一种可泵送防辐射高性能混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种可泵送防辐射高性能混凝土及其制备方法，包括以下重量份原料：水泥290～320kg，水160～175kg，饱和面干状态褐铁矿碎石900～1100kg，饱和面干状态褐铁矿砂900～980kg，粉煤灰50～65kg，硅灰30～50kg，钢纤维80～200份，铁砂850～920kg，减水剂6～9kg。本发明专利技术制备的可泵送防辐射高性能混凝土，拌合物出机坍落度180～195mm、扩展度425～470mm，具有良好的可泵送施工性能。振捣成型后，整体混凝土中骨料分布的均匀性良好、热稳定性较好、质量损失率不大于0.9％；抗氯离子侵蚀性能好，可对α、β、χ、γ射线和中子流同步进行良好的屏蔽保护。好的屏蔽保护。

【技术实现步骤摘要】
一种可泵送防辐射高性能混凝土及其制备方法


[0001]本专利技术涉及混凝土
，具体涉及一种可泵送防辐射高性能混凝土及其制备方法。

技术介绍

[0002]防辐射混凝土又称为防射线混凝土、原子能防护混凝土、屏蔽混凝土、重混凝土或核反应堆混凝土，它能有效屏蔽辐射，是原子能反应堆、粒子加速器及其它含放射源装置常用的防护材料，主要用于α、β、χ、γ射线和中子流的屏蔽防护。
[0003]目前，国内外防辐射混凝土技术路线主要有以下两种：一是采用磁铁矿、褐铁矿石或重晶石作粗细集料配制屏蔽混凝土，该技术目前使用最为广泛；二是应用高性能混凝土技术，因未采用密度大的防辐射集料，必须通过增加混凝土厚度才能达到屏蔽射线的目的。如对于同一γ源，要使其辐射强度衰减一半，对于普通混凝土需5.95cm厚，而对防辐射混凝土则只需3.93
‑
3.97cm厚即可。
[0004]总结国内防辐射混凝土设计和生产技术，主要存在以下问题：一是采用赤铁矿设计的防辐射混凝土容重虽可达到3500kg/m3，但混凝土中Fe元素和结晶水含量较难达到设计要求，对热中子的屏蔽防护效果不佳，且因水泥用量大，水化放热速率高，存在收缩率大，易产生早期温度裂缝的问题；二是从提高赤铁矿防辐射混凝土中铁元素含量考虑，主要采取掺加钢锻、钢珠的方法，但过多铁质骨料的使用，导致防辐射混凝土的施工性能大幅降低；三是采用褐铁矿配制的防辐射混凝土虽可大幅提高混凝土中结晶水和铁元素含量，若不添加铁砂或钢锻，容重和铁元素含量易出现不满足设计要求的情况，且抗氯离子渗透性能普遍较低；四是在国内已建或在建核电工程防辐射混凝土施工中，由于集料的特重原因，运输和浇筑过程中混凝土易产生离析，且基本均采用非泵送方式，该浇筑方式均匀性较好，但存在施工振捣密实难度大、施工效率低等问题。
[0005]基于以上分析，研发一种可泵送的防辐射高性能混凝土，同步解决防辐射混凝土施工性能、综合力学性能、长期耐久性和长期屏蔽稳定性的综合技术难题，对于提高防辐射混凝土施工效率，确保防辐射混凝土结构工程施工质量，保证其设计寿命期内结构的屏蔽性能具有重大意义。

技术实现思路

[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种可泵送防辐射高性能混凝土及其制备方法。
[0007]本专利技术采用的技术方案是：
[0008]一种可泵送防辐射高性能混凝土，包括以下重量份原料：
[0009]水160～175份；水泥290～320份；褐铁矿碎石900～1100份；褐铁矿砂900～980份；粉煤灰50～65份；硅灰30～50份；钢纤维80～200份；铁砂850～920份；减水剂6～9份；褐铁矿碎石及褐铁矿砂均为饱和面干状态，褐铁矿碎石与褐铁矿砂的混合比例在40～50％。
[0010]进一步地，水胶比为0.42～0.45，混凝土配合比的干砂浆体积为465～475L；坍落度不小于180mm。进一步地，混凝土总质量密度不低于3500kg/m3；H元素等效质量密度不小于30kg/m3，O元素等效质量密度不小于1120kg/m3；Fe元素等效质量密度总和不小于1.8
×
103kg/m3。
[0011]进一步地，所述水泥为P
·
II 42.5水泥，碱含量不大于0.6％，C3A含量小于5％，C3S含量小于55％，28d抗压强度不低于49MPa，比表面积300m2/kg～390m2/kg。
[0012]进一步地，所述褐铁矿碎石的粒径为5～25mm，Fe2O3含量不低于70％，结晶水含量不少于10％，吸水率不高于10％，表观密度不小于3700kg/m3；所述褐铁矿砂为II区中砂，Fe2O3含量不低于60％，结晶水含量不少于10％，吸水率不高于10％，表观密度不小于3700kg/m3；所述铁砂为Ⅱ区中砂，含铁量不低于85％。
[0013]进一步地，所述粉煤灰为F类Ⅰ级粉煤灰，28d活性指数不低于70％
[0014]进一步地，所述硅灰中中无定形SiO2含量占总质量的90％以上。
[0015]进一步地，所述钢纤维为镀铜微细钢纤维，纤维长度12～6mm，直径0.18～0.22mm，抗拉强度不低于2000MPa。
[0016]进一步地，所述铁砂为Ⅱ区中砂要求，且含铁量不低于85％。
[0017]上述减水剂为聚羧酸高性能减水剂，减水率不低于30％，且具有良好的保坍效果。
[0018]上述P
·
II 42.5水泥，因具有相对较小的比表面积，且严格控制C3A和C3S含量，可保证所生产防辐射高性能混凝土出机后拌合物具有良好的和易性，且可有效降低水泥的早期水化速度，减少早期混凝土温升，避免温度裂缝的产生。
[0019]上述褐铁矿碎石和褐铁矿砂，Fe2O3含量分别不低于70％和60％，因具有较高的铁元素含量，在混凝土基体中充当骨架的同时，可引入大量的Fe元素，从而具有良好的屏蔽高速中子的作用。
[0020]上述褐铁矿碎石和褐铁矿砂，骨料表面疏松多孔，具有极强的吸附性，表面会吸附着大量的水分，其饱和面干吸水率一般较大，为保证新拌混凝土具有良好的和易性，饱和面干吸水率不得大于5％；从提高混凝土配合比设计的准确性和技术经济性考虑，配合比设计时提前对骨料进行预湿，使其达到饱和面干状态，避免骨料吸水后导致拌合物工作性能降低。
[0021]上述铁砂，Fe元素含量不低于80％，可大幅提高设计防辐射高性能混凝土中的铁元素含量，以达到设计技术指标要求。铁砂级配满足Ⅱ区中砂要求，同质量替代褐铁矿碎石和砂，可在一定程度上改善混凝土的流动性。
[0022]上述粉煤灰和硅灰，因细度显著大于水泥，可有效填充基体混凝土中水泥石的孔隙，提高结构的密实度；且粉煤灰和硅灰表观密度均小于水泥，同质量取代水泥后，可显著提高拌合物中浆体体积，提高新拌混凝土的施工性能；另，浆体体积的提高，可对褐铁矿碎石和砂表面的孔隙进行封闭，提高混凝土的抗氯离子渗透能力。
[0023]上述镀铜微细钢纤维，具有很高的弹性模量和抗拉强度，在混凝土中呈三维分布，可显著提高混凝土的抗抗折强度和抗压强度，改善混凝土的脆性；表面的铜镀层，可以对纤维起到保护层的作用，提高钢纤维的抗腐蚀能力；因铁砂与褐铁矿粗细骨料密度相差较大，混凝土基体中乱向分布的钢纤维，可起到一定的支撑作用，避免铁砂和褐铁矿粗细骨料在混凝土浇筑初期向底部沉降，缓解防辐射混凝土结构存在的上下分层，提高结构的匀质性。
[0024]上述任意一种可泵送防辐射高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：：
[0025]1)、首先将褐铁矿石及褐铁矿砂预湿至饱和面干状态后按比例混合，得混合骨料；
[0026]2)、按配合比称取各原料，在搅拌机中按照水泥
→
粉煤灰
→
硅灰
→
混合骨料
→
铁砂
→
钢纤维
→
70％拌合水的顺序先后投放各原料，搅拌30～90S；
[0027]3)、再投本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可泵送防辐射高性能混凝土，其特征在于，包括以下重量份原料：褐铁矿碎石及褐铁矿砂均为饱和面干状态，褐铁矿碎石与褐铁矿砂的混合比例在40～50％。2.根据权利要求1所述的一种可泵送防辐射高性能混凝土，其特征在于，水胶比为0.42～0.45，混凝土配合比的干砂浆体积为465～475L；坍落度不小于180mm。3.根据权利要求1所述的一种可泵送防辐射高性能混凝土，其特征在于，混凝土总质量密度不低于3500kg/m3；H元素等效质量密度不小于30kg/m3，O元素等效质量密度不小于1120kg/m3；Fe元素等效质量密度总和不小于1.8
×
103kg/m3。4.根据权利要求1所述的一种可泵送防辐射高性能混凝土，其特征在于，所述水泥为P
·
II 42.5水泥，碱含量不大于0.6％，C3A含量小于5％，C3S含量小于55％，28d抗压强度不低于49MPa，比表面积300m2/kg～390m2/kg。5.根据权利要求1所述的一种可泵送防辐射高性能混凝土，其特征在于，所述褐铁矿碎石的粒径为5～25mm，Fe2O3含量不低于70％，结晶水含量不少于10％，吸水率不高于10％，表观密度不小于3700kg/m3；所述褐铁矿砂为II区中砂，Fe2O3含量不低于60％，结晶水含量不少于10％，吸水率不高于10％，表观密度不...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡德华，刘向坤，童小明，杜增强，庞安宇，谭妮娜，
申请(专利权)人：中核混凝土股份有限公司，
类型：发明
国别省市：