一种防辐射混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种防辐射混凝，各组分按重量份数计包括：水泥200

【技术实现步骤摘要】
一种防辐射混凝土及其制备方法


[0001]本专利技术属于建筑工程领域，具体涉及一种防辐射混凝土及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着我国经济的快速发展和科技水平的进步，核技术逐渐应用于关乎民生的各个领域，大量核电站、原子能工业、医院等建筑投入建设，辐射逐渐引起人们的注意。当前核技术的安全性问题主要如何提高防辐射工程的射线屏蔽性能。
[0003]防辐射混凝土结构主要问题是γ射线和中子射线的防护。其中，γ射线穿透能力强,通常通过高密度建筑材料时，其能量能被减弱，达到一定密度和厚度时可完全被吸收；而中子射线由不带电核的微粒组成，具有高度的穿透能力，可分为快速中速和慢速中子，二者防护机理不一样，因此对于中子射线的防护只通过提高材料密度的手段达不到对应的屏蔽目的。防止中子射线屏蔽不仅含重元素，而且必须含充分数量的轻元素。
[0004]目前国内外防辐射混凝土技术通常采用磁铁矿石、褐铁矿石等铁矿石或重晶石作骨料，重质骨料作为不可再生资源价格昂贵，且仅仅通过增大混凝土密度的手段，只能达到屏蔽γ射线，无法有效屏蔽快中子。若不采用密度大的防辐射集料，则必须通过增加混凝土厚度才能达到屏蔽γ射线射线的目的，屏蔽能力更有限。因此，进一步探索和研究防中子辐射、屏蔽γ射线、工作性能优良，耐久性好、成本低的防辐射混凝土已势在必行。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种防辐射混凝土，可实现多种固废的高效利用，并可表现出匀质性良好、耐久性优良、屏蔽性能优异等优点；其涉及的制备方法较简单、成本较低，具有显著的经济和环境效益。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]一种防辐射混凝土，各组分按重量份数计包括：水泥200
‑
400份，矿渣粉40
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100份，粉煤灰40
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200份，钢渣粉50
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100份，细骨料1000
‑
1500份，钢渣基粗骨料1200
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1800份，水150
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180份，外加剂8
‑
20份。
[0008]上述方案中，所述水泥为低热硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。
[0009]上述方案中，所述粉煤灰为I级粉煤灰。
[0010]上述方案中，所述矿渣粉为S95高炉矿渣粉。
[0011]上述方案中，所述钢渣粉中Fe2O3≥25wt％，比表面积≥400m2/kg，28d活性指数≥95％。
[0012]上述方案中，所述外加剂为减水剂，具体可选择聚羧酸系高效减水剂等。
[0013]上述方案中，所述细骨料为河砂、铁矿砂、玄武岩砂、重晶石砂的一种或者几种组合，细度模数为2.3
‑
3.0，表观密度为2900
‑
4200kg/m3。
[0014]上述方案中，所述钢渣基粗集料的粒径为5
‑
20mm，表观密度为2900
‑
4200kg/m3。
[0015]上述方案中，所述钢渣基粗骨料以20
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40份钢渣骨料、2
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4份硼泥、1
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3份淀粉、0.5
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0.8份高吸水树脂和2
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5份水为主要原料，经分步包覆成球形成；制备方法具体包括以下步骤：
[0016]1)内核胚体制作；按重量份数计(下同)，将20
‑
40份钢渣骨料、2
‑
4份硼泥、1
‑
3份淀粉、0.5
‑
0.8份高吸水树脂和2
‑
5份水混合均匀，静置陈化24h后，造粒，得粒径为2.36
‑
10mm的颗粒；
[0017]2)二次包裹成球；将超高性能混凝土预混料(UHPC预混料)100份和水8
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14份混合均匀，得均匀浆料，将所得浆料与步骤1)所得造粒颗粒混合，利用制丸机进行骨料成型，得粒径为5
‑
20mm的骨料；
[0018]3)养护成型；骨料成型后，在成型室中进行静置，然后置于常温水中进行养护，最后置于热水中进行二次养护，取出放置在空气中自然冷却至室温。
[0019]上述方案中，所述钢渣基粗骨料的制备方法中，其中步骤1)所述钢渣骨料尺寸为0.6
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2.36mm，Fe2O3含量≥25％，MgO≤10％，f
‑
CaO≤3％；硼泥含水率≤30％，B2O3≥3％；淀粉为玉米或小麦淀粉；高吸水树脂的粒径≤150μm，离心保水量≥30％。
[0020]上述方案中，所述UHPC预混料组成中不包含纤维材料，28d抗压强度≥120MPa。
[0021]上述方案中，所述成型室中静置时间为18
‑
24h。
[0022]上述方案中，所述常温水温度为20
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25℃；养护时间为5
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8d。
[0023]上述方案中，所述热水温度为60
‑
95℃；二次养护时间为1
‑
2d。
[0024]上述一种防辐射混凝土的制备方法，它包括如下步骤：
[0025]1)按配比称取原材料，采用搅拌机进行拌合，将称取的水泥、粉煤灰、矿粉、细集料、水、外加剂拌制均匀(30
‑
40s)，得预混物料；
[0026]2)再将粗骨料加入步骤1)得到的预混物料中，搅拌均匀(50
‑
100s)，即得所述防辐射混凝土。
[0027]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0028]1)本专利技术以钢渣基粗集料为粗骨料，其内核以钢渣细骨料为主要原料，并辅以硼泥、淀粉和高吸水树脂；其中钢渣中Fe元素可以发挥屏蔽γ和慢中子、质子辐射的作用；硼泥中引入的B元素、高吸水树脂吸收水中引入的H元素以及淀粉引入的原子序数低的C、H元素，可有效增强混凝土防快中子的能力；同时淀粉有助于钢渣、硼泥、吸水树脂粘结成球，高吸水树脂可以起到内养护作用，提升UHPC的材料强度，UHPC高强度材料作为外壳提供支撑，并保障钢渣基集料的力学性能；
[0029]2)本专利技术所述钢渣基粗集料的制备方法采用两次成球技术，形成钢渣为内核，硼泥、淀粉、高吸水树脂混合物为中间塑性层，UHPC材料为外壳的三层梯度结构；内核钢渣骨料中存在部分游离氧化钙和MgO、淀粉加热糊化会发生微膨胀，挤压中间塑性层，同时UHPC材料有自收缩特性，也会紧紧包裹中间层塑性，从而进一步提升钢渣基骨料的力学性能；
[0030]3)本专利技术所述防辐射混凝土利用水泥、矿渣粉、粉煤灰、钢渣粉形成胶凝体系，利用钢渣粉中Fe元素形成防辐射胶凝体系，配以河砂、铁矿砂、玄武岩砂、重晶石砂等防γ射线细集料，与细集料密度相近兼具防γ射线和中子射线钢渣基骨料，形成兼具优良工作性能、力学性能、抗辐射能力强、耐久性好、抗离析能力本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防辐射混凝土，各组分按重量份数计包括：水泥200
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400份，矿渣粉40
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100份，粉煤灰40
‑
200份，钢渣粉50
‑
100份，细骨料1000
‑
1500份，钢渣基粗骨料1200
‑
1800份，水150
‑
180份，外加剂8
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20份。2.根据权利要求1所述的防辐射混凝土，其特征在于，所述水泥为低热硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。3.根据权利要求1所述的防辐射混凝土，其特征在于，所述钢渣粉中Fe2O3≥25％，比表面积≥400m2/kg，28d活性指数≥95％。4.根据权利要求1所述的防辐射混凝土，其特征在于，所述外加剂为减水剂。5.根据权利要求1所述的防辐射混凝土，其特征在于，所述细骨料为河砂、铁矿砂、玄武岩砂、重晶石砂中的一种或几种，其细度模数为2.3
‑
3.0，表观密度为2900
‑
4200kg/m3。6.根据权利要求1所述的防辐射混凝土，其特征在于，钢渣基粗集料，粒径为5
‑
20mm，表观密度为2900
‑
4200kg/m3。7.根据权利要求1所述的防辐射混凝土，其特征在于，所述钢渣基粗骨料的制备方法包括以下步骤：1)内核胚体制作；按重量份数计，将20
‑
40份钢渣骨料、2

【专利技术属性】
技术研发人员：赵日煦，包明，王军，熊龙，高飞，金宏程，黄灿，周博儒，余昆，李兴，邢菊香，
申请(专利权)人：中建西部建设股份有限公司，
类型：发明
国别省市：