一种用于质子医院的重晶石混凝土及其施工方法与流程

本技术涉及质子医院建设，更具体地说，它涉及一种用于质子医院的重晶石混凝土及其施工方法。

背景技术：

1、随着国家医疗水平的不断提升，质子治疗逐渐成为癌症治疗的一种先进技术，国内对质子治疗中心的建设也在快速发展。质子治疗是放疗的一种，在治疗过程中，质子与物质相互作用产生的中子占辐射屏蔽环境中占主导地位，同时也需要对γ射线进行一定的辐射屏蔽。

2、由于中子不带电，因此采用金属板嵌入隔墙的施工方法成为很多医院辐射屏蔽的首选工艺，但此类施工设计造价高，施工难度大，吊装作业危险系数高，因此目前更偏向于通过超重密度大体积防辐射混凝土隔墙进行辐射屏蔽。能遮蔽α、β、γ、中子射线等对人体有危害的混凝土，称为防辐射混凝土，目前防辐射混凝土主要通过研究防辐射水泥、防辐射掺合料以及防辐射骨料进行防辐射混凝土的配合比设计，而重晶石防辐射混凝土则是利用重晶石的主要成分硫酸钡得以有效屏蔽射线，其是由水泥基胶凝材料、重晶石骨料、添加剂和水等制备得到。

3、针对上述中的相关技术，发明人认为，随着重晶石粉取代粉煤灰等凝胶成分带来使用量的增加，虽然能够使混凝土的表观密度逐渐增加，获得较高的表观密度，以此来发挥出较为优异的防辐射性能，但在混凝土的养护过程中，7d强度百分比和28d强度百分比均表现较差，容易在过程中产生裂缝和变形，进而给混凝土使用过程中结构稳定性带来不利影响，因此，目前亟需提出一种方案以解决上述技术问题。

技术实现思路

1、为了使重晶石混凝土具有较高表观密度的同时，其7d强度百分比和28d强度百分比也均相对较优，本技术提供一种用于质子医院的重晶石混凝土及其施工方法。

2、第一方面，本技术提供一种用于质子医院的重晶石混凝土，采用如下的技术方案：一种用于质子医院的重晶石混凝土，由包含以下重量份的原料制成：

3、水泥198-205份；

4、粉煤灰85-95份；

5、矿渣粉48-55份；

6、钢丸1100-1150份；

7、重晶石细骨料550-560份；

8、重晶石粗骨料1830-1860份；

9、水150-160份；

10、膨胀剂25-30份；

11、减水剂10-12份。

12、通过采用上述技术方案，重晶石粗骨料主要作用是提高混凝土的强度和抗压能力，增加构造体的承载力和抗冲击性，同时增加混凝土的抗渗透性和防止空鼓现象的产生；重晶石细骨料主要作用是填充混凝土中粗骨料之间的空隙，增加混凝土的致密性和耐久性，同时减少混凝土的收缩和裂缝产生；钢丸的组织严密、粒度均匀，在采用重晶石细骨料和重晶石粗骨料进行配合的前提下，以钢丸代替部分细骨料进行使用，通过三者的协同配合，能够得到具有较高表观密度的重晶石混凝土。同时，钢丸的存在，在混凝土的搅拌混合过程中，具有对重晶石细骨料和重晶石粗骨料的打磨作用，有利于使其与凝胶成分快速稳定的集合；而且，在各原料混合完毕固化成型的过程中，钢丸也有内部产生水化热的调节作用，并配合重晶石细骨料和重晶石粗骨料所形成的结构网络进行高效传导，降低混凝土水化热，进而控制混凝土成型后的内外温差，减少温度裂缝的产生。由于钢丸骨料的强度较高，从而使重晶石混凝土的7d强度百分比和28d强度百分比表现较优，如此便能够在施工应用过程中保持较为优异的结构稳定性。

13、优选的，所述钢丸的粒径规格为75μm-5mm，表观密度为2500-4000kg/m3，细度模数为2.3-3.0。

14、通过采用上述技术方案，上述规格的钢丸在实际应用过程中能够发挥出较佳的应用效果，在配合重晶石细骨料、重晶石粗骨料得到表观密度较高的重晶石混凝土，还能够使重晶石混凝土施工应用后具有较高的7d强度百分比和28d强度百分比，整体的结构稳定性表现较为优异。

15、优选的，所述重晶石细骨料和重晶石粗骨料的表观密度为4200-4700kg/m3，重晶石粗骨料的粒径规格为5-25mm，重晶石细骨料的粒径规格为75μm-5mm。

16、通过采用上述技术方案，上述规格的重晶石细骨料和重晶石粗骨料在与钢丸配合时，在重晶石混凝土中形成的结构网络较为致密均匀，且其在钢丸的配合下与凝胶成分间能快速结构，进而重晶石混凝土的固化过程中能够带来较为突出的应用效果，使得到的重晶石混凝土不仅具有较高的表观密度，还具有较高的7d强度百分比和28d强度百分比，整体的结构稳定性表现较佳。

17、优选的，所述重晶石混凝土的原料中还加入有重量份数为20-30份的稳定增强混料，所述稳定增强混料由泡沫陶瓷粉和玄武岩纤维组成，且泡沫陶瓷粉和玄武岩纤维的重量比为1:(2.2-3.4)。

18、通过采用上述技术方案，泡沫陶瓷粉是一种新型的由众多气孔在空间通过排列而成的材料，其气孔率高，比表面积大，表面有较多开口孔洞，且质地较硬；玄武岩纤维可以增强混凝土结构的强度和韧性，有效抑制裂缝的出现，并在混凝土内部起到应力传导的作用；而将泡沫陶瓷粉和玄武岩纤维按特定重量比组成稳定增强混料应用时，二者能够带来优异的复配效果，在重晶石混凝土的体系中，其能够形成以泡沫陶瓷粉为连接节点、玄武岩纤维为连接桥梁的三维立体支撑结构，并针对重晶石细骨料、重晶石粗骨料和钢丸形成的主要网络结构进行交叉结合，且结合效果优异，进而能够使各组分原料结合更加紧密，得到的重晶石混凝土的表观密度以及在应用中表现出的7d强度百分比和28d强度百分比也明显提高。

19、优选的，所述泡沫陶瓷粉和玄武岩纤维的重量比为1:3。

20、通过采用上述技术方案，上述重量比的泡沫陶瓷粉和玄武岩纤维在应用时，相互间配合发挥的效果较为优异，且对重晶石细骨料、重晶石粗骨料和钢丸的作用效果较为显著，进而能够得到品质较佳的重晶石混凝土。

21、优选的，所述泡沫陶瓷粉的孔隙率为30％-50％，粒径为1-3mm；玄武岩纤维直径为10-20μm，长度为6-10mm。

22、通过采用上述技术方案，上述规格的泡沫陶瓷粉和玄武岩纤维能够均匀分散在其他各组分原料间，形成较为均匀和致密的三维立体支撑结构，且形成的三维立体支撑结构与重晶石细骨料、重晶石粗骨料、钢丸间是适配性也较佳，能够得到表观密度、7d强度百分比和28d强度百分比均较为优异的重晶石混凝土。

23、第二方面，本技术提供一种用于质子医院的重晶石混凝土的施工方法，采用如下的技术方案：

24、一种用于质子医院的重晶石混凝土的施工方法，包括以下步骤：

25、(1)按配比准备包含水泥、粉煤灰、矿渣粉、钢丸、重晶石细骨料、重晶石粗骨料、水、膨胀剂和减水剂的原料；

26、(2)将步骤(1)中的水泥、粉煤灰、矿渣粉、钢丸、重晶石细骨料、重晶石粗骨料、水、膨胀剂和减水剂混合搅拌，得到混凝土拌合物；

27、(3)对质子治疗区混凝土隔墙进行分段支模，采用步骤(2)中的混凝土拌合物进行分层浇筑；

28、(4)浇筑完成后，对质子治疗区混凝土隔墙采用带模养护，墙体模板拆除后进行定期保温保湿养护，即可完成施工。

29、通过采用上述技术方案，在上述施工方法中，分段搭设支模体系，并采用分层浇筑，能够克服重晶石混凝土自重应力较大带来的不利影响；同时在后续养护过程中，先采用带模养护，再进行拆模养护，能够使混凝土拌合物在固化过程中形成紧密堆积，且内部各组分间的结合较为稳定；如此施工得到的重晶石混凝土能够表现出较为优异为品质。

30、优选的，步骤(4)中，带模养护时间14d-21d。

31、通过采用上述技术方案，上述养护时间，能够使模板与混凝土接触的过程中，保湿、保温作用较为稳定，有利于使混凝土拌合物形成稳定的初期固化，为后续拆模后的保温保湿养护打下基础。

32、优选的，步骤(4)中，墙体模板拆除时，混凝土中心温度与表面温度之差为0-15℃。

33、通过采用上述技术方案，上述温度的控制，能够避免因混凝土中心温度与表面温度存在较大温差而导致应力受损，进而在后续保温保湿养护中能够形成稳定的结构，得到品质优异的施工固化后重晶石混凝土。

34、综上所述，本技术具有以下有益效果：

35、1、本技术以钢丸代替部分细骨料进行使用，并通过与重晶石细骨料、重晶石粗骨料进行配合，在混凝土的拌合过程中形成紧密的结构网络，使施工后的重晶石混凝土不仅具有较高表观密度，且在7d强度百分比和28d强度百分比上表现较优，整体具有优异的结构稳定性；2、本技术加入由泡沫陶瓷粉和玄武岩纤维组成的稳定增强混料，能够在重晶石混凝土的体系中，形成以泡沫陶瓷粉为连接节点、玄武岩纤维为连接桥梁的三维立体支撑结构，而能够使各组分原料结合更加紧密，得到的重晶石混凝土的表观密度以及在应用中表现出的7d强度百分比和28d强度百分比也明显提高。