直线加速器机房混凝土浇筑裂缝原因及对策

殷 生 楠

(泰州市中医院，江苏 泰州 225300)

本文以泰州市中医院放疗中心工程项目实例为背景，简要分析直线加速器机房大体积混凝土浇筑裂缝产生原因及其应对措施。该项目位于泰州市济川东路86号，市中医院新院区东侧，总建筑面积3 500 m2，设计两个直线加速器机房，机房总面积约370 m2，墙体厚度1.7 m,顶板厚度1.8 m，属高支模和厚大体积混凝土。安装了美国瓦里安Trilogy直线加速器，该设备为国际上最先进的放疗设备，其工作原理是通过高精度和高稳定的射线照射肿瘤细胞，能量局部集中释放以达到瞬间杀死肿瘤细胞的目的，能够为肿瘤患者提供全身各部位的精确治疗。但因直线加速器在运时会产生强大射线，为控制其造成的辐射不外泄，仪器所在房间的顶板、四壁均采用钢筋混凝土现浇，且绝不允许出现裂缝。现据加速机房工作环境的特殊性，结合我院工程实例，就大体积混凝土浇筑裂缝产生的原因及其应对措施做简要介绍，以供同行参考。

1 混凝土浇筑裂缝产生的原因

1.1 混凝土中水泥水化热因素

众所周知，混凝土在浇筑后，在凝固过程中会释放水化热，根据水泥品种不同，释放的水化热大小不等。本工程采用的是矿渣水泥，其放出的热量为500 kJ/kg左右，本工程水泥用量为270 kg/m3，由此可以得出其释放出的水化热为每立方米135 000 kJ。对直线加速器机房这样的大体积混凝土浇筑项目，如此大量水化热的集中释放，会因混凝土内部和表面的散热条件不同，导致混凝土内部温度升高(一般达70 ℃，有时更高)，形成较大的温度梯度，当混凝土表面的拉应力超过一定极限时，就会导致裂缝产生[1]。这就是水化热会导致大体积混凝土裂缝的原因。

1.2 混凝土浇筑过程中外界温湿度因素

外界温度直接影响混凝土浇筑入模温度，间接影响到混凝土内部温度；同时，如果混凝土养护过程中外界温度下降过快，会导致内外温差增大，增大温度的应力，当这种温度应力达到一定极限时，会引起混凝土开裂。另外外界的湿度变化对混凝土裂缝的产生也有较大关联，当湿度较低时，会引起混凝土表面加速干缩，从而导致裂缝产生。

1.3 其他因素

除上述导致大体积混凝土裂缝的常见因素外，其他导致大体积混凝土裂缝的因素还有干硬时收缩、沉降因素、荷载因素等。混凝土收缩是混凝土硬结时体积减小的自发变形现象，这种自发变形，在受到支撑条件、钢筋等外部约束时，产生拉应力，导致混凝土开裂。引起混凝土收缩裂缝的原因主要分为：塑性收缩、干燥收缩和温度收缩。

建筑物在施工过程中随着上部荷载的不断加大，基础会出现不均匀下沉，导致混凝土产生沉降裂缝，且此裂缝会随着基础的逐步沉降不断增大，直至沉降稳定后，此裂缝才保持稳定[2]。建筑物超荷载使用或过早增加荷载是导致荷载裂缝的原因。

2 控制混凝土浇筑裂缝的对策

2.1 控制水化热

通过对水化热会导致大体积混凝土裂缝的原因分析，我们可以知道，要防止水化热产生的裂缝，主要措施在于选择对应的水泥品种和控制混凝土浇筑过程中的内外温差。针对此因素，常规解决办法是选用低水化热的水泥，如矿渣水泥、火山灰水泥，尽量避免使用硅酸盐水泥；选择合理配合比，降低水泥用量；合理使用减水剂，降低水泥用量。我单位在放疗中心机房大体积混凝土浇筑时采用了如下施工措施：

混凝土采用搅拌站供应的商品混凝土，现场查看搅拌站生产场地和相关质量控制措施，要求混凝土搅拌站根据我院提出的技术要求，选用标号为425号矿渣水泥以降低水泥自身原因产生的水化热；粗骨料选用粒径5 mm～40 mm的自然联续级配石子(搅拌前进行冲洗，保证含泥量在1%以内)，细骨料选用的粗砂(粒径2.6 mm～3.4 mm)，通过调整合理的配合比，降低大体积混凝土的表面积和空隙率,减少其水泥用量,从而达到降低水化热的目的；采用粉煤灰(质量标准Ⅱ级)，用量约为水泥用量的15%(本工程水泥用量为270 kg/m3，粉煤灰用量为40 kg/m3)作为减水剂，替代部分水泥，不仅减少了水泥用量，降低了水化热，同时改善了混凝土的和易性和可泵性[3]，有效控制裂缝。在施工前一个月提前做好混凝土试配，和易性满足施工要求，制备标准养护试块，按标准养护，送检试块满足设计的强度等级。

2.2 控制温湿度变化

根据混凝土浇筑时的温湿度情况，控制混凝土入模温度，加强养护。本项目是在冬季施工，室外环境温度较低，为防治混凝土内外温差过大，在浇筑完成后表面立即采用薄膜覆盖，薄膜上再增加草帘，同时使用太阳灯进行保温养护。如果在高温季节浇筑，应尽量安排在温度低的时候浇筑，以降低入模的温度，使用二次振捣技术。采用预制冷却循环水管的办法，强制水循环冷却，降低混凝土内部温度。养护过程中加强测温，安排专人每隔4 h对混凝土里、表温度监测一次，做好登记。当里、表温差大于25 ℃时及时报告，及时启动循环泵，加强水循环，降低混凝土内部温度，同时采取保温措施，保证混凝土外部温度，防止内外温差过大。使混凝土平稳缓慢降温，延缓收缩进程，降低约束应力，从而提高结构抗拉能力[4]，有效控制裂缝。

加强养护，控制混凝土表面湿度，湿润的环境可防止混凝土表面脱水，从而减少混凝土因收缩产生的裂缝[5]。混凝土宜采取长时间养护，养护周期不低于14 d,顶板顶部可沿四周砌砖墙蓄水养护，一般蓄200 mm左右深度，底部对模版浇水，墙面外挂麻布，连续浇水保湿。

2.3 其他措施

在施工过程中，针对不同的收缩原因，我们采取了不同措施：1)针对塑性收缩，会同设计院共同探讨，在两个直线加速器机房中间设计后浇带，待主体混凝土养护完成后采用微膨胀混凝土进行浇筑；2)针对干燥收缩，采用顶部蓄水和墙壁喷水养护；3)针对温度收缩，采用覆盖保温加太阳灯照射保温措施。针对荷载、沉降等可能导致裂缝的因素，我院通过合理设置后浇带，待养护和沉降均完成后进行浇筑，进行了有效的化解。

对大体积混凝土浇筑工程而言，合理的施工段的划分及浇筑顺序，也是有效解决裂缝的重要措施之一，本工程为辐射防护墙体，原则上应尽量减少施工缝的设置，但因混凝土浇筑量大，经与设计工程师反复协商商议，预留施工缝留置:1)墙面设在地板以上30 cm处，提前预制止水钢板与上部混凝土有效连接；2)顶板顺着次梁方向浇筑，留置在次梁跨中1/3处。

3 结语

以上是结合我院直线加速器机房施工工程实例，我们根据大体积混凝土的性质，对浇筑裂缝的原因进行综合分析，通过选择合适的水泥品种、优化配合比、掺加减水剂、加强保温保湿措施、合理设置后浇带等一系列措施[6]，有效控制了直线加速器机房大体积混凝土裂缝的产生，确保了混凝土浇筑的质量。

本工程施工结束后，经具有资质的检测机构对工程进行放射诊疗综合性能检测，一次性检测合格，顺利取得放疗许可证并投入使用。