防辐射混凝土如何施工

发布时间：2025-10-11

防辐射混凝土（又称屏蔽混凝土）是一种通过添加高密度骨料（如重晶石、铁矿石、铅渣等）提高自身密度，从而有效屏蔽γ射线、X射线等电离辐射的特种混凝土，其施工工艺需围绕“保证密实度、控制裂缝、确保屏蔽连续性”三大核心目标展开，具体流程和要点如下：
一、施工前准备：材料与设备专项要求
防辐射混凝土的性能依赖于材料配比和设备适配性，前期准备需严格把控：
1. 材料准备（核心是“高密度+低孔隙”）
胶凝材料：优先选用42.5级及以上普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥，需保证水泥安定性合格（避免硬化后开裂），严禁使用过期或受潮水泥。
高密度骨料：这是防辐射的关键，常用骨料及要求如下：
重晶石（硫酸钡）：粒径5-31.5mm，堆积密度≥4.0g/cm³，含泥量≤1%，避免杂质降低屏蔽效果；
铁矿石/钢渣：粒径5-25mm，密度≥5.0g/cm³，需提前除锈（防止钢筋锈蚀），并检测放射性（自身需符合无辐射污染标准）；
细骨料：选用重晶石砂（密度≥3.5g/cm³），或石英砂（需搭配高密度粗骨料），含泥量≤3%，避免细骨料过细导致浆体收缩过大。
外加剂：
减水剂：必须使用减水剂（如聚羧酸系），减水率≥20%，降低水胶比（控制在0.4-0.45），减少孔隙率；
膨胀剂：添加适量钙矾石类膨胀剂（掺量3%-5%），补偿混凝土收缩，防止开裂（裂缝会导致辐射泄漏）；
严禁添加引气剂（会引入气泡，降低密度和屏蔽性）。
拌合水：采用饮用水，严禁使用含油、含盐或有杂质的水，避免影响混凝土强度和密实度。
2. 设备准备（适配高密度材料特性）
搅拌机：需使用强制式混凝土搅拌机（容量≥500L），因高密度骨料质量大，自落式搅拌机无法充分搅拌均匀；搅拌前需清理筒内残留的普通混凝土，避免杂质混入。
运输设备：采用混凝土搅拌运输车（罐车转速1-3r/min），运输时间≤30min（防离析），罐车需提前清理，严禁残留积水或普通混凝土。
振捣设备：优先选用高频插入式振捣棒（频率≥10000次/min），搭配平板振捣器（用于平面结构），因防辐射混凝土密实度要求高，需强振捣排除气泡；振捣棒长度需适配结构厚度（如300mm厚墙体需用50型振捣棒）。
检测设备：准备混凝土坍落度筒（检测流动性）、容重仪（检测实际密度，需≥2800kg/m³）、回弹仪（后期检测强度），以及辐射检测仪（施工后抽检屏蔽效果）。
3. 基层与模板准备（确保屏蔽连续性）
基层处理：基层（如地基、旧混凝土面）需平整、坚实，清除浮浆、油污、杂物；若为新旧混凝土结合（如墙体接茬），需提前凿毛（凿毛深度≥5mm），并涂刷界面剂（如水泥净浆+减水剂），增强粘结力（防止接茬处出现缝隙导致辐射泄漏）。
模板要求：
选用钢模板（厚度≥3mm）或竹胶板（厚度≥18mm），模板拼接处需加密封胶条（如泡沫密封条），防止漏浆（漏浆会导致局部密度不足）；
模板支撑需牢固（防辐射混凝土自重较大，如200mm厚重晶石混凝土自重约5.6kN/m²），避免浇筑过程中模板变形；
严禁在模板上预留不必要的孔洞（如临时固定孔），若需预留，后期需用同配比防辐射混凝土封堵密实。
二、核心施工流程：从搅拌到浇筑的关键控制
防辐射混凝土施工需严格“精准搅拌→快速运输→分层振捣→连续浇筑”的流程，每个环节均需规避“离析、气泡、冷缝”三大风险。
1. 混凝土搅拌：保证均匀性与流动性
投料顺序：采用“骨料→水泥→外加剂→水”的顺序，先将粗骨料、细骨料、水泥投入搅拌机干拌30s（使骨料表面裹覆水泥），再加入溶解好的外加剂溶液和水，湿拌2-3min（搅拌时间比普通混凝土长30s，确保高密度骨料均匀分散）。
参数控制：
坍落度：控制在120-160mm（根据结构高度调整，墙体宜120-140mm，楼板宜140-160mm），坍落度损失≤20mm/h（避免运输后流动性不足，难以振捣）；
容重：每盘搅拌完成后需抽检容重，确保≥2800kg/m³（容重不足会直接降低屏蔽效果，需立即调整骨料配比）。
严禁二次加水：若运输到现场后坍落度不足，只能通过添加原配比的减水剂溶液调整（需经技术人员确认），严禁直接加水（会降低强度和密度）。
2. 混凝土浇筑：避免冷缝，确保连续
浇筑顺序：
平面结构（如楼板、地面）：采用“分段推移法”，分段长度≤5m，从一端向另一端连续浇筑，避免留设施工缝；
竖向结构（如墙体、屏蔽柱）：采用“分层浇筑法”，分层厚度≤300mm（约振捣棒作用半径的1.2倍），每层浇筑时间≤30min（防止下层混凝土初凝后上层浇筑形成冷缝）。
施工缝处理：若因特殊情况需留施工缝（如墙体高度超过3m），需留设在水平方向（严禁垂直留缝），并做“企口缝”或“钢板止水带”（宽度≥200mm）；下次浇筑前，需将施工缝处松散混凝土凿除，浇水湿润（保持基层湿润但无积水），涂刷1层水泥净浆（厚度2-3mm），再浇筑新混凝土。
预埋件处理：若结构中有管道、钢件等预埋件（如辐射设备固定件），需确保预埋件与混凝土结合紧密：
预埋件表面需除锈、打磨（增强粘结力）；
浇筑时需在预埋件周围重点振捣（避免预埋件下方出现空鼓）；
严禁预埋件穿透屏蔽层（如必须穿透，需用铅套管或同配比混凝土封堵缝隙）。
3. 混凝土振捣：高频密振，排除气泡
振捣方式：
插入式振捣棒：采用“快插慢拔”，振捣棒插入下层混凝土50mm（确保上下层结合），插点间距≤300mm（比普通混凝土小20%），每个插点振捣时间20-30s（直至表面泛浆、无气泡冒出，避免过振导致骨料离析）；
平板振捣器：用于楼板、地面等平面结构，振捣时“横向推移，重叠100mm”，确保表面平整、无空鼓。
重点区域：
模板边角、预埋件周围：需用小直径振捣棒（如30型）补振，避免死角处残留气泡；
墙体顶部：最后一层浇筑时，需超浇50mm（浇筑完成后24h内剔除表面浮浆，确保顶部密实）。
4. 表面收光：控制平整度，减少裂缝
浇筑完成后，待混凝土表面初凝前（用手指按压无明显凹陷），进行2次收光：
diyi次收光：用木抹子搓平，去除表面浮浆和脚印；
次收光：用铁抹子压光（尤其平面结构），使表面密实、平整（平整度偏差≤5mm/2m），减少表面裂缝。
严禁在混凝土表面洒水收光（会降低表面强度和密度）。
三、施工后养护：控制收缩，防止开裂
防辐射混凝土因骨料密度大、浆体收缩率较高，养护是防止裂缝的关键，需“早养护、长养护”原则：
1. 养护时间
浇筑完成后12h内（夏季6h内）必须覆盖养护（冬季需覆盖保温材料）；
普通硅酸盐水泥养护时间≥14d，矿渣硅酸盐水泥养护时间≥21d（养护时间比普通混凝土长50%，确保充分水化，减少收缩裂缝）。
2. 养护方式
保湿养护：
平面结构：覆盖土工布或麻袋，每天洒水3-4次（保持覆盖物湿润），避免表面干燥过快；
竖向结构：采用“喷水+塑料薄膜包裹”，薄膜搭接宽度≥100mm，确保墙体表面始终湿润。
冬季养护（环境温度≤5℃）：
需采取“综合保温措施”：浇筑完成后立即覆盖电热毯或地暖线（温度控制在5-15℃），外层覆盖防火岩棉被（厚度≥50mm），确保混凝土养护期间核心温度≥5℃（避免受冻导致强度降低、出现裂缝）；
严禁采用蒸汽养护（会导致混凝土表面起砂，降低密实度）。
夏季养护（环境温度≥30℃）：
需避免阳光直射：在模板外侧覆盖遮阳布，降低混凝土表面温度（温差≤25℃，防止温度裂缝）；
洒水频率增加至每2h1次，确保表面湿润。
四、质量验收：屏蔽性能与结构质量双重把控
防辐射混凝土的验收不仅要检查强度，更要重点检测屏蔽效果和密实度：
1. 常规质量验收
强度检测：按规范留置混凝土试块（每100m³留置1组，每组3块），检测28d抗压强度，需满足设计要求（通常≥C30，特殊场景≥C40）；
外观检查：表面无明显裂缝（裂缝宽度≤0.2mm）、蜂窝、麻面（蜂窝面积≤0.5%，且需用同配比水泥砂浆修补密实）；
尺寸偏差：墙体垂直度偏差≤5mm/m，平整度偏差≤5mm/2m，确保屏蔽层厚度均匀（厚度偏差≤-5mm，严禁厚度不足）。
2. 屏蔽性能验收
密度检测：随机抽取3-5个检测点，采用钻孔取样法（取样直径≥100mm），检测混凝土密度，需≥2800kg/m³（密度每降低100kg/m³，屏蔽效果下降约5%）；
辐射检测：采用γ射线检测仪（如NaI探测器），在屏蔽层外侧检测辐射剂量，需满足设计要求（如医疗场所≤0.1μSv/h，工业辐射场所≤0.5μSv/h）；若检测不合格，需在外侧增设防辐射砂浆或铅板（需经设计单位确认）。
五、施工禁忌与注意事项
1. 严禁在雨天或环境温度低于-5℃时露天浇筑（雨天会增加水胶比，低温会导致混凝土受冻）；
2. 高密度骨料需单独存放，严禁与普通骨料混合（避免污染，降低屏蔽效果）；
3. 振捣时严禁振捣棒碰撞模板或预埋件（防止模板变形或预埋件移位，导致局部屏蔽薄弱）；
4. 养护期间严禁在结构上堆载或撞击（避免混凝土早期强度不足时出现裂缝）；
5. 施工人员需佩戴防护型用品（如防尘口罩、帽），若涉及放射性环境施工，需额外佩戴辐射剂量计。