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摘要：根据设计部门对防辐射混凝土的要求，选择铁矿石作主要集料，并运用集料填充理论适当复合其他优质集料成功配制了大体积防辐射混凝土，并成功运用到医院工程。
关键词：防辐射混凝土；大体积泵送混凝土；铁矿石
1、前言
随着核工业和放射性同位素在工业、农业、医疗卫生和科研实验室方面的广泛应用，出现了保护工作人员不受放射性射线伤害的重要问题。因而对原子射线的防护问题也就成为现代建筑的重要课题之一。传统的防辐射方式是采用铅板、钢板等重金属材料作为挂件，但这种方式设计复杂，造价昂贵，且很难施工。现代混凝土行业不断发展创新，混凝土施工技术亦不断提高，防辐射混凝土也在工程中不断得到运用。
施工中常遇到的射线有α、β、γ射线、中子射线及质子流等。α、β粒子和质子流等粒子厚度很小的防护材料也能完全挡住他们。γ射线、中子流的防护结构要求其密度很大且有很好的均质性，不允许有空洞、裂纹等缺陷。此外还要求混凝土具有相当的结构强度和耐火性。
弋矶山医院肿瘤中心大楼工程依山而建，离子加速器室平面尺寸为19m×12m，标高为4米，底板、顶板、墙板厚度1.3米，属于超厚大体积防辐射混凝土，由于周围建筑物及道路等设施限制，该工程的所有混凝土必须要求泵送，混凝土密度要求大于2800kg/m3。
2、防辐射混凝土原材料选择
2.1、防辐射混凝土集料选择
防辐射混凝土材料可采用重晶石、褐铁矿、赤铁矿、硫铁矿、蛇纹石等。重晶石（BaSO4）比重4300kg/m3~~4700kg/m3，性脆，国内防辐射混凝土多用重晶石作为防辐射用集料，该材料主要产于陕西、湖北、山东等地，由于该材料较脆，从各地取得的原材料多棱角，多针片状，不利于泵送。且该材料热膨胀系数和收缩值较大，对超大体积、要求控制温升的混凝土有出现裂缝的潜在风险。
褐铁矿（2Fe2O3.3H2O）这是含有氢氧化铁的矿石，呈现黄色或棕色、多半是附在其他铁矿之中，密度3200 kg/m3~~4000 kg/m3。赤铁矿（Fe2O3）一种氧化铁矿石，呈暗红色，密度一般为5000 kg/m3~~5300 kg/m3。褐铁矿、赤铁矿等铁矿石也是防辐射混凝土的较好材料，安徽芜湖至南京一带的凹凸山有相当丰富的铁矿资源，是马鞍山钢铁公司的原材料供应基地。也拥有完整的矿石加工设备，所以该工程综合各方面考虑选用了该地区的铁矿石及铁矿砂作为配制混凝土的主要的集料。
考虑到不同工程对防辐射混凝土的设计要求不同，可以采用不同要求的集料来取代矿石、矿砂以得到不同要求的防辐射混凝土，并用于调节防辐射混凝土的和易性及可泵性。该工程采购的铁矿砂经冲洗之后其中对混凝土和易性影响非常大的矿石粉被冲走，余下的矿砂较粗细度模数超过3.5且0.315mm的筛子筛余量非常少，为解决混凝土的和易性、可泵性问题，根据集料相互填充理论，最小孔隙率原理，优选了特殊粒级的细砂作为铁矿砂的补充用砂。使细骨料总体级配更加合理。
2.2、其他原材料选择
水泥：防辐射混凝土可选用重水泥作为胶凝材料，因为该工程由求不太高，所以选择海螺集团白马山水泥厂生产的海螺牌42.5级P.0水泥，该水泥质量稳定、强度高、用量少、收缩小可减少水化热、防止开裂。
掺和料：由于该混凝土有泵送及大体积控制水化热要求，所以还同时选择S95矿粉及二级粉煤灰作为矿物掺和材料，选择合理的搭配不但可以减少用水量，还可降低大体积内部温度，以防温度梯度引起收缩缝。
外加剂：为提高混凝土密度、减少用水量及泵送要求，选用了的高效缓凝减水泵送剂，掺量1.4%，减水率20%，延长混凝土凝结时间，调节混凝土水化热。
3、铁矿石防辐射混凝土的配合比优选
防辐射混凝土密度超大，其防御粒子穿透的能力越好，所以首先必须满足密度要求，再考虑强度、可泵性、控制温升的要求，综合其他成功的经验确定混凝土坍落度为140mm±20mm。经过反复试配不断调整，确定混凝土配合比见（表一）。
表一 加速器机房BC30-140-GD31.5P.0 防辐射混凝土配合比（kg/m3）
4、混凝土的生产及质量控制
防辐射混凝土生产不全同于普通混凝土生产控制，因该混凝土的所用原材料的特殊性，要提前备好所有材料，包括特殊粒级的细砂，该配方中所有原材料都不能用其他材料替代。
铁矿石防辐射混凝土因其密度远大于其他混凝土所以不能按其他混凝土同样搅拌。应采用减少搅拌量的方法如1.5m3的搅拌机可搅拌0.8 m3左右，搅拌时间同普通混凝土相同即可，不宜延长。
铁矿石防辐射混凝土中集料的密度远大于其他原材料，根据流变学原理，集料易下沉，混凝土坍落度越大集料下沉越快，所以应极严格控制混凝土坍落度，混凝土出机坍落度应控制在160mm以内。泵送前坍落度必须控制在140mm以内。且施工时振捣时间应尽量短，长时间振动会使混凝土骨料沉降，浆体上浮、离析泌浆。
铁矿石防辐射混凝土泵送时其泵送压力较普通混凝土高应减少泵送速度，调节泵送量，墙板施工时，采用汽车泵悬臂浇筑速度快，应分层浇筑，防止模板变形。大体积铁矿石防辐射混凝土浇筑完成后应严格注意保温、保湿，用薄膜加麻袋养护，控制内外温差不超过25℃。当混凝土终凝后保湿养护不少于14天。
5、混凝土浇筑质量状况
该工程混凝土于分三次浇注完成平均每小时约浇筑30方。混凝土硬化成型之后，外观光洁无蜂窝麻面，无开裂发生，整体一次性验收各项指标合格。经检测各龄期标养强度见（表二）。
表二 加速器机房BC30-140-GD31.5P.0 防辐射混凝土标养强度
6、结论
弋矶山医院离子加速器室铁矿石防辐射混凝土不但有防辐射要求同时还有大体积混凝土及泵送施工的要求，在工程实践中兼顾各方面要求对工程质量进行了全面的严格控制，工程竣工验收各项指标均达到预期效果。设备安装调试结束经卫生部门测试，该混凝土抗辐射性能均满足使用要求。
参考文献
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论文作者:张伟强
论文发表刊物:《基层建设》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/25
标签：混凝土论文; 防辐射论文; 铁矿石论文; 体积论文; 工程论文; 材料论文; 密度论文; 《基层建设》2018年第35期论文;