备了各种应对措施，严格把控施工流程。 经当地卫生部门检测后，拆模后的重晶石混凝土的表观密度 和防护结构构件的厚度均符合相关要求，结构没有出现裂缝， 顺利通过了防辐射专项检测。参考文献[1] 陈清己•重晶石防辐射混凝土配合比设计及其性能研究[D].长沙：中南

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