图1 桩基施工图
大体积混凝土配合比的选择在符合工程设计所规定的结构构件的强度等级、耐久性、抗渗性和体积稳定性等要求外,尚应符合大体积混凝土施工工艺特性的要求,并应符合合理使用材料、减少水泥用量、降低混凝土硬化过程中绝热温升值的原则。
本项目大体积混凝土配合比设计除应符合现行我国行业标准JGJ55外,尚应符合下列规定:
(1)所配制的混凝土拌和物,到浇筑工作面的坍落度应低于160±20mm;对强度等级在C25～C40的混凝土其水泥用量宜控制在230～450kg/m3。
(2)拌和水用量不宜大于190kg/m3。
(3)矿物掺合料的掺量,应根据工程的具体情况和耐久性要求确定;粉煤灰掺量不宜超过水泥用量的40%;矿渣粉的掺量不宜超过水泥用量的50%;两种掺和料的总量不宜大于混凝土中水泥重量的50%。
(4)水胶比不宜大于0.55。
(5)砂率宜为38%～45%。
(6)拌和物泌水量宜小于10L/m3。
1)大体积混凝土的裂缝控制要求
由于质子重离子医院工程的混凝土体量比较大,因此必须在施工和材料等方面采取严格措施,严格控制裂缝产生。混凝土的质量及裂缝与施工工艺密切相关,施工总承包单位协调原材料供应单位、混凝土生产单位、混凝土浇捣单位及材料试验单位等进行专题研究,制订保证混凝土质量及防止混凝土裂缝的施工方案。
配制大体积混凝土所用水泥的选择及其质量应符合下列规定。
(1)所用水泥应符合下列国家标准:
Ⅰ.《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》(GB175);
Ⅱ.当采用其他品种时其性能指标必须符合有关的国家标准要求。
(2)应优先选用中、低热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥,大体积混凝土施工所用水泥其7d的水化热不宜大于270kJ/kg。
(3)当混凝土有抗渗指标要求时,所用水泥的铝酸三钙(C3A)含量不应大于8%。
(4)所用水泥在搅拌站的入罐温度不应大于60℃。
水泥进场时应对其品种、级别、包装或散装仓号、出厂日期等进行检查,并应对其强度、安定性、凝结时间、水化热及其他必要的性能指标进行复检,其质量应符合现行国家标准《硅酸盐水泥,普通硅酸盐水泥》(GB175)的规定。
骨料的选择,除应符合现行国家标准的质量要求外,应符合下列规定:
(1)细骨料采用中砂,其细度模数应大于2.3,含泥量不大于3%,当含泥量超标时,应在搅拌前进行水洗,检测合格后方可使用。
(2)粗骨料宜选用粒径5～31.5mm,级配良好,含泥量不大于1%,非碱活性的粗骨料。
作为改善性能和降低混凝土硬化过程水泥水化热的矿物掺合料;粉煤灰和高炉粒化矿渣粉,其质量应符合现行国家标准《用于水泥混凝土中的粉煤灰》(GB1596)、《用于水泥混凝土中的粒化高炉矿渣粉》(GB/T18046)的规定。
所用外加剂的质量及应用技术应符合现行国家标准《混凝土外加剂》(GB8076)、《混凝土外加剂应用技术规范》(GB50119)和有关环境保护的规定。
外加剂的选择除满足上述要求外,尚应符合下列要求:
(1)外加剂的品种、掺量应根据工程具体情况,通过水泥适应性和实际效果实验确定。
(2)必须考虑外加剂对硬化混凝土收缩等性能的影响。
(3)慎用含有膨胀性能的外加剂。
(4)拌和用水的质量应符合现行的行业标准《混凝土用水标准》(JGJ63),不得使用海水和污水。
2)大体积混凝土的配合比
大体积混凝土配合比的选择在符合工程设计所规定的结构构件的强度等级、耐久性、抗渗性及体积稳定性等要求外,尚应符合大体积混凝土施工工艺特性的要求,并应符合合理使用材料、减少水泥用量、降低混凝土硬化过程中绝热温升值的原则。
大体积混凝土配合比设计除应符合现行行业标准《普通砼配合比设计规程》(JGJ55)外,尚应符合下列规定:
(1)所配制的混凝土拌和物,到浇筑工作面的坍落度应低于160±20mm;对强度等级在C25～C40的混凝土其水泥用量宜控制在230～450kg/m3。(www.xing528.com)
(2)拌和水用量不宜大于190kg/m3。
(3)矿物掺合料的掺量,应根据工程的具体情况和耐久性要求确定;粉煤灰掺量不宜超过水泥用量的40%;矿渣粉的掺量不宜超过水泥用量的50%;两种掺合料的总量不宜大于混凝土中水泥重量的50%。
(4)水胶比不宜大于0.55。
(5)砂率宜为38%～45%。
(6)拌合物泌水量宜小于10L/m3。
在此基础上,征询专家的意见,进行了混凝土施工前的中试,模拟治疗仓墙板部位,确立了试块尺寸为4m×4m×4m立方体试块。施工完成后,再次召开专家会议,听取专家意见。
3)中试试验过程及结果
为了满足西门子技术合同条件和中科院应用物理研究所对质子重离子区域屏蔽用混凝土的技术要求,对使用在本区域的混凝土进行模拟试验,为了使测试构件能真实反映本工程结构体的技术指标,构件体尺寸选择4m×4m×4m。
混凝土输送采用汽车泵,混凝土强度等级为C30S6,配筋等严格按照设计图纸配筋制作,实行一次性连续浇捣混凝土,全部采用商品混凝土;对屏蔽用混凝土原材料的钴Co、银Ag和铱Ir、铕Eu、钐Sm、钆Gd、镝Dy、铥Tm等的微量元素含量进行了检测,检测结果满足西门子合同条件的要求。
对下列混凝土的性能参数进行了测试:
(1)混凝土拌合物性能,密度、坍落度、新拌混凝土的凝结时间。
(2)混凝土力学性能,抗压强度、抗折强度、弹性模量和轴心抗压。
(3)混凝土耐久性指标,如收缩性能。
(4)混凝土绝热温升。
(5)混凝土原材料微量元素测试。
图2 施工现场图
(6)混凝土密度、钻芯强度和均匀性。
(7)混凝土试件长期水分含量测试。
(8)混凝土试件的测温。
通过模拟屏蔽用混凝土实体试验,获得了相应施工参数和实测数据,对小试和中试所获得的配合比进行验证和优化,对优化后的混凝土原材料的微量元素含量进行了重新计算,微量元素含量仍满足要求,为混凝土供应和施工方案的编制提供了依据。后续施工现场如图2所示。
4)加强供应商管理
(1)原材料的选用严格按级配和施工方案的要求执行,保证主要材料:水泥、矿粉、粉煤灰的产地、品牌与中试的结果一致。
(2)签订混凝土供应质量责任书,落实混凝土生产过程中的各个岗位职责,确保达到配合比设计要求。
(3)建立专门的混凝土供应调度小组,从原材料采购开始落实供应,确保项目的供应需要。
(4)做好原材料的标识,并在每一批混凝土浇捣前做好材料留样工作。
(5)混凝土生产现场的砂、石料分类堆放,水泥专人管理,防止污染。
(6)根据项目需要做好混凝土供应计划,实施供应程序管理,按方量安排好生产计划。
(7)运用混凝土供应GPS网络,做好混凝土供应的运输,保证混凝土质量。
(8)把好混凝土生产的质量关,对电脑中的混凝土级配做检查并进行确认,对各个生产环节进行检查验收。
(9)对每批次混凝土按规定做好试块的抗压、抗渗检测。
为了满足设备供应商技术合同条件和设计单位对质子重离子区域屏蔽用混凝土的技术要求,我们采用在本区域的混凝土进行模拟试验的方式,使测试构件能真实反映本工程结构体的技术指标。通过模拟屏蔽用混凝土实体试验,获得了相应施工参数和实测数据,对小试和中试所获得的配合比进行验证和优化。经过大量分析和反复研究,确定质子重离子区域辐射防护屏蔽用混凝土中大体积混凝土裂缝开展宽度＜0.4mm、微量元素保证＜10PPM等技术要求,并通过对混凝土试块进行拌合物性能、力学性能、耐久性、微量元素、密度、钻芯强度和均匀性等分析和优化,补充、完善主体结构的正式施工方案。通过总包方的努力,质子重离子结构的混凝土施工,与2011年3月10日全部施工完成,2011年底完成合同约定的建筑装饰施工内容。经西门子公司的现场精密测试检测,建筑物的几何尺寸、表面平整度全部满足设备安装要求,并于2012年1月19日交付西门子公司进行设备安装。
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