一种非晶纤维增强的中子屏蔽特种混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术一种非晶合金纤维增强的中子屏蔽特种混凝土及制备方法。混凝土以砂浆为基体，将非晶合金纤维均匀的加入基体当中，基体各组分的配比为：水150‑250kg/m

【技术实现步骤摘要】
一种非晶纤维增强的中子屏蔽特种混凝土及其制备方法
本专利技术属于中子屏蔽
，涉及一种非晶合金纤维增强的中子屏蔽特种混凝土及其制备方法，提出把含硼元素的非晶合金纤维均匀加入混凝土中制备出既具有优异的抗折强度和耐腐蚀性，又具有中子屏蔽效果的混凝土复合材料。
技术介绍
世界能源需求的64％来自煤炭、石油和天然气等化石燃料。大量化石燃料所产生的二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳和颗粒物等，使人类社会生活面临严重的环境压力。核能是人类最具希望的未来能源之一，然而目前世界现有的核电站均利用核裂变能发电，随之而来的核废料处置问题也日益严重，核废料及反应堆等屏蔽混凝土不仅需要优异的力学性能和耐腐蚀性，还需要对散裂中子具有很好的屏蔽效果，因此研制具有优异中子屏蔽效果且具有高力学性能和耐腐蚀的特种混凝土是当前核能发展迫切需要解决的问题之一。混凝土等建筑材料目前仍然是最经济的屏蔽材料，由于硼10具有很好的中子微观反应截面，所以硼化合物常被加入混凝土或聚合物中以提高屏蔽效果。然而这样的复合材料力学性能及耐腐蚀性能较差，尚无法在实际工程上应用。非晶合金又叫金属玻璃，其具有优异的力学性能和耐腐蚀性能以及磁性能而被广泛的应用于航空航天、先进交通运输、和新能源等工业领域。将获得的含硼10元素的非晶合金加工成纤维，然后掺入到混凝土后形成具有优异中子屏蔽效果的特种混凝土，对于核能领域具有重要的工程实际意义。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的是提供一种制备工简单，又有效解决目前放射线屏蔽复合材料的力学性能以及耐腐蚀性不足等问题，还可提高其使用寿命的非晶纤维增强的中子屏蔽特种混凝土及其制备方法。本专利技术的技术方案是：一种非晶合金纤维增强的中子屏蔽特种混凝土，该混凝土以砂浆为基体，再将非晶合金纤维均匀的加入基体当中，所述非晶合金纤维掺入量为0.2-3％体积。进一步，所述基体各组分的配比分别为：水150-250kg/m3，水泥400-460kg/m3，砂660-1400kg/m3，碎石：2000-2500kg/m3。进一步，所述非晶合金纤维的长度为10-15mm，宽为0.5-2mm，厚度0.02-0.045mm。进一步，所述非晶合金纤维为含硼为10-45％的高硼非晶合金。本专利技术的另目的是提供一种制备上述的中子屏蔽特种混凝土的制备方法，该方法具体包括以下步骤：步骤1：将高硼非晶合金熔炼，再通过快速冷却的方式得到非晶合金纤维，剪成长10-15mm的短纤维，备用；步骤2：按照配比称取各组分质量，首先将水泥，砂，碎石依次加入搅拌机中进行干混拌，时间在1-2分钟，得到基体，然后步骤1制备得到的非晶合金纤维加入掺合均匀，最后加水，搅拌至混凝土拌合物均匀；步骤3：将步骤2制备得到的混凝土拌合物一次装入试模，装模时用抹刀连续插捣，将试模放于振动台中心，振动2-3分钟，直到混凝土表面出浆为止；步骤4成型后，取下试模，用刮平尺刮去高出试模表面的混凝土并抹平，并在试模表面覆盖薄膜防止水分蒸发，24h后脱模，再拆模编号后放入标准混凝土养护室内养护至规定龄期，即得非晶合金纤维增强的特种中子屏蔽混凝土。进一步，所述特种中子屏蔽混凝土的抗折强度(MPa)，抗压强度(MPa)和屏蔽系数最大值分别达到17.21，51.98，13.36。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的一种非晶纤维增强的中子屏蔽特种混凝土及其制备方法，首次提出将成分中含有一定量硼元素的非晶纤维，均匀加入到砂浆基体当中，制备出的非晶合金纤维增强的中子屏蔽特种混凝土具有优异的抗折性能及耐腐蚀性，由于非晶合金纤维的掺加，中子屏蔽效果明显提高。同时，本专利技术所提出的非晶合金纤维增强的中子屏蔽特种混凝土可以有效解决目前放射线屏蔽复合材料的力学性能以及耐腐蚀性不足等问题，还可提高其使用寿命，因此具有明显的经济效益。具体实施方式下面结合具体实施对本专利技术做具体说明：本专利技术一种非晶合金纤维增强的中子屏蔽特种混凝土，该混凝土以砂浆为基体，再将非晶合金纤维均匀的加入基体当中，所述非晶合金纤维掺入量为0.2-3％体积。所述基体各组分的配比分别为：水150-250kg/m3，水泥400-460kg/m3，砂660-1400kg/m3，碎石：2000-2500kg/m3。所述非晶合金纤维的长度为10-15mm，宽为0.5-2mm，厚度0.02-0.045mm。所述非晶合金纤维为含硼为10-45％的高硼非晶合金。一种上的中子屏蔽特种混凝土的制备方法，该方法具体包括以下步骤：步骤1：将高硼非晶合金熔炼，再通过快速冷却的方式得到非晶合金纤维，剪成长10-15mm的短纤维，备用；步骤2：按照配比称取各组分质量，首先将水泥，砂，碎石依次加入搅拌机中进行干混拌，时间在1-2分钟，得到基体，然后步骤1制备得到的非晶合金纤维加入掺合均匀，最后加水，搅拌至混凝土拌合物均匀；步骤3：将步骤2制备得到的混凝土拌合物一次装入试模，装模时用抹刀连续插捣，将试模放于振动台中心，振动2-3分钟，直到混凝土表面出浆为止；步骤4成型后，取下试模，用刮平尺刮去高出试模表面的混凝土并抹平，并在试模表面覆盖薄膜防止水分蒸发，24h后脱模，再拆模编号后放入标准混凝土养护室内养护至规定龄期，即得非晶合金纤维增强的特种中子屏蔽混凝土。所述特种中子屏蔽混凝土的抗折强度(MPa)，抗压强度(MPa)和屏蔽系数最大值分别达到17.21，51.98，13.36。对比实例一：水225kg/m3，水泥450kg/m3，砂1350kg/m3，碎石2000kg/m3，样品尺寸为40mmⅹ40mmⅹ160mm。实例二：水225kg/m3，水泥450kg/m3，砂1350kg/m3，碎石2000kg/m3，样品尺寸为40mmⅹ40mmⅹ160mm，非晶合金纤维掺加体积分数为0.6％。实例三：水225kg/m3，水泥450kg/m3，砂1350kg/m3，碎石2000kg/m3，样品尺寸为40mmⅹ40mmⅹ160mm，非晶合金纤维掺加体积分数为0.8％。实例四：水225kg/m3，水泥450kg/m3，砂1350kg/m3，碎石2000kg/m3，样品尺寸为40mmⅹ40mmⅹ160mm，非晶合金纤维掺加体积分数为1.4％。实例五：水225kg/m3，水泥450kg/m3，砂1350kg/m3，碎石2000kg/m3，样品尺寸为40mmⅹ40mmⅹ160mm，非晶合金纤维掺加体积分数为1.6％。实例六：水225kg/m3，水泥450kg/m3，砂1350kg/m3，碎石2000kg/m3，样品尺寸为40mmⅹ40mmⅹ160mm，非晶合金纤维掺加体积分数为2％。实例七：水225kg/m3，水泥450kg/m3，砂1350kg/m3，碎石2000kg/m3，样品尺寸为150mmⅹ150mmⅹ40mm。实例八：水225kg/m3，水泥450kg/m3，砂1350kg/m3，碎石2000kg/m3，样品尺寸为150mmⅹ150mmⅹ40mm，非晶合金纤维掺加体积分数为0.4％。实例九：水225kg/m3，水泥450kg/m3，砂1350kg/m3，碎石2000kg/m3，样品尺寸为150mmⅹ150mmⅹ40mm，非晶合金纤维掺加体积分数为0.8％。实例十：水225kg/m3，水泥450本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非晶合金纤维增强的中子屏蔽特种混凝土，其特征在于，该混凝土以砂浆为基体，再将非晶合金纤维均匀的加入基体当中，所述非晶合金纤维掺入量为0.2‑3%体积。

【技术特征摘要】
1.一种非晶合金纤维增强的中子屏蔽特种混凝土，其特征在于，该混凝土以砂浆为基体，再将非晶合金纤维均匀的加入基体当中，所述非晶合金纤维掺入量为0.2-3%体积。2.根据权利要求1所述的中子屏蔽特种混凝土，其特征在于，所述基体各组分的配比分别为：水150-250kg/m3，水泥400-460kg/m3，砂660-1400kg/m3，碎石：2000-2500kg/m3。3.根据权利要求1所述的中子屏蔽特种混凝土，其特征在于，所述非晶合金纤维的长度为10-15mm，宽为0.5-2mm，厚度0.02-0.045mm。4.根据权利要求3所述的中子屏蔽特种混凝土，其特征在于，所述非晶合金纤维为含硼为10-45%的高硼非晶合金。5.一种制备如权利要求1-4任一项所述的中子屏蔽特种混凝土的制备方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：步骤1：将高硼非晶合金熔炼，再通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：王辉，曹鹏辉，刘雄军，吴渊，吕昭平，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11