CN1611459A - 防氡防辐射砌筑水泥 - Google Patents

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徐光亮
董发勤
邓跃全
朱桂平
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Southwest University of Science and Technology
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Abstract

本发明涉及一种防氡防辐射砌筑水泥，属于水硬性水泥技术领域。它是由重晶石、沸石、生石灰、石膏、水泥熟料组成。其组成及重量百分含量为：石膏2～6％，熟料35～55％，生石灰5～20％，重晶石15％～25％，沸石12～20％。该砌筑水泥具有防氡、防辐射功能。且生产工艺简单，成本低廉。

Description

防氡防辐射砌筑水泥
(一)技术领域：本发明涉及一种防氡防辐射砌筑水泥，属水硬性水泥技术领域。
(二)背景技术：我国地域辽阔，地质结构复杂，土壤中238U和232Th的比活度高过世界均值，高氡地区多。某些地区的建筑材料(砖、石材、水泥等)中放射线和氡释放浓度较高。经过对43000所住宅的调查结果表明，全国住宅氡含量平均为124Bq/m3，其中21％的住宅超过150Bq/m3，5％超过400Bq/m3，19％超过740Bq/m3。中国对5个地区37个地下工程进行的氡调查，有54％超标。云南70～80年代进行四次恶性肿瘤普查，其肺癌发病率高达217.2人/10万人，居全国之冠。世界土壤平均值(7400Bq/m3)和西方各国室内氡的平均含量(12～108Bq/m3)，昆明市调查结果表明，被调查的居室氡浓度达32.6～644.5Bq/m3，而长沙市地下建筑物内氡浓度达710Bq/m3，湖南衡阳地下建筑物内氡浓度达1080Bq/m3。因此，开发和使用防氡防辐射砌筑水泥(用于配制建筑物或构筑物砌缝和摸面用砂浆)，降低建筑物或构筑物中的放射线和氡释放浓度，对于保护人民健康很有必要，具有重大的现实意义。
(三)发明内容：
1、发明目的：本发明的任务在于，针对砌筑水泥用量广泛，功能不足之现状，通过对水泥组分和用量的改变，提供一种具有防氡防辐射功能的砌筑水泥。
2、技术方案：
一种防氡防辐射砌筑水泥，其组成及重量百分含量为：石膏2～6％，熟料35～55％，生石灰5～20％，重晶石15％～25％，沸石12～20％。
上述组成中的重晶石为防辐射基元材料，它是一种含有六方形晶体结构的硫酸钡的天然矿物。
上述组成中的沸石为防氡基元材料，它是一种具有规整微孔和/或细孔的天然矿物。其孔径大小与分子的直径相近，因内部结构中含空洞和管道，且电性不平衡，故具有较大的表面能，能够吸附砌砖、石材及其他建筑材料释放的氡气。
本发明能实现其目的的理由是：
(1)因为该砌筑水泥中掺入防辐射基元材料，其防辐射基元材料是含重金属元素的天然矿物或工业副产物，如天然重晶石。重金属元素可吸收χ射线和γ射线。重晶石主要成分为硫酸钡(BaSO4)。纯重晶石为白色，有光泽，由于杂质及混入物的影响也呈灰色、浅红色、浅黄色等。重晶石化学性质稳定，不溶于水和盐酸，无磁性和毒性。防辐射水泥、砂浆及混凝土利用重晶石具有吸收χ射线和γ射线的性质，将其制成钡水泥、重晶石砂浆和重晶石混凝土，可以替代金属铝板屏蔽核反应堆和建造防射线的建筑物。重晶石砂浆是一种容重较大，对χ射线和γ射线具有阻隔作用的砂浆。本发明即利用重晶石吸收χ射线和γ射线的性质，将重晶石做为一种掺合料加入，使砌筑水泥具有防辐射能力。
(2)砌筑水泥中掺入的防氡基元材料，防氡基元材料是天然或人工多孔吸附材料，利用其离子交换能力、选择交换特性和吸附性，吸附氡气以及固定吸收氡气衰变产物。天然沸石是碱金属和碱土金属的含水铝硅酸盐矿物。它是开放性较大的硅氧、铝氧四面体组成的一种架状硅酸盐结构，有很多大小均一的空腔和孔隙。空腔和孔隙中有Ca++、Na+、K+等阳离子和一定条件下可以自由脱离、吸附的水分子。骨架中的阳离子与骨架联系较弱，易被其他阳离子交换。对一定种类的沸石来说，阳离子及其结构位置是一定的，空腔和孔隙的直径大小也是一定的。因此，沸石具有较强的离子交换能力、选择交换特性和吸附性，并且不受辐射的影响。如：当放射性废物中含有裂变产物的半衰期很长这类物质时，必须将它们储存到蜕变为稳定状态后才能排除。由于废料量大，储存时间长，很难做到长时间***漏。比较可行的方法是将这类放射性离子交换到天然沸石晶体中。交换了放射性离子的沸石，将其熔化后，放射性离子可永久固定在其晶格中，从而防止其扩散。
3、有益效果：本发明与现有砌筑水泥相比有如下优点：
(1)防辐射能力强，具有较强的阻挡吸收射线的能量，对α射线、β射线可以完全吸收，对χ射线、γ射线有显著的阻挡衰减作用。
(2)防氡性能好，而且具有长久的防氡性能。
(3)工艺简单，本发明无需添置专用设备，工序简便，容易操作。
(四)具体实施方式：下面结合实施例对本发明作进一步说明。
下表是本发明的几个实施例：
样品编号 石膏(质量百分数/％)     325#水泥(质量百分数/％) 生石灰(质量百分数/％) 重晶石(质量百分数/％) 沸石(质量百分数/％)
  1   3     42   20   15     20
  2   4     55   5   18     18
  3   2     45   17   20     16
  4   3     48   13   22     14
  5   6     39   19   24     12
  6   5     35   15   25     20
下表是对应上表中砌筑水泥的防氡防辐射性能：
样品编号                防辐射性能     防氡性能
    内照射指数IRa       外照射指数Ir     防氡率/％
    1     0.22     0.17     0.17     87.88
    2     0.18     0.18     0.19     84.25
    3     0.16     0.17     0.17     82.15
    4     0.12     0.19     0.15     77.29
    5     0.13     0.16     0.16     76.54
    6     0.12     0.15     0.15     88.62
本发明的防氡防辐射砌筑水泥分为175#水泥、275#水泥两个标号。砌筑水泥中熟料的质量百分数在35％~45％之间为175#水泥，熟料的质量百分数在45％~55％之间为275#水泥。
经检测，发现细度、安定性、凝结时间、流动性、抗折、抗压都达到了GB/T3183-1997砌筑水泥的标准中175#或275#水泥的要求，见下表1与表2。
表1
编号        抗压强度        抗折强度 SO3 泌水性 安定性   达到标号
  7天     28天   7天   28天
  1   9.5     19   2.5   5.5   2.7％     5％     合格   175
  2   14.0     29   3.0   6.5   2.8％     5.5％     合格   275
  3   13.5     28   3.0   6.0   2.4％     6％     合格   275
  4   13.5     28.5   3.0   6.0   2.7％     8％     合格   275
  5   9.0     18.5   2.0   5.0   3.2％     9％     合格   175
  6   9.0     18   2.0   4.5   3.0％     5％     合格   175
表2
  编号 凝结时间     细度/80μm方孔筛筛余量(％)
  1 初凝2小时10分钟，终凝4小时20分钟     5
  2 初凝2小时30分钟，终凝4小时30分钟     6
  3 初凝2小时，终凝4小时10分钟     8
  4 初凝2小时15分钟，终凝4小时20分钟     6
  5 初凝2小时55分钟，终凝5小时     7
  6 初凝2小时50分钟，终凝4小时45分钟     7
本发明产品的生产过程是：原料经粉碎、改性、配料、混合粉磨(80μm方孔筛，筛余不得超过10％)、包装成产品。

Claims (2)

1、一种防氡防辐射砌筑水泥，其组成及各组分的重量百分含量为：
A、重晶石                 15～25；
B、沸石                   12～20；
C、石膏                   2～6；
D、水泥熟料               35～55；
E、生石灰                 5～20。
2、根据权利要求1所述的防氡防辐射砌筑水泥，其特征在于，其防氡防辐射性能最好的配比为：石膏5％，熟料35％，生石灰15％，重晶石25％，沸石20％。
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