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摘 要：因医院大型直线加速器室对结构的防辐射性能具有严格要求，施工中往往需要采取特殊处理措施。结合某医院工程，本文分别从防辐射混凝土优化配制工艺、高大模板支撑体系和孔洞预留结构等三方面开展系统研究。研究结果表明，采用配比优化后的重晶石防辐射纤维混凝土，其28d标准抗压强度可达到38.9MPa;当梁侧立杆距梁侧的间距过大时，采用本文加固方法可有效提高支模体系的稳定性;采用迷路式孔洞预留结构，可有效提高薄弱部位的防辐射能力。
关键词：直线加速器 防辐射混凝土 模板 孔洞预留结构
中图分类号：TU755 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2021）04（c）-0043-04
Research on Construction Technology of Radiation-Proof Concrete in Hospital Linear Accelerator Room
WU Wei
（China Railway NO.3 Engineering Group Construction and Installation Engineering Co.， Ltd.， Taiyuan， Shanxi Province， 030006 China）
Abstract： Because of the strict requirements of radiation resistance of the structure in the large linear accelerator room， special measures are often needed in the construction. Combined with a hospital project， this paper studies the optimization of radiation proof concrete preparation technology， high formwork support system and hole reservation structure. The results show that the standard compressive strength of the reinforced concrete with the optimized ratio can reach 38.9mpa for 28d; When the distance between the vertical bar and the side of the beam is too large， the stability of the formwork supporting system can be improved by using the reinforcement method in this paper; The labyrinth hole reservation structure can effectively improve the radiation resistance of the weak parts.
Key Words： Linear accelerator; Radiation-proof concrete; Formwork; Hole reservation structure
为了防止辐射泄露对周边环境造成危害，医院、核电站等建筑物对结构防辐射性具有严格要求。作为良好的防辐射材料，防辐射混凝土的配制工艺和施工技术一直备受关注，比如不同骨料（重晶石、铅锌尾矿等）的防辐射混凝土配制及其屏蔽性能研究[1-6]。同时，考虑防辐射混凝土的密度较大，其支模体系稳定性要求比普通混凝土更严格[7]。此外，对于穿墙结构、特殊拐角等薄弱部位，需要考虑如何提高其防辐射性能[8-10]。
结合某医院直线加速器室工程，本文分别从防辐射混凝土优化配制工艺、高大模板支撑体系和孔洞预留结构等三方面开展系统研究，以期可以有效保障建筑结构的整体防辐射能力，为今后类似工程提供经验借鉴。
1 工程概况
朔州市大医院建设工程位于长宁街以南，其中门诊综合楼直线加速器建筑面积578.67m?，建筑高度6.3m，采用平板式筏板基础。图1和图2分别为该直线加速度器室的墙体平面示意图和效果图。
2 防辐射混凝土配合比优化设计
对于直线加速度器结构，由于特殊要求，往往采用容重较大，对γ射线、X射线或中子辐射具有屏蔽能力，不易被放射线穿透的防辐射混凝土。本工程采用设计强度等级为C30、表观密度不低于3200kg/m3的重晶石防辐射纤维混凝土，主要原材料包括水泥、矿渣微粉、Ⅱ级粉煤灰混合构成的双掺合料、缓凝高效减水剂、粒径5～20mm的重晶石粗骨料、粒径0.1～5mm的重晶石砂细骨料、高性能聚丙烯纤维。
由于防辐射混凝土的屏蔽效果与其密度有关，在配合比設计时应充分考虑混凝土的表观密度和密实程度。本工程采用表1所列的材料用量作为每立方米防辐射混凝土的基准配比，并在保持用水量不变的基础上调整水灰比和砂率，从而改变防辐射混凝土容重和强度特性。如表2所示，通过多次试配以及标准强度试验检测后，结果表明，采用重晶石防辐射纤维混凝土，其和易性、强度和容重等指标均满足设计要求。
3 防辐射混凝土支模关键技术
由于防辐射混凝土的密度、结构厚度比普通混凝土大，其模板工程往往为高大模板。本工程采用组合式双层胶合模板和承插型盘扣式钢管支撑体系，经强度、挠度和整体稳定性验算，该支模体系具有足够的承载能力、刚度和稳定性。表3为新浇混凝土板板厚为2600mm时的盘扣式钢管支撑体系参数。 由于直线加速度期器的特殊构造，在支模施工时经常遇到特殊情况，比如梁侧立杆距梁侧的间距过大情况。如图3所示，加固方法可分为两类情况：当梁高较小时，采用在梁底支模架的木方主楞上增设方木立柱的方法，同时将方木立杆的上中下部位与梁底木方主楞和板底木方次楞通过钉子和木条固定;相反，当梁高较大时，采用在梁侧板边增设钢管立杆+U型顶托的方法，其中钢管立杆的底端与梁底型钢主楞的连接方式可选择直接焊接或套接小号接头钢管的形式。
4 迷路式孔洞预留结构
本工程对于结构的防辐射性能要求较高，然而施工过程中不可避免存在穿墙套管、结构预留孔洞等薄弱部位，因此需要对其采取特殊的处理措施。考虑到射线的直线传播特性，本工程采用了如图4所示的几种迷路式孔洞预留结构，以增强结构的整体防辐射能力。其中，预留孔洞整体呈现折线形式，采用厚钢板焊成的套管预先埋入混凝土中。最后采用灌入密度更大的防辐射材料来密封预留孔洞，弥补因穿墙孔洞减弱防护层有效厚度而对防辐射性能的影响。
5 结语
结合某医院直线加速器室工程，本文分别从防辐射混凝土优化配制工艺、支撑体系和孔洞预留结构等三方面开展研究，采用配比优化后的重晶石防辐射纤维混凝土，在满足表观密度的基础上可有效提高其抗压强度;当梁侧立杆距梁侧的间距过大时，采用增设方木立柱或钢管立杆+U型顶托的方法，可有效提高支模体系的稳定性;采用3种不同形式的迷路式孔洞预留结构，可有效提高薄弱部位的防辐射能力。
参考文献
[1] Wang J， Li G， D Meng. Evaluation of the performance of peridotite aggregates for radiation shielding concrete[J].Annals of Nuclear Energy， 2014， 71：436-439.
[2] Kubissa W， Glinicki M A. Influence of internal relative humidity and mix design of radiation shielding concrete on air permeability index[J]. Construction and Building Materials， 2017， 147（30）：352-361.
[3] 郭文强，石建军，曾帅，等.不同骨料防辐射混凝土屏蔽性能试验[J].混凝土，2016（8）：84-86.
[4] 佘子盈.重晶石防辐射混凝土设计及性能研究[J].混凝土，2013（1）：156-158.
[5] 吴庆文，陈西子，陈艳蕾，等.铅锌尾矿制备防辐射混凝土的实验研究[J].陶瓷学报，2018，39（6）：769-775.
[6] 权伟博，麻鹏飞.大体积防辐射混凝土的试验研究及工程应用[J].新型建筑材料，2019，46（1）：29-32，61.
[7] 林世嘉.防辐射混凝土结构中的模板加固技术分析[J].江西建材，2021（3）：204-205.
[8] 陸军.大截面防辐射钢筋混凝土结构施工[J].科技创新导报，2008（23）：97-98.
[9] 周晓东.大体积防辐射混凝土工程施工技术[J].建筑，2019（14）：76-77.
[10] 高斌，粟顺发，李在林.某核电站工程防辐射混凝土施工技术[J].施工技术，2013，42（4）：28-30，63.
关键词：直线加速器 防辐射混凝土 模板 孔洞预留结构
中图分类号：TU755 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2021）04（c）-0043-04
Research on Construction Technology of Radiation-Proof Concrete in Hospital Linear Accelerator Room
WU Wei
（China Railway NO.3 Engineering Group Construction and Installation Engineering Co.， Ltd.， Taiyuan， Shanxi Province， 030006 China）
Abstract： Because of the strict requirements of radiation resistance of the structure in the large linear accelerator room， special measures are often needed in the construction. Combined with a hospital project， this paper studies the optimization of radiation proof concrete preparation technology， high formwork support system and hole reservation structure. The results show that the standard compressive strength of the reinforced concrete with the optimized ratio can reach 38.9mpa for 28d; When the distance between the vertical bar and the side of the beam is too large， the stability of the formwork supporting system can be improved by using the reinforcement method in this paper; The labyrinth hole reservation structure can effectively improve the radiation resistance of the weak parts.
Key Words： Linear accelerator; Radiation-proof concrete; Formwork; Hole reservation structure
为了防止辐射泄露对周边环境造成危害，医院、核电站等建筑物对结构防辐射性具有严格要求。作为良好的防辐射材料，防辐射混凝土的配制工艺和施工技术一直备受关注，比如不同骨料（重晶石、铅锌尾矿等）的防辐射混凝土配制及其屏蔽性能研究[1-6]。同时，考虑防辐射混凝土的密度较大，其支模体系稳定性要求比普通混凝土更严格[7]。此外，对于穿墙结构、特殊拐角等薄弱部位，需要考虑如何提高其防辐射性能[8-10]。
结合某医院直线加速器室工程，本文分别从防辐射混凝土优化配制工艺、高大模板支撑体系和孔洞预留结构等三方面开展系统研究，以期可以有效保障建筑结构的整体防辐射能力，为今后类似工程提供经验借鉴。
1 工程概况
朔州市大医院建设工程位于长宁街以南，其中门诊综合楼直线加速器建筑面积578.67m?，建筑高度6.3m，采用平板式筏板基础。图1和图2分别为该直线加速度器室的墙体平面示意图和效果图。
2 防辐射混凝土配合比优化设计
对于直线加速度器结构，由于特殊要求，往往采用容重较大，对γ射线、X射线或中子辐射具有屏蔽能力，不易被放射线穿透的防辐射混凝土。本工程采用设计强度等级为C30、表观密度不低于3200kg/m3的重晶石防辐射纤维混凝土，主要原材料包括水泥、矿渣微粉、Ⅱ级粉煤灰混合构成的双掺合料、缓凝高效减水剂、粒径5～20mm的重晶石粗骨料、粒径0.1～5mm的重晶石砂细骨料、高性能聚丙烯纤维。
由于防辐射混凝土的屏蔽效果与其密度有关，在配合比設计时应充分考虑混凝土的表观密度和密实程度。本工程采用表1所列的材料用量作为每立方米防辐射混凝土的基准配比，并在保持用水量不变的基础上调整水灰比和砂率，从而改变防辐射混凝土容重和强度特性。如表2所示，通过多次试配以及标准强度试验检测后，结果表明，采用重晶石防辐射纤维混凝土，其和易性、强度和容重等指标均满足设计要求。
3 防辐射混凝土支模关键技术
由于防辐射混凝土的密度、结构厚度比普通混凝土大，其模板工程往往为高大模板。本工程采用组合式双层胶合模板和承插型盘扣式钢管支撑体系，经强度、挠度和整体稳定性验算，该支模体系具有足够的承载能力、刚度和稳定性。表3为新浇混凝土板板厚为2600mm时的盘扣式钢管支撑体系参数。 由于直线加速度期器的特殊构造，在支模施工时经常遇到特殊情况，比如梁侧立杆距梁侧的间距过大情况。如图3所示，加固方法可分为两类情况：当梁高较小时，采用在梁底支模架的木方主楞上增设方木立柱的方法，同时将方木立杆的上中下部位与梁底木方主楞和板底木方次楞通过钉子和木条固定;相反，当梁高较大时，采用在梁侧板边增设钢管立杆+U型顶托的方法，其中钢管立杆的底端与梁底型钢主楞的连接方式可选择直接焊接或套接小号接头钢管的形式。
4 迷路式孔洞预留结构
本工程对于结构的防辐射性能要求较高，然而施工过程中不可避免存在穿墙套管、结构预留孔洞等薄弱部位，因此需要对其采取特殊的处理措施。考虑到射线的直线传播特性，本工程采用了如图4所示的几种迷路式孔洞预留结构，以增强结构的整体防辐射能力。其中，预留孔洞整体呈现折线形式，采用厚钢板焊成的套管预先埋入混凝土中。最后采用灌入密度更大的防辐射材料来密封预留孔洞，弥补因穿墙孔洞减弱防护层有效厚度而对防辐射性能的影响。
5 结语
结合某医院直线加速器室工程，本文分别从防辐射混凝土优化配制工艺、支撑体系和孔洞预留结构等三方面开展研究，采用配比优化后的重晶石防辐射纤维混凝土，在满足表观密度的基础上可有效提高其抗压强度;当梁侧立杆距梁侧的间距过大时，采用增设方木立柱或钢管立杆+U型顶托的方法，可有效提高支模体系的稳定性;采用3种不同形式的迷路式孔洞预留结构，可有效提高薄弱部位的防辐射能力。
参考文献
[1] Wang J， Li G， D Meng. Evaluation of the performance of peridotite aggregates for radiation shielding concrete[J].Annals of Nuclear Energy， 2014， 71：436-439.
[2] Kubissa W， Glinicki M A. Influence of internal relative humidity and mix design of radiation shielding concrete on air permeability index[J]. Construction and Building Materials， 2017， 147（30）：352-361.
[3] 郭文强，石建军，曾帅，等.不同骨料防辐射混凝土屏蔽性能试验[J].混凝土，2016（8）：84-86.
[4] 佘子盈.重晶石防辐射混凝土设计及性能研究[J].混凝土，2013（1）：156-158.
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[6] 权伟博，麻鹏飞.大体积防辐射混凝土的试验研究及工程应用[J].新型建筑材料，2019，46（1）：29-32，61.
[7] 林世嘉.防辐射混凝土结构中的模板加固技术分析[J].江西建材，2021（3）：204-205.
[8] 陸军.大截面防辐射钢筋混凝土结构施工[J].科技创新导报，2008（23）：97-98.
[9] 周晓东.大体积防辐射混凝土工程施工技术[J].建筑，2019（14）：76-77.
[10] 高斌，粟顺发，李在林.某核电站工程防辐射混凝土施工技术[J].施工技术，2013，42（4）：28-30，63.