一种耐高温含硼锶磷铝酸盐水泥基核电混凝土制造技术

本发明专利技术公开了一种耐高温含硼锶磷铝酸盐水泥基核电混凝土，其重量份组成如下：含硼锶磷铝酸盐水泥30～50份、防辐射粗骨料45～70份、防辐射细骨料35～55份、外加剂0.5～1份、水15～25份。本发明专利技术所用含硼锶磷铝酸盐水泥不仅能有效屏蔽防护α、β、γ、X射线，而且也可吸收防护中子辐射，结合骨料本身具备的防辐射性能，令本发明专利技术的含硼锶磷铝酸盐水泥基核电混凝土具有更强的防辐射性能，同时，因为水泥熟料本身具备优良的耐高温性，避免出现缩短混凝土结构的服役寿命的情况。总之，该发明专利技术是一种优秀的可用于核电工程防护和核废料处理的高品质混凝土，在核电防辐射方面有着广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温含硼锶磷铝酸盐水泥基核电混凝土
本专利技术涉及一种耐高温含硼锶磷铝酸盐水泥基核电混凝土，属于特种水泥混凝土

技术介绍
随着社会的发展，传统化石燃料的日渐匮乏，核能作为一种高效能源逐渐引起世界各国的重视。为了让核能高效快速的的发展，就必须正确处理核能所带来的问题。核能原子核反应产生的大量射线，如α，β，γ，X射线和中子射线，会诱发多种疾病和基因变异，对环境和人类健康构成极大的威胁。为防止射线对人体和环境的伤害，在建设有辐射源的建筑时，必须设置防护体。水泥混凝土是目前使用最为广泛的射线防护材料，如用于制作核反应堆的内外壳以及核废料的固化处理。目前用于防辐射的防护材料主要有钢板、铅板、水和混凝土等，对这些材料的来源，成本，实施难度进行综合考虑，在这些防辐射防护材料中，混凝土的综合技术经济效果无疑是最佳。现今核电防护多使用多层结构，在水泥混凝土结构之前还有钢板、铅板等防护手段，在辐射到达水泥混凝土结构之前热量已散失了很多，水泥混凝土结构的温度可达到100℃左右，但即使是100℃的温度对混凝土结构来说也是一个很大的考验，能缩短混凝土结构的服役寿命。另一方面，混凝土防辐射能力与单方混凝土中重金属含量密切相关，因此传统混凝土主要选择含有重金属元素的矿石作为粗骨料和细骨料以提供防辐射性能，而关于水泥熟料本身就具备防辐射性能的鲜有报道。随着核能的发展，对核电混凝土也有了更高的要求，因此，通过制备一种耐高温防辐射水泥熟料，进而开发新型、经济、安全、合理的防辐射混凝土具有重大的战略意义和积极的社会意义。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种耐高温含硼锶磷铝酸盐水泥基核电混凝土。该混凝土主要由含硼锶磷铝酸盐水泥(强度等级不低于42.5级，比表面积大于320m2/kg)，防辐射粗骨料，防辐射细骨料组成，该混凝土对α、β、γ、X射线和中子射线都有很强的吸收屏蔽作用，同时耐高温性能优异。本专利技术采用以下技术方案：一种耐高温含硼锶磷铝酸盐水泥基核电混凝土，它是由以下重量份的原料组成：含硼锶磷铝酸盐水泥30～50份、防辐射粗骨料45～70份、防辐射细骨料35～55份、外加剂0.5～1份、水15～25份；所述含硼锶磷铝酸盐水泥的熟料矿相质量百分比组成为：磷铝酸锶钙32～55％、铝酸锶钙20～30％、铝酸钙15～20％、铁酸二钙5～15％、硼酸钙5～8％；其中磷铝酸锶钙矿相化学分子式为C8-xSrxA6P，2<x<2.4。所述防辐射粗骨料为赤铁矿、蛇纹石、褐铁矿重骨料中一种或几种的组合，粒径范围为4.75mm～26.5mm。所述防辐射细骨料为重晶石粉和赤铁矿砂以任意比例组成的混合物，粒径范围为0.15mm～4.75mm。所述外加剂是由硼酸：碳酸锂：聚羧酸减水剂按照2～6:2～4:1的质量比组成。所述含硼锶磷铝酸盐水泥熟料的生料氧化物组成及质量百分数如下：SrO10～25％、Al2O330～41％、CaO20～38％、P2O55～8％、Fe2O34～13％、B2O33～8％。本专利技术所用的含硼锶磷铝酸盐水泥其强度等级不低于42.5级，比表面积大于320m2/kg；本专利技术所用的防辐射粗骨料为赤铁矿、蛇纹石、褐铁矿等一种或几种的组合。赤铁矿，表观密度大，压碎指标值和吸水率小，防γ射线效果好。蛇纹石与褐铁矿均含有一定的结晶水，防中子射线效果好。所述的防辐射细骨料为磨细重晶石粉与赤铁矿砂。重晶石与赤铁矿，表观密度大，压碎指标值高，防γ射线效果好。粉磨成细骨料后其防辐射性能更佳，但赤铁矿作为细骨料应用时，要选取Fe2O3含量不低于60％的赤铁矿。为保证防辐射混凝土的性能符合核电领域应用标准，粗骨料和细骨料的粒径范围分别控制在4.75mm～26.5mm，0mm～4.75mm。传统核电混凝土的防辐射性能均来自骨料，而本专利技术因在磷铝酸盐水泥熟料中掺入了硼、锶等元素以及水泥熟料自身含有的大量轻元素和相当量的结合水(例如磷铝酸(锶)钙的水化产物2CaO·Al2O3·8H2O中含有8个结晶水)，所以因此该熟料本身就对α、β、γ、X射线和中子射线都有很强的吸收屏蔽作用。本专利技术的有益效果是：本专利技术所用水泥熟料由于含有一定量的硼锶元素以及其他的一些轻元素和相当量的结合水(例如磷铝酸(锶)钙的水化产物2CaO·Al2O3·8H2O中含有8个结晶水)，其本身就具备防辐射性能，因而利用其制备的混凝土对α、β、γ、X射线和中子射线都有很强的吸收屏蔽作用，可以用作防辐射，核电等方面的建筑。同时，因为水泥熟料本身具备优良的耐高温性，避免出现缩短混凝土结构的服役寿命的情况。综上考虑，该专利技术是一种优秀的可用于核电工程防护和核废料处理的高品质混凝土，相信在核电防辐射方面有着广阔的应用前景。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步的详细说明。实施例为对本专利技术的应用价值进行充分说明，现结合具体实例。首先，按重量份数(单位：kg)做所需原料进行配比，配比完成后将其放入混凝土搅拌机内搅拌后成型，最后放入养护室内养护，待达到规定养护时间后检验混凝土性能。具体配比如表1所示。表1原料组成将上述实验组所制得混凝土试块根据《GBT34008-2017防辐射混凝土》中有关标准规定和测试方法进行性能测试，具体测试结果如表2-3所示。表2性能测试结果表3性能测试结果从表2中可以看出，各实例的抗压，抗折强度良好，满足核电水泥的力学性能需要，抗压强度与普通硅酸盐混凝土相比调高了20％～40％。该混凝土的高温抗压强度更是远高于普通硅酸盐混凝土，表明了该混凝土具备优良的耐高温性能。此外，混凝土的干燥收缩率，表观密度，碳化深度，坍落度均符合核电混凝土的国家标准。并且从表3中可以看出该混凝土具备良好的防辐射性能。本次实例尽可能的考虑各方面因素的影响，并非最优方案，足以说明本专利技术-含硼富锶硫铝酸盐水泥熟料的应用价值。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐高温含硼锶磷铝酸盐水泥基核电混凝土，其特征在于，它是由以下重量份的原料组成：含硼锶磷铝酸盐水泥30～50份、防辐射粗骨料45～70份、防辐射细骨料35～55份、外加剂0.5～1份、水15～25份；所述含硼锶磷铝酸盐水泥的熟料矿相质量百分比组成为：磷铝酸锶钙32～55％、铝酸锶钙20～30％、铝酸钙15～20％、铁酸二钙5～15％、硼酸钙5～8％；其中磷铝酸锶钙矿相化学分子式为C8‑xSrxA6P，2

【技术特征摘要】
1.一种耐高温含硼锶磷铝酸盐水泥基核电混凝土，其特征在于，它是由以下重量份的原料组成：含硼锶磷铝酸盐水泥30～50份、防辐射粗骨料45～70份、防辐射细骨料35～55份、外加剂0.5～1份、水15～25份；所述含硼锶磷铝酸盐水泥的熟料矿相质量百分比组成为：磷铝酸锶钙32～55％、铝酸锶钙20～30％、铝酸钙15～20％、铁酸二钙5～15％、硼酸钙5～8％；其中磷铝酸锶钙矿相化学分子式为C8-xSrxA6P，2<x<2.4。2.根据权利要求1所述的含硼富锶磷铝酸盐水泥基核电混凝土，其特征在于，所述防辐射粗骨料为赤铁矿、蛇纹石、褐铁矿重骨料中一种或几种的组合，粒径范围为4.75mm～26.5mm。3.根据权利要求1所述的含硼富...

【专利技术属性】
技术研发人员：王守德，毕海峰，刘浩，黄永波，芦令超，程新，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东,37