0引言
随着核工业技术的发展与技术进步，放射性同位素在工业探伤、医疗检查、科学研究试验等各方面的应用越来越广泛，用于医疗检查方面的X摄像、CT与核磁共振等医疗设备广泛应用于现代化的医疗体系之中，设备使用过程中不可避免的会形成放射性射线外泄，如何有效地屏蔽射线，不给周围环境造成放射性污染，保护使用人员是必须重视的问题。普通容重的水泥混凝土具有一定的防护效果，但是混凝土的厚度往往需要在2m以上，且需要在混凝土内侧墙壁进行二次铅板加装，现多采用全重晶石粗细骨料或复合骨料配制的重晶石防辐射混凝土，将混凝土的表观密度提高至～kg/m3或者kg/m3以上等五个密度等级，以实现不同辐射条件下的有效防护。
某医院综合楼工程辐照室底板厚mm，CT大厅为钢筋混凝土厚墙厚板结构墙体厚度为1.5～2.2m，辐照室顶板板厚为1.5m，局部厚度为2.2m，混凝土设计强度等级为C35，抗渗等级为P6，属于大体积混凝土结构。
考虑到防辐射要求，设计要求采用重晶石混凝土，混凝土表观密度等级为5级，即容重要求在～kg/m3之间，同时此重晶石混凝土需要泵送施工的实际情况，因此，文中针对重晶石混凝土配合比设计、大体积混凝土温控开展试验研究与工程实践，以保障工程质量达到设计要求。
1原材料选用与配合比设计
1.1原材料
考虑到重晶石混凝土的特殊性能要求与经济性原则，初步选定原材料：宾西水泥厂产虎鼎牌P·O42.5普通硅酸盐低热水泥，初凝时间为min，终凝为min，3d抗压强度为21.5MPa，28d抗压强度为48.9MPa，水泥比表面积为m2/kg；呼兰哈尔滨第三发电厂II级粉煤灰，需水量比%，28d抗压强度比73.1%；哈尔滨产S95级磨细矿渣粉，比表面积m2/kg；湖北随州柳林产重晶石粗骨料5～20mm，BaSO4含量85%，表观密度kg/m3；湖北随州柳林产重晶石细骨料，细度模数2.91，BaSO4含量85%，表观密度kg/m3；松花江产中砂，细度模数2.54，表观密度kg/m3；阿城区玉泉产5～20mm连续级配碎石，表观密度kg/m3；聚羧酸系高效减水泵送剂剂，减水率25%；饮用水。
1.2配合比设计
考虑到防辐射混凝土设计的密度等级为5级，容重要求在～kg/m3之间，混凝土的表观密度要求并不是很高，无需全部采用重晶石作为骨料，同时全部采用重晶石骨料会大幅提高混凝土的经济成本，因此在混凝土配合比设计过程中采用固定江砂与重晶石砂的体积比为3:7，通过调节不同体积比例（10:0、8:2、6:4、5:5、4:6、2:8、0:10）的碎石与重晶石粗骨料的复配比例，来研究混凝土的可泵性。
重晶石混凝土配合比设计参照GB/T-《重晶石防辐射混凝土应用技术规范》与JGJ55-《普通混凝土配合比设计规程》，初步选取基准混凝土配合比为混凝土厂家常用C35配合比，胶凝材料用量为kg/m3，考虑到大体积混凝土配制过程中要求第绝热温升的要求，采用了矿粉与粉煤灰复掺工艺，尽量降低了混凝土的水泥用量，通过降低水胶比至0.40，来满足混凝土设计强度等级的要求。初期试验过程中采用固定泵送剂的方法，其中泵送剂为缓凝型产品，通过调整泵送剂中增粘组份来调节混凝土的的工作性。具体试验用配合比见表1。
1.3试验方法
重晶石混凝土试验方法参照GB-《普通混凝土拌合物性能试验方法》进行，分别测试混凝土的坍落度及坍落扩展度，同时观测混凝土的其他工作性能和表观密度，如混凝土的1h坍落度经时损失，混凝土的抗离析泌水性能。采用mm×mm×mm立方体混凝土试件，试件成型后标准养护24h拆模，随后将试件移入标准恒温恒湿养护箱内养护至规定龄期后进行抗压强度测试。
2试验结果与分析
经过系列试验测试所得结果如表2所示。
由表2可知，随着重晶石粗骨料掺配比例的增加混凝土的坍落度受到影响，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，这样导致了坍落度、1h坍落度损失受到不同程度的影响，同时，对新拌混凝土的扩展度也有一定的影响。
随着混凝土的重晶石粗骨料用量增加，混凝土的可泵性影响的程度较为显著，当混凝土中重晶石粗骨料与普通碎石骨料之间的比例超过50%后，混凝土出现了不同程度的离析泌水情况，但通过调整泵送剂中的增粘组份可以起到防止混凝土离析泌水与分层情况的出现，但考虑到本工程实际需求的防辐射混凝土密度等级不高，因此未做进一步的试验研究，仅在0#～4#配合比中做了调整研究，使得混凝土中重晶石粗骨料与普通碎石骨料之间的比例5:5时保持混凝土可泵性良好，不出现离析和泌水情况。
从试验结果可以获知，随着重晶石粗骨料用量的增加，混凝土的强度出现了规律性的下降，其原因可能是重晶石粗骨料的压碎指标为15.6%，要高于用于本研究中的普通碎石骨料近1倍，同时从混凝土压碎后的试件断面可见，重晶石骨料出现了不同程度的骨料破损。但其对强度的影响程度在工程应用的可接受范围之内，尤其是掺量较小时。
混凝土的新拌混凝土湿容重与干表观密度均随着重晶石骨料的掺量增加而增加，在混凝土中重晶石粗骨料与普通碎石骨料之间的比例为4:6时，干表观密度即可达到kg/m3，达到了工程设计所需的密度等级为5级，容重在～kg/m3之间。考虑到混凝土工程造价经济性原则，实际工程中采用3#配合比进行工程施工。
3工程应用
工程混凝土在10月中旬进行浇筑，施工过程中混凝土的可泵性能良好，基本未出现严重的离析与泌水现象，混凝土整体结构密实度与匀质性良好。在施工前预埋了具有代表性的结构部位断面温度传感器监测点40余处，对混凝土浇筑后底部中部与墙、板表面的温度进行检测。混凝土墙体与顶板采用了木模板与保温层覆盖相结合的保温方式提高表层温度。依据现场的实时温度数据，指导保温养护工作，保证了混凝土内部最高温度与表层温度始终处于规范规定的里表温差25℃以内。同时采用长龄期保温保湿养护的方式，使得混凝土内部降温速率控制在了1.5℃/d，延长养护龄期，提高混凝土抗拉强度，避免了大体积混凝土因为内表温差而引起的表面温度裂缝和因为降温速率过快导致的结构性温度裂缝。
4结语
对于密度等级为5级的防辐射混凝土可以考虑采用重晶石粗细骨料与普通混凝土用砂石复配的方式进行混凝土配合比设计，在满足防辐射混凝土密度等级要求的前提下降低工程造价。重晶石骨料的使用，会引起混凝土泵送工作性、强度等的降低，应通过配合比设计研究确定适宜的掺量，或通过外加剂组份调整来降低重晶石骨料可能产生的离析与泌水情况，通过降低水胶比来达到混凝土设计强度目标值。防辐射混凝土往往为大体积混凝土，因此在施工中一定要注意温控工作，确保大体积混凝土不出现温度裂缝。