CPR1000堆型核电站重晶石混凝土施工工艺

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摘要：本文通过对阳江核电CPR1000堆型核电站核辅助厂房重晶石混凝土生产、施工工艺、模拟试验及现场施工情况进行总结，归纳重晶石混凝土工艺要点，重点介绍重晶石混凝土防止模板变形及裂缝措施，解决了重晶石混凝土密度高、坍落度低、流动性差、保水性差、侧压力大等施工难题。为同类型混凝土施工提供参考，以达到改善重晶石混凝土施工质量，提高经济效益的目的。

关键词：重晶石混凝土生产模拟试验施工模板裂缝

引言

重晶石混凝土用于对电离辐射的生物防护，主要用于有生物屏蔽要求的区域，具有阻挡X射线，r射线和中子射线的功能。重晶石混凝土采用普通硅酸盐水泥和重晶石骨料配制而成，重晶石主要成分为BaSO4。

1.工程概况

重晶石混凝土主要用于核辅助厂房中具有生物屏蔽要求的墙和楼板。CPR1000核电重晶石混凝土主要集中在核辅助厂房NX内，总量约170m3，其中密度大于2800kg/m3（设计坍落度8±2cm）的约36m3，密度大于3500kg/m3（设计坍落度6±2cm）的约134m3。重晶石混凝土密度大，约为普通混凝土密度的1.5倍，导致重晶石混凝土浇筑时对模板的侧压力也比普通混凝土大。重晶石混凝土流动性较差，使用重晶石混凝土的部位钢筋密集，对于裂缝要求十分严格。因此，重晶石混凝土的模板设计、混凝土浇筑、养护均是难点。

重晶石混凝土施工有以下特殊性：

（1）由于骨料为重晶石，其相对于普通骨料更容易产生离析，因此重混凝土从搅拌出机到浇筑完成的时间应尽量短。

（2）由于重晶石混凝土密度大，故其对模板的刚度和强度要求较高，需要对模板采取增强措施。

（3）因为重晶石混凝土主要用于有生物屏蔽功能的部位，其对于裂缝控制的要求较高。拆模后应及时涂刷养护剂或覆盖养护。对于板类混凝土构件，二次振捣和压面能有效提高密实度、减少裂缝出现。

2.混凝土供应

2.1.混凝土生产

重晶石混凝土应由专用搅拌机搅拌，每次仅搅拌1.0m3混凝土，期间不得搅拌其它混凝土。在搅拌混凝土前，搅拌筒加水空转数分钟，将积水倒净，使搅拌筒充分润湿。

2.1.1.材料

材料：水泥（珠水粤秀P.O.42.5）、重晶石石子（5.0~20.0mm）、重晶石砂（0~5.0mm）；重晶石粉（0.08mm）、自产石子（5~16mm）、水（核服水厂水）、外加剂（江苏博特JM-PCA（I））。

2.1.2.投料及搅拌

投料顺序：粗骨料——重晶石砂——重晶石粉——水泥——水——外加剂

重混凝土单次搅拌量应为普通混凝土的三分之二，根据阳江混凝土搅拌站生产能力，搅拌站ORU混凝土自动搅拌机，搅拌容量为1.5m3/盘，故单盘重混凝土搅拌量为1m3。按设计的配合比用搅拌站自动称量设备称量1.0m3重晶石混凝土中碎石、中砂和石粉的重量，并直接加入装料斗；水泥、水和外加剂由正常的投料系统称量并加入搅拌机，搅拌时间120s。

2.2.混凝土运输

混凝土运输由混凝土搅拌运输车承担，每车仅装混凝土1m3，每阶段至少安排三辆混凝土运输车，并备有备用车辆。对于浇筑量较大的重晶石混凝土应进行生产能力和浇筑速度的对比计算。

搅拌站必须和现场保持密切联系，混凝土的搅拌必须服从现场指令，尽可能减少混凝土的停留时间。

重晶石混凝土在运输过程中，搅拌运输车的搅拌筒应始终处于低速正向旋转状态。

夏季温度较高的时候，应在搅拌筒外增加保温隔热罩。

3.模板设计

由于重晶石混凝土密度较大，浇筑时对于模板的侧压力大于普通混凝土，需要采用自制模板，并进行模板强度和刚度验算。统计表明70%的墙体高度在2.55m以下，为减少水平施工缝的留设，我们将重晶石混凝土墙一次性浇筑的最大高度设定为2.6m，并以此为标准进行模板设计。

3.1.设计参数

墙厚1m，浇筑速度2m/h，重晶石混凝土密度3600kg/m3，混凝土初凝时间4h，浇筑高度2.6m。面板采用15mm双面覆膜胶合板，背楞采用松木方，主背楞采用2根80×220木方，间距1000mm，次背楞采用65×160木方@250，拉杆采用15/17高强拉杆，间距1000×1000mm。

3.2.模板侧压力计算

根据施工手册，新浇筑混凝土对模板的侧压力

经验算，模板强度及刚度均满足要求。

4.混凝土浇筑

4.1.浇筑前现场条件

清除模板内的杂物。墙体配筋连接筋之间必须预留有足够的空间，以便混凝土的布料及振捣棒插入。当洞口宽度较大时应设置下灰孔或振捣孔，以确保混凝土密实。施工缝按4.5条处理完毕。

4.2.混凝土布料

混凝土布料垂直运输由塔吊和侧面开口混凝土吊斗承担。混凝土从料斗放出后用溜槽送入模板，混凝土布料时自由下落高度不得大于2m，超过此高度的可采用漏斗进行布料。布料应沿墙长度方向或板的长跨方向进行，每层布料厚度不大于300mm，可采用插入混凝土中标记了深度的钢筋或用卷尺从木板上口往下量测来控制每层浇筑的厚度。根据试验室测试数据及现场施工记录，重晶石混凝土的初凝时间约为1.5~2.5h，故每层混凝土布料的间歇时间不得大于1.5h。

4.3.混凝土振捣

混凝土振捣采用频率12000转/分钟直径φ60mm的电动振捣棒。振捣棒插点间距不超过300mm，上层振捣时振捣棒需插入下层砼中不少于5cm，周边振捣时振捣棒应尽量靠近模板，但不得碰及模板和钢筋，每个点的振捣时间不小于90~120s，振捣时应有专人旁站监督。为了避免离析，当混凝土表面出现浮浆且不泛气泡时必须停止振捣。

4.4.二次振捣和压面

为保证混凝土密实度，减少混凝土中气泡，可在混凝土初凝前，对混凝土进行二次振捣，每个点振捣时间约20~30S。

由于骨料较重，重晶石混凝土浇筑完后表面的砂浆层较厚，板表面的混凝土需要在浇筑完后，用长刮尺初步刮平。初凝前用木抹子搓平，终凝前再用铁抹子压平抹光一遍。

4.5.施工缝处理

重混凝土如设置水平施工缝不利于屏蔽射线，为阻断射线，每个施工缝必须做成一直角台阶，台阶的垂直边必须大于或等于5cm。施工缝应在混凝土初凝后冲毛，将表面的浮浆去除，并露出石子。下次浇筑混凝土前，应将施工缝表面松散的石子、混凝土碎屑去除，用压力水冲毛并充分湿润，用压缩空气吹干表面的积水后铺5cm厚的同配比去骨料砂浆。

参考其他施工的案例，也可以采用在施工缝处埋设4mm厚铅板来阻断射线。

4.6.椎体孔的封堵

重晶石混凝土模板拆除后，应立即取出锥体，并尽可能早的进行锥体孔洞的封堵，避免存在过大色差。清理锥体孔洞，使孔洞内无松动的石子、突出的颗粒。待内表面湿润并且无积水时，首先刷掺有（与水的重量比）10%的108胶水泥浆一道（水灰比0.4~0.5））。使用同配合比的去石子重晶石水泥砂浆进行封堵，先封堵孔洞深度的2/3，然后再封堵剩下的1/3。封堵完成后及时进行养护，养护方法可采用表面湿润法或涂刷养护剂法。

5.混凝土养护

重混凝土的养护根据现场条件和环境气候影响因素，可采用覆盖保温保湿养护的方法，冬季也可采用涂刷养护剂、盖麻袋片保温的养护方法，但养护时间不得少于14天。由于部分重晶石混凝土厚度超过1m，根据《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009规范2.1.1条，属于大体积混凝土范畴，应参照规范对于大体积混凝土的养护进行。

参考文献

[1]《混凝土工程生物防护用重混凝土技术规格书》B.T.S-1.13.

[2]《重晶石防辐射混凝土应用技术规范》GB/T50557-2010.

[3]建筑施工手册第五版.

[4]GB50496-2009大体积混凝土施工规范.