0引言
隨著核工業技術的發展與技術進步，放射性同位素在工業探傷、醫療檢查、科學研究試驗等各方面的應用越來越廣泛，用於醫療檢查方面的X攝像、CT與核磁共振等醫療設備廣泛應用於現代化的醫療體系之中，設備使用過程中不可避免的會形成放射性射線外洩，如何有效地屏蔽射線，不給周圍環境造成放射性汙染，保護使用人員是必須重視的問題。普通容重的水泥混凝土具有一定的防護效果，但是混凝土的厚度往往需要在2m以上，且需要在混凝土內側牆壁進行二次鉛板加裝，現多採用全重晶石粗細骨料或複合骨料配製的重晶石防輻射混凝土，將混凝土的表觀密度提高至2800～3600kg/m3或者3600kg/m3以上等五個密度等級，以實現不同輻射條件下的有效防護。
某醫院綜合樓工程輻照室底板厚700mm，CT大廳為鋼筋混凝土厚牆厚板結構牆體厚度為1.5～2.2m，輻照室頂板板厚為1.5m，局部厚度為2.2m，混凝土設計強度等級為C35，抗滲等級為P6，屬於大體積混凝土結構。
考慮到防輻射要求，設計要求採用重晶石混凝土，混凝土表觀密度等級為5級，即容重要求在2800～3000kg/m3之間，同時此重晶石混凝土需要泵送施工的實際情況，因此，文中針對重晶石混凝土配合比設計、大體積混凝土溫控開展試驗研究與工程實踐，以保障工程質量達到設計要求。
1原材料選用與配合比設計
1.1原材料
考慮到重晶石混凝土的特殊性能要求與經濟性原則，初步選定原材料：賓西水泥廠產虎鼎牌P·O42.5普通矽酸鹽低熱水泥，初凝時間為185min，終凝為410min，3d抗壓強度為21.5MPa，28d抗壓強度為48.9MPa，水泥比表面積為345m2/kg；呼蘭哈爾濱第三發電廠II級粉煤灰，需水量比102%，28d抗壓強度比73.1%；哈爾濱產S95級磨細礦渣粉，比表面積430m2/kg；湖北隨州柳林產重晶石粗骨料5～20mm，BaSO4含量85%，表觀密度4180kg/m3；湖北隨州柳林產重晶石細骨料，細度模數2.91，BaSO4含量85%，表觀密度4150kg/m3；松花江產中砂，細度模數2.54，表觀密度2680kg/m3；阿城區玉泉產5～20mm連續級配碎石，表觀密度2710kg/m3；聚羧酸系高效減水泵送劑劑，減水率25%；飲用水。
1.2配合比設計
考慮到防輻射混凝土設計的密度等級為5級，容重要求在2800～3000kg/m3之間，混凝土的表觀密度要求並不是很高，無需全部採用重晶石作為骨料，同時全部採用重晶石骨料會大幅提高混凝土的經濟成本，因此在混凝土配合比設計過程中採用固定江砂與重晶石砂的體積比為3:7，通過調節不同體積比例（10:0、8:2、6:4、5:5、4:6、2:8、0:10）的碎石與重晶石粗骨料的復配比例，來研究混凝土的可泵性。
重晶石混凝土配合比設計參照GB/T50557-2010《重晶石防輻射混凝土應用技術規範》與JGJ55-2011《普通混凝土配合比設計規程》，初步選取基準混凝土配合比為混凝土廠家常用C35配合比，膠凝材料用量為420kg/m3，考慮到大體積混凝土配製過程中要求第絕熱溫升的要求，採用了礦粉與粉煤灰復摻工藝，儘量降低了混凝土的水泥用量，通過降低水膠比至0.40，來滿足混凝土設計強度等級的要求。初期試驗過程中採用固定泵送劑的方法，其中泵送劑為緩凝型產品，通過調整泵送劑中增粘組份來調節混凝土的的工作性。具體試驗用配合比見表1。
1.3試驗方法
重晶石混凝土試驗方法參照GB50080-2016《普通混凝土拌合物性能試驗方法》進行，分別測試混凝土的坍落度及坍落擴展度，同時觀測混凝土的其他工作性能和表觀密度，如混凝土的1h坍落度經時損失，混凝土的抗離析泌水性能。採用100mm×100mm×100mm立方體混凝土試件，試件成型後標準養護24h拆模，隨後將試件移入標準恆溫恆溼養護箱內養護至規定齡期後進行抗壓強度測試。
2試驗結果與分析
經過系列試驗測試所得結果如表2所示。
由表2可知，隨著重晶石粗骨料摻配比例的增加混凝土的坍落度受到影響，原因是重晶石骨料含有石粉，重晶石骨料具有一定的吸水性能，這樣導致了坍落度、1h坍落度損失受到不同程度的影響，同時，對新拌混凝土的擴展度也有一定的影響。
隨著混凝土的重晶石粗骨料用量增加，混凝土的可泵性影響的程度較為顯著，當混凝土中重晶石粗骨料與普通碎石骨料之間的比例超過50%後，混凝土出現了不同程度的離析泌水情況，但通過調整泵送劑中的增粘組份可以起到防止混凝土離析泌水與分層情況的出現，但考慮到本工程實際需求的防輻射混凝土密度等級不高，因此未做進一步的試驗研究，僅在0#～4#配合比中做了調整研究，使得混凝土中重晶石粗骨料與普通碎石骨料之間的比例5:5時保持混凝土可泵性良好，不出現離析和泌水情況。
從試驗結果可以獲知，隨著重晶石粗骨料用量的增加，混凝土的強度出現了規律性的下降，其原因可能是重晶石粗骨料的壓碎指標為15.6%，要高於用於本研究中的普通碎石骨料近1倍，同時從混凝土壓碎後的試件斷面可見，重晶石骨料出現了不同程度的骨料破損。但其對強度的影響程度在工程應用的可接受範圍之內，尤其是摻量較小時。
混凝土的新拌混凝土溼容重與幹表觀密度均隨著重晶石骨料的摻量增加而增加，在混凝土中重晶石粗骨料與普通碎石骨料之間的比例為4:6時，幹表觀密度即可達到2895kg/m3，達到了工程設計所需的密度等級為5級，容重在2800～3000kg/m3之間。考慮到混凝土工程造價經濟性原則，實際工程中採用3#配合比進行工程施工。
3工程應用
工程混凝土在10月中旬進行澆築，施工過程中混凝土的可泵性能良好，基本未出現嚴重的離析與泌水現象，混凝土整體結構密實度與勻質性良好。在施工前預埋了具有代表性的結構部位斷面溫度傳感器監測點40餘處，對混凝土澆筑後底部中部與牆、板表面的溫度進行檢測。混凝土牆體與頂板採用了木模板與保溫層覆蓋相結合的保溫方式提高表層溫度。依據現場的實時溫度數據，指導保溫養護工作，保證了混凝土內部最高溫度與表層溫度始終處於規範規定的裡表溫差25℃以內。同時採用長齡期保溫保溼養護的方式，使得混凝土內部降溫速率控制在了1.5℃/d，延長養護齡期，提高混凝土抗拉強度，避免了大體積混凝土因為內表溫差而引起的表面溫度裂縫和因為降溫速率過快導致的結構性溫度裂縫。
4結語
對於密度等級為5級的防輻射混凝土可以考慮採用重晶石粗細骨料與普通混凝土用砂石復配的方式進行混凝土配合比設計，在滿足防輻射混凝土密度等級要求的前提下降低工程造價。重晶石骨料的使用，會引起混凝土泵送工作性、強度等的降低，應通過配合比設計研究確定適宜的摻量，或通過外加劑組份調整來降低重晶石骨料可能產生的離析與泌水情況，通過降低水膠比來達到混凝土設計強度目標值。防輻射混凝土往往為大體積混凝土，因此在施工中一定要注意溫控工作，確保大體積混凝土不出現溫度裂縫。