一种慢化和吸收中子的混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术属于混凝土建筑材料技术领域，公开了一种慢化和吸收中子的混凝土及其制备方法，按每方重量计，包括以下原料：含硼水泥

【技术实现步骤摘要】
一种慢化和吸收中子的混凝土及其制备方法


[0001]本专利技术属于混凝土建筑材料
，具体涉及一种慢化和吸收中子的混凝土及其制备方法
。

技术介绍

[0002]为缓解能源危机，必须发展更加充足
、
高效的能源
。
核能作为一种清洁
、
稳定的高效能源，被全世界多个国家使用，随着世界工业的发展，核能在全球能源结构中的比重逐年提高，运行中和在建的核电厂数量逐年增加；此外，核技术还广泛应用于医疗
、
科研
、
军事等领域；进而导致核辐射危害日益增大
。
核技术应用过程中产生的中子流，造成空气
、
水和土壤环境等的辐射污染，使辐射范围内的生物基因变异
。
动植物长期暴露在辐射污染的环境中，会诱发细胞染色体疾病，各种畸变甚至死亡
。
人体遭受辐射时，会出现呕吐
、
腹泻
、
皮肤灼伤
、
脱发
、
眼痛
、
白细胞减少等症状；并会诱发甲状腺癌
、
白血病
、
生育缺陷等疾病，严重危害人类的健康
。
因此核技术利用的第一准则是安全和辐射防护
。
[0003]随着核电
、
科研
、
医疗和军事等领域的迅速发展，核技术应用对于慢化中子和降低中子能量的防护材料尤其是防辐射建筑材料的需求量将大大增加
。
因此研制出一种具有慢化和吸收中子功能的环境友好型防辐射混凝土，具有重要的现实意义和应用价值
。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术存在的不足，提供一种慢化和吸收中子的混凝土及其制备方法，可以在保证混凝土力学性能和耐久性能的同时，实现慢化中子和吸收中子，使其具备双重辐射防护性能
。
[0005]为解决本专利技术所提出的技术问题，本专利技术提供一种慢化和吸收中子的混凝土，按每方重量计，包括以下原料：含硼水泥
400
～
550kg/m3、
功能掺合料
140
～
300kg/m3、
重质粗细骨料
2450
～
2850kg/m3、
金属氢化物6～
15kg/m3、
减水剂8～
12kg/m3、
流变剂3～
5kg/m3、
稳定剂2～
6kg/m3，水灰比
0.35
～
0.45。
[0006]上述方案中，所述含硼水泥中硼酸钙的质量含量
≥10
％
。
[0007]上述方案中，所述功能掺合料为质量比
(1
～
3)
：1的铬矿粉和碳化硼，比表面积
≥550m2/kg。
[0008]进一步地，所述铬矿粉中
Cr2O3的质量含量
≥40
％
。
[0009]进一步地，所述碳化硼的有效含量
≥90
％
。
[0010]上述方案中，所述重质粗细骨料为
0.45
～
10mm
连续级配的方铅矿颗粒，其中铅的质量含量
≥60
％
。
[0011]上述方案中，所述金属氢化物为质量比
(1
～
5)
：1的氢化锆和氢化钇，比表面积
≥300m2/kg。
[0012]上述方案中，所述减水剂为三聚氰胺系高效减水剂
。
[0013]上述方案中，所述流变剂为质量浓度
20
～
50
％的聚乙烯亚胺水溶液，分子量为
600
～
150000
，粘度为
3300
～
20500mPa
·
s。
[0014]上述方案中，所述稳定剂为温伦胶
、
黄原胶中的一种或两种
。
[0015]本专利技术还提供一种慢化和吸收中子的混凝土的制备方法，包括以下步骤：
[0016]1)
依次将重质粗细骨料
、
含硼水泥加入搅拌机中，搅拌，得到第一混合料；
[0017]2)
向第一混合料中依次加入功能掺合料
、
金属氢化物
、
稳定剂，搅拌，得到第二混合料；
[0018]3)
向第二混合料中加入流变剂
、
减水剂和水，搅拌，得到慢化和吸收中子的混凝土
。
[0019]上述方案中，步骤
1)
中的搅拌速率为
30
～
60r/min
，搅拌时间为1～
2min
；步骤
2)
中的搅拌速率为
30
～
60r/min
，搅拌时间为3～
4min
；步骤
3)
中的搅拌速率为
120
～
180r/min
，搅拌时间为3～
4min。
[0020]上述方案中，所述慢化和吸收中子的混凝土的养护条件为：成型后脱模前常温环境养护，脱模后
7d
内洒水保持表面润湿情况下常温养护
。
[0021]本专利技术技术思路为：
[0022]本专利技术采用慢化中子并吸收中子的设计思路，二者结合起到双重防辐射效果
。
首次将金属氢化物引入到混凝土中，既提供了能慢化中子的氢元素，又提供了能吸收中子的重金属元素，每个成分都能充分发挥防辐射功能，具有双重效能
。
在慢化中子方面，金属氢化物中的高含量氢具有很好的慢化中子能力，辅以胶凝材料水化产物的结晶水，结晶水能高效的慢化中子流，降低中子的能量
。
在吸收中子方面，除了金属氢化物中的锆和钇，含硼元素的胶凝材料，也能起到吸收中子的作用；采用连续级配的含铅元素的重质粗细骨料，在调节级配避免骨料沉降和浆体离析的同时，进一步吸收中子；掺入含硼和含铬的矿物掺合料，硼元素和铬元素能够吸收大量的慢速中子，同时，高掺量的矿物掺合料，提供大量的无定形组分，与水泥水化物发生二次水化反应，提高混凝土的强度和耐久性
。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0024]本专利技术首次将金属氢化物引入到混凝土中，再配合胶凝材料水化产物中的结晶水，能高效的慢化中子流，降低中子的能量，而混凝土中铅
、
铬
、
锆
、
钇
、
硼等具有吸收中子能力的屏蔽元素，则对慢化后的中子进行吸收，因此，本专利技术不仅能有效慢化核技术应用过程中产生的中子流，而且能吸收部分慢化中子，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种慢化和吸收中子的混凝土，其特征在于，按每方重量计，包括以下原料：含硼水泥
400
～
550kg/m3、
功能掺合料
140
～
300kg/m3、
重质粗细骨料
2450
～
2850kg/m3、
金属氢化物6～
15kg/m3、
减水剂8～
12kg/m3、
流变剂3～
5kg/m3、
稳定剂2～
6kg/m3，水灰比
0.35
～
0.45。2.
根据权利要求1所述的慢化和吸收中子的混凝土，其特征在于，所述金属氢化物为质量比
(1
～
5)
：1的氢化锆和氢化钇，比表面积
≥300m2/kg。3.
根据权利要求1所述的慢化和吸收中子的混凝土，其特征在于，所述功能掺合料为质量比
(1
～
3)
：1的铬矿粉和碳化硼，比表面积
≥550m2/kg
；所述铬矿粉中
Cr2O3的质量含量
≥40
％，所述碳化硼的有效含量
≥90
％
。4.
根据权利要求1所述的慢化和吸收中子的混凝土，其特征在于，所述重质粗细骨料为
0.45
～
10mm
连续级配的方铅矿颗粒，其中铅的质量含量
≥60
％
。5.
根据权利要求1所述的慢化和吸收中子的混凝土，其特征在于，所述含硼水泥中硼酸钙的质量含量
≥10
％
。6.
根据权利要求1所述的慢化和吸收中子的混凝土，其特征在于，所述流变剂为质量浓度
20
～
50

【专利技术属性】
技术研发人员：王浩，张方，廖红玉，
申请(专利权)人：中国一冶集团有限公司，
类型：发明
国别省市：