临淄区医疗中心直线加速器工程大体积混凝土配制与施工

齐文章，刘英伟，孙加磊，侯桂花，刘云涛

（1. 淄博市市立医院，山东 淄博 255400 2. 淄博德丰混凝土有限公司，山东 淄博 255400）

1 工程概况

临淄区医疗中心（临淄区人民医院新院区）一期工程，位于淄博市临淄区，齐兴路以北，淄河西路以西。包括门诊楼、病房楼、传染楼、地下车库等，总建筑面积 233446m2。其中门诊楼地下一层，地上五层，结构形式为钢筋混凝土框架剪力墙结构，建筑高度25.35m，工程混凝土使用年限 50 年。本直线加速器工程位于该门诊楼的地下部分。

注：加速器是一种是带电粒子增加速度或动能的装置，用于放射医学。而直线加速器通常是指利用高频电磁场进行加速，同时被加速粒子的运动轨迹为直线的加速器。

本工程的直线加速器有三个独立单元，要求每个单元的墙体、顶板及梁都能屏蔽射线，即达到防辐射要求。防辐射可以用铅板，可以用硫酸钡做骨料的重晶石混凝土，也可以用加大混凝土厚度的方法实现防辐射。本工程采用加大混凝土厚度的方法屏蔽辐射。该加速器单元高度 7.5m，梁板厚 1.7m，墙体厚度有 1.0m、1.55m、1.7m，最厚的墙达到 3.0m 厚。混凝土强度等级C35，按设计没有后浇带。总浇筑量约 2500m3，2 台汽车泵泵送混凝土施工。

2 工程技术控制要点

本工程墙体、顶板和梁厚度超厚，不同于以往的大体积筏板基础是一种水平结构，本工程是高度 7.5m 的竖向结构，温度裂缝更难控制。而且，甲方和施工方担心用冷却水管给混凝土内部通冷水，内部温差过大，对控制温度裂缝不利，所以，该加速器工程不用冷却水管。这样，通过配合比控制混凝土水化热的任务就加大了。同时，浇筑后混凝土的温湿度养护和温控措施也极为关键。这是该项目混凝土技术的难点、关键点。另外，该工程模板属于高大模板支撑体系，若混凝土坍落度大、流动性好，对侧模支撑造成过大压力；若混凝土坍落度小、流动性差，墙体钢筋又很密，对施工不利。所以恰到好处又稳定的坍落度也是该项目混凝土控制的一个重点。还有，该工程作为浇筑后不允许有射线穿过的结构，必须一次性整体浇筑，绝不允许施工冷缝出现，所以混凝土必须连续充足稳定供应。

3 原材料和混凝土配合比

依据 GB 50496—2018《大体积混凝土施工标准》附录 B 中混凝土绝热温升计算可知，采用矿粉与粉煤灰双掺的水化热调整系数 K=K1+K2-1，无论如何都比单掺大掺量粉煤灰的调整系数高。所以我们放弃了矿粉，选择用大掺量Ⅰ级粉煤灰配比，可以更好地减少水化热，降低绝热温升。

粉煤灰和矿粉的水化热调整系数见表 1。

表1 不同掺量掺合料水化热调整系数

3.1 原材料选择

（1）水泥：采用当地水化热较低、质量稳定的山东华银水泥。28 天抗压强度 51.6MPa，抗折强度8.5MPa，标准稠度用水量 26.8%。3 天水化热 Q3为238kJ/kg，7 天水化热 Q7为 280kJ/kg。

（2）粉煤灰：采用山东聊城电厂Ⅰ级粉煤灰，细度 5.0%，需水量比 93%，烧失量 4.7%，强度活性指数73%。

（3）砂：采用山东蒙阴水发集团砂石厂生产的精品河砂，细度模数 3.0，含泥量 1.5%，级配良好，属于Ⅱ区中砂。

（4）石子：采用山东青州 5～25mm 连续级配碎石，为非碱活性骨料，针片状含量 5%，含泥量 0.5%，表观密度 2700kg/m3。

（5）减水剂：淄博海景建材生产的高性能羧酸减水剂，含固量 25%，减水率 23%。

（6）膨胀纤维抗裂防水剂：为更好地控制裂缝，使用武汉三源特种建材生产的膨胀纤维抗裂防水剂SY-K，掺量 8%，水中 7 天限制膨胀率 0.04%。

3.2 配合比

为控制水化热，避免温度裂缝，该加速器大体积混凝土按 90 天强度验收。经试验验证，所选用的 C35 混凝土配合比见表 2。

表2 混凝土配合比 kg/m3

3.3 混凝土抗压强度检测

在混凝土浇筑全过程中取样 15 批次。经抗压检测各龄期所有批次平均强度见表 3。满足该工程设计强度要求。

表3 混凝土抗压强度

4 绝热温升计算

4.1 水泥水化热 Q0

4.2 胶凝材料水化热总量 Q

粉煤灰掺量 35%，水化热调整系数 K=0.875（插入法求得），则

4.3 C35 混凝土绝热温升

胶凝材料用量 W=370kg/m3，混凝土比热容 C 取0.96kJ/(kg·℃)，混凝土质量密度 ρ=2400kg/m3。

则绝热温升为：

T＜50℃，满足 GB 50496—2018《大体积混凝土施工标准》要求。

除绝热温升外，还需要计算每天的温升值，以指导施工后混凝土的养护和温度控制措施。

本工程采用普通硅酸盐水泥，修正系数 λ=0.88，等效硅酸盐水泥用量 We=λWC=0.88×240=211.2(kg)

加速器混凝土浇筑时间是在冬季，气温较低（2～10℃），但还不需要使用防冻剂。混凝土入模温度经测量为 15℃。

水化热调整系数 K = 0.875，则

由计算可知，温升集中在第 1、第 2、第 3 天，此时应格外加强测温及养护。

5 生产、运输及施工

（1）专用砂、石各 2500 吨，提前备好，单独存放。雾霾预警停产也不怕没原料；水泥、Ⅰ级粉煤灰、外加剂提前满仓，满载的粉料车厂内等待，随用随进。生产设备提前检修、保养。备用一条生产线，保证了混凝土生产连续进行。

（2）所需搅拌车辆及泵车提前保养，并有备用车辆替补，路线提前规划并与交警提前沟通，排除障碍，保证了运输及泵送连续不间断。

（3）安排人员 24 小时现场值班，与中控室及时沟通，保证了混凝土现场坍落度稳定在 (160±20)mm，既满足泵送及施工要求，也未对模板造成过大压力，和易性亦满足工作性能要求。

（4）搅拌车随车携带与配比相同品种外加剂，现场调整坍落度时，搅拌车辆快速搅拌大于 120s。

（5）三天两夜，2500m3混凝土整个浇筑过程未断料、未退料、未堵泵，与施工方配合非常默契。

（6）浇筑顺序由中间向两侧对称扩展，避免对支撑架体产生水平动向荷载。在混凝土浇筑过程中施工方安排了专人监护，加强对支撑体系变形监测。

（7）混凝土浇筑分段分层进行，每层厚度400mm。

（8）为充分散发混凝土的水化热适当延长浇筑时间，在混凝土初凝前形成闭环即可。

（9）为防止混凝土内外温差过大，本工程内墙、外墙、顶板、模板次楞方木之间的缝隙全部采用 80mm厚保温板塞填充实，混凝土表面覆盖薄膜加棉被加毛毡的方式进行保温。

（10）加速器治疗室内由于顶板支撑过于密集，后期人员无法进入，所以将治疗室门口用毛毡封堵，使室内保持较高温度，以降低混凝土表面与大气温差。

6 施工总结

本工程大体积 C35（90 天验收）混凝土满足质量要求，顺利完成浇筑，施工后没有发现可见裂缝，通过了相关部门的质量验收。总结出如下结论：

（1）大体积混凝土施工前应选用水化热低的原材料和配合比，把绝热温升的理论值降到最低。选用大掺量优质粉煤灰是一种较好的方式，对控制温度裂缝有利。

（2）采用从中间向两侧扩展的浇筑顺序，合理稳定的混凝土现场坍落度，可减少对支撑架体产生水平方向动载，保证高大模板支撑体系施工的顺利进行。

（3）对竖向大体积混凝土结构除表面保温保湿覆盖，对内部中空的结构也可用毛毡封堵入口的方法，减少混凝土内外温差，控制裂缝。