CN108424017A - 一种防辐射混凝土活性骨料及其制备方法 - Google Patents

一种防辐射混凝土活性骨料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种防辐射混凝土活性骨料及其制备方法。一种防辐射混凝土活性骨料，其特征在于，包括以下重量分数的原料：10‑20份水、60‑85份水泥、10‑20份磷酸氢钡、100‑130份铅粉、0.1‑0.5份减水剂；同时提供了其制备方法；同时还提供了该活性骨料制备的防辐射混凝土的原料组成：10‑20份水、30‑50份水泥、20‑45份活性细骨料、65‑90份活性粗骨料、0.1‑1份减水剂和2‑5份纤维；本发明的活性骨料所用原料易得，可以提高混凝土的结构致密度、强度和防辐射性能。

Description

一种防辐射混凝土活性骨料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种混凝土，尤其涉及一种防辐射混凝土活性骨料及其制备方法。
背景技术
防辐射混凝土又称防射线混凝土、屏蔽混凝土和原子能防护混凝土，能有效屏蔽原子核反应所产生的γ射线和中子射线。提高混凝土辐射屏蔽所遵循的原则一般是掺入高表观密度和高原子序数材料，如铅粉。但是铅粉无胶凝活性，与水泥相容性差，混凝土中含量低，防辐射效果差。而且铅粉堆积密度远大于普通石子骨料，易造成混凝土离析，施工性能差，易开裂，严重影响核废料的固化安全效果。
发明内容
针对以上防辐射混凝土存在的问题，本发明提供了一种防辐射混凝土活性骨料及其制备方法。本发明的活性骨料所用原料易得，可以提高混凝土的结构致密度、强度和防辐射性能。
一种防辐射混凝土活性骨料，包括以下重量分数的原料：10-20份水、60-85份水泥、10-20份磷酸氢钡、100-130份铅粉、0.1-0.5份减水剂。
上述活性骨料的制备方法，包括以下步骤：
（1）10-20份水、55-75份水泥混合搅拌均匀，然后加入100-130份铅粉，再次搅拌均匀，再加入0.1-0.5份减水剂、1-3份纤维，混合搅拌5-10min；
（2）将步骤（1）的混合物加工成粒状，在3-6MPa和40-60℃条件下一次养护30-70min，得到骨料内芯；
（3）将压蒸后的骨料内芯浸水沥干，然后表层包裹5-15份水泥，在温度20-30℃和相对湿度70-90%下二次养护10-30min，得到活性骨料；
（4）通过筛子进行分离，粒径小于等于4.75mm为活性细骨料，粒径大于4.75mm为活性粗骨料。
一种上述骨料制备的防辐射混凝土，包括以下重量分数的原料：10-20份水、30-50份水泥、20-45份活性细骨料、65-90份活性粗骨料、0.1-1份减水剂和2-5份纤维组成；所述水泥为高铁磷铝酸盐水泥，主要矿物组成为：CaO 30-45%、Al2O3 25-31%、P2O510-16%、Fe2O38-14%、SiO2 2-5%；所述纤维为铅硼聚乙烯纤维。
本发明的有益效果：
（1）本发明通过高铁磷铝酸盐水泥水化将大量铅粉粘接在一起形成活性骨料内芯。内芯中铅粉含量高，分布均匀，能有效提高其防辐射性能。
（2）活性骨料表层包裹未完全水化的水泥，在混凝土搅拌过程中能与混凝土中的水泥发生水化反应，从而减薄甚至消除界面过渡区，提高混凝土的性能，如结构致密度、强度和防辐射性能。
（3）混凝土中磷酸氢钡与高铁磷铝酸盐水泥的水化产物发生反应生成铝酸钡钙和磷铝酸钡钙，不但密度高，而且含有大量结晶水，能有效实现对γ射线和中子的屏蔽。
（4）原材料易得，方法简单，实施便利。
具体实施例
实施例1
一种防辐射混凝土活性骨料，包括以下重量分数的原料和制备步骤：
（1）10份水、55份水泥混合搅拌均匀，然后加入100份铅粉，再次搅拌均匀，再加入0.1份减水剂、1份纤维，混合搅拌5min；
（2）将步骤（1）的混合物加工成粒状，在3MPa和40℃条件下一次养护30min，得到骨料内芯；
（3）将压蒸后的骨料内芯浸水沥干，然后表层包裹5份水泥，在温度20℃和相对湿度70%下二次养护30min，得到活性骨料；
（4）通过筛子进行分离，粒径小于4.75mm为活性细骨料，粒径大于4.75mm为活性粗骨料。
一种上述骨料制备的防辐射混凝土，包括以下重量分数的原料：10份水、30份水泥、45份活性细骨料、90份活性粗骨料、0.1份减水剂和5份纤维组成。
实施例2
一种防辐射混凝土活性骨料，包括以下重量分数的原料和制备步骤：
（1）20份水、75份水泥混合搅拌均匀，然后加入130份铅粉，再次搅拌均匀，再加入0.5份减水剂、3份纤维，混合搅拌10min；
（2）将步骤（1）的混合物加工成粒状，在6MPa和60℃条件下一次养护70min，得到骨料内芯；
（3）将压蒸后的骨料内芯浸水沥干，然后表层包裹15份水泥，在温度30℃和相对湿度90%下二次养护10min，得到活性骨料；
（4）通过筛子进行分离，粒径小于4.75mm为活性细骨料，粒径大于4.75mm为活性粗骨料。
一种上述骨料制备的防辐射混凝土，包括以下重量分数的原料：20份水、50份水泥、20份活性细骨料、65份活性粗骨料、1份减水剂和2份纤维组成。
实施例3
一种防辐射混凝土活性骨料，包括以下重量分数的原料和制备步骤：
（1）15份水、65份水泥混合搅拌均匀，然后加入120份铅粉，再次搅拌均匀，再加入0.35份减水剂、2.2份纤维，混合搅拌8min；
（2）将步骤（1）的混合物加工成粒状，在5MPa和50℃条件下一次养护60min，得到骨料内芯；
（3）将压蒸后的骨料内芯浸水沥干，然后表层包裹12份水泥，在温度25℃和相对湿度80%下二次养护20min，得到活性骨料；
（4）通过筛子进行分离，粒径小于4.75mm为活性细骨料，粒径大于4.75mm为活性粗骨料。
一种上述骨料制备的防辐射混凝土，包括以下重量分数的原料：15份水、40份水泥、35份活性细骨料、80份活性粗骨料、0.5份减水剂和4份纤维组成。
对比例
一种防辐射混凝土，包括以下重量分数的原料：15份水、75份硅酸盐水泥、35份天然砂骨料、80份天然石骨料、0.5份减水剂和4份纤维组成。
按照GB/T34008-2017《防辐射混凝土》将实施例及对比例中的原料份数制成混凝土，然后按照国标GB18871-2002《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》测定其防辐射性能，按照国标GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》测定工作性能，分别见表1、表2。
表1为防辐射混凝土线型衰减系数（cm-1）
表2为混凝土工作性能的测定
由表1可以看出，在不同强度的γ射线照射下，实施例的混凝土线型衰减系数明显高于对比例的，说明实施例的屏蔽效果显著优于对比例。由表2可以看出，本发明制得的混凝土的工作性能稍微优于常规防辐射混凝土的工作性能。

Claims (3)

1.一种防辐射混凝土活性骨料，其特征在于，包括以下重量分数的原料：10-20份水、60-85份水泥、10-20份磷酸氢钡、100-130份铅粉、0.1-0.5份减水剂。
2.一种权利要求1所述的活性骨科的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）10-20份水、55-75份水泥混合搅拌均匀，然后加入100-130份铅粉，再次搅拌均匀，再加入0.1-0.5份减水剂、1-3份纤维，混合搅拌5-10min；
（2）将步骤（1）的混合物加工成粒状，在3-6MPa和40-60℃条件下一次养护30-70min，得到骨料内芯；
（3）将压蒸后的骨料内芯浸水沥干，然后表层包裹5-15份水泥，在温度20-30℃和相对湿度70-90%下二次养护10-30min，得到活性骨料；
（4）通过筛子进行分离，粒径小于等于4.75mm为活性细骨料，粒径大于4.75mm为活性粗骨料。
3.一种权利要求1或2所述的活性骨料制备的防辐射混凝土，其特征在于，包括以下重量分数的原料：10-20份水、30-50份水泥、20-45份活性细骨料、65-90份活性粗骨料、0.1-1份减水剂和2-5份纤维；所述水泥为高铁磷铝酸盐水泥，主要矿物组成为：CaO 30-45%、Al2O325-31%、P2O510-16%、Fe2O3 8-14%、SiO2 2-5%；所述纤维为铅硼聚乙烯纤维。
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