CN104649605A - 一种防辐射混凝土防护剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防辐射混凝土防护剂，其特征在于：由密水组分、防辐射组分、热中子及快中子吸收组分及重质微集料填充组分。密水组分为硅酸盐矿物，使用量为混凝土中胶凝材料的质量的0.5%～1.0%；防辐射组分为活性2BaO·SiO₂和三乙醇胺[N(C₂H₄OH)₃](简称TEA)，2BaO·SiO₂使用量为混凝土中胶凝材料质量的3.0%～4.0%，TEA的使用量为混凝土中胶凝材料质量的0.02%～0.05%；热中子及快中子吸收组分由高铝水泥熟料、硼镁矿及天然石膏组成，该部分的使用量为混凝土中胶凝材料的质量的3.0%～4.0%；重质微集料填充组分采用天然重晶石(主要成分为BaSO₄2H4O)，其使用量为混凝土中胶凝材料质量的2.0%～3.0%，上述组分至混合机搅拌混合制成。

Description

一种防辐射混凝土防护剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种混凝土防护剂，特别是一种可以防中子和辐射线辐射的防护剂，本发明还涉及一种防辐射混凝土防护剂的制备方法，属于建筑材料领域。

背景技术

核技术自诞生以来便得迅速的发展，目前已在核电、军事、教育、科技和医疗等众多领域得到了广泛的应用，然后其核辐射的安全问题一直是困扰其进一步发展的关键。所谓原子核辐射主要有α、β、γ、和中子等四种射线，其中α、β两种射线穿透力较弱，易于防护；而γ射线和中子射线都有对物体强烈的穿透能力，防护就比较复杂。中子通过物质时具有很强的穿透性，主要通过电离和激发形式来伤害人体，较α、β、γ、X危害更大，情况也更复杂。 由于中子源大多数固定不动，辐射防护最理想的方法是屏蔽。水泥基材料用量最大，用途广泛，在传统高耐久的基础上赋予中子屏蔽的功能，是中子材料发展的主要方向之一。水泥基中屏蔽材料可以对各种中子源进行有效地防扩，在原子反应堆安全壳、医院CT室防护体、各种粒子加速器防体等工程上广泛应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种高效防辐射混凝土防护剂，同时本发明还提供一种制备方法，该防护剂屏蔽α、β、γ、X射线及中子射线效果良好，制造工艺简单，且施工方便，可以直接混入到普通硅酸盐水泥或高铝水泥中使用。

为解决上述技术问题，本发明由密实组分、防辐射组分、热中子及快中子吸收组分和重质微集料填充组分等组成，其中：

密水组分为硅酸盐矿物，使用量为混凝土中胶凝材料的质量的0.5%～1.0%。

防辐射组分为活性2BaO·SiO₂和三乙醇胺[N(C₂H₄OH)₃](简称TEA)，2BaO·SiO₂使用量为混凝土中胶凝材料质量的3.0%～4.0%，TEA的使用量为混凝土中胶凝材料质量的0.02%～0.05%。

热中子及快中子吸收组分由高铝水泥熟料、硼镁矿及天然石膏组成，该部分的使用量为混凝土中胶凝材料的质量的3.0%～4.0%。

重质微集料填充组分采用天然重晶石(主要成分为BaSO42H4O)，其使用量为混凝土中胶凝材料质量的2.0%～3.0%。

在上述组合物中，

所述硅酸盐矿物的分子组成为(1/2Ca,Na)_0.7(Al，Mg，Fe)₄(Si，Al)₈O₂₀(OH)₄·nH₂O。

分子组成为(1/2Ca,Na)_0.7(Al，Mg，Fe)₄(Si，Al)₈O₂₀(OH)₄·nH₂O的双八面体晶体结构的三层矿石具有晶内溶胀能力，遇水能逐渐分散成粒子尺寸为纳米级的凝胶，填充混凝土内部的毛细孔，大幅度增加混凝土的密实度，从而阻止或减缓侵蚀性硫酸盐介质渗透到混凝土内部，避免损害混凝土的内部结构。

所述2BaO·SiO₂，在1200℃—1300℃的温度下煅烧30分钟。

所述三乙醇胺[N(C₂H₄OH)₃]为淡黄色液体,可作为早强剂，可以防止粉碎过程粉粒的聚集和气垫作用，还提高水泥的流动性和装填密度。

所述高铝水泥熟料、硼镁矿及天然石膏组成在球磨机中共同粉磨到比表面积不小于300m²/kg，混合后可获得含硼水泥，它对快中子的慢化以及热中子的吸收和减少俘获γ射线有明显的效果。

所述天然重晶石(主要成分为BaSO42H4O)经过破碎和磨细后，再进行球形化深粉碎而成。其表观密度大(ρ＝2.5～7.0×10kg/m3)，对x射线和Y射线防护性能好；氢元素含量多，能有效防护中子流。

一种制备本发明砂浆塑化剂的方法包括下列步骤：

（1）硅酸盐矿物，钠化处理，使用雷蒙磨粉碎，过筛，检验

（2）2BaO·SiO₂，使用雷蒙磨粉碎，过筛，检验

 （3）三乙醇胺检验

（4）取高铝水泥熟料、硼镁矿及天然石膏使用雷蒙磨粉碎，过筛，检验

（5）天然重晶石经过破碎和磨细后，再进行球形化深粉碎

（6）将上述组分至混合机搅拌混合制成。

具体实施方式

下面通过具体实施例进一步说明本发明。

实施例一

防辐射防护剂由下列组分组成，硅酸盐矿物，其用量为0.75%×M（M为混凝土中胶凝材料的质量，kg/m³），2BaO·SiO₂ 3.5%×M，三乙醇胺0.035%×M，热中子及快中子吸收组分3.5%×M，重质微集料填充组分2.5%×M，将上述组分至混合机搅拌混合后，用量为10.285%×M。

所述中子及快中子吸收组分成份为：取高铝水泥熟料、硼镁矿及天然石膏使用雷蒙磨粉碎，共同粉磨到比表面积不小于300m²/kg。

所述重质微集料填充组分成份为：天然重晶石经过破碎和磨细后，再进行球形化深粉碎。

实施例二

防辐射防护剂由下列组分组成，硅酸盐矿物，其用量为0.6%×M（M为混凝土中胶凝材料的质量，kg/m³），2BaO·SiO₂ 3.5%×M，三乙醇胺0.03%×M，热中子及快中子吸收组分3.8%×M，重质微集料填充组分2.7%×M，将上述组分至混合机搅拌混合后，用量为10.63%×M。

所述中子及快中子吸收组分成份为：取高铝水泥熟料、硼镁矿及天然石膏使用雷蒙磨粉碎，共同粉磨到比表面积不小于300m²/kg。

所述重质微集料填充组分成份为：天然重晶石经过破碎和磨细后，再进行球形化深粉碎。

实施例三

防辐射防护剂由下列组分组成，硅酸盐矿物，其用量为0.9%×M（M为混凝土中胶凝材料的质量，kg/m³），2BaO·SiO₂ 3.9%×M，三乙醇胺0.04%×M，热中子及快中子吸收组分3.9%×M，重质微集料填充组分2.9%×M，将上述组分至混合机搅拌混合后，用量为11.64%×M。

所述中子及快中子吸收组分成份为：取高铝水泥熟料、硼镁矿及天然石膏使用雷蒙磨粉碎，共同粉磨到比表面积不小于300m²/kg。

所述重质微集料填充组分成份为：天然重晶石经过破碎和磨细后，再进行球形化深粉碎。

 以上所述，仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为同等变化的等效实施例。凡是未脱离本发明方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与改型，均落在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种防辐射混凝土防护剂，其特征在于：由密水组分、防辐射组分、热中子及快中子吸收组分及重质微集料填充组分。

2.密水组分为硅酸盐矿物，使用量为混凝土中胶凝材料的质量的0.5%～1.0%；防辐射组分为活性2BaO·SiO₂和三乙醇胺[N(C₂H₄OH)₃](简称TEA)，2BaO·SiO₂使用量为混凝土中胶凝材料质量的3.0%～4.0%，TEA的使用量为混凝土中胶凝材料质量的0.02%～0.05%；热中子及快中子吸收组分由高铝水泥熟料、硼镁矿及天然石膏组成，该部分的使用量为混凝土中胶凝材料的质量的3.0%～4.0%；重质微集料填充组分采用天然重晶石(主要成分为BaSO₄2H4O)，其使用量为混凝土中胶凝材料质量的2.0%～3.0%。

3.按照权利要求1所述的防辐射混凝土防护剂，其特征在于：所述硅酸盐矿物的分子组成为(1/2Ca,Na)_0.7(Al，Mg，Fe)₄(Si，Al)₈O₂₀(OH)₄·nH₂O。

4.按照权利要求1所述的防辐射混凝土防护剂，其特征在于：所述2BaO·SiO₂，在1200℃—1300℃的温度下煅烧30分钟。

5.一种制备防辐射混凝土防护剂的方法，其特征在于该方法包括下列步骤：硅酸盐矿物其用量为0.75%×M（M为混凝土中胶凝材料的质量，kg/m³），2BaO·SiO₂ 3.5%×M，三乙醇胺0.035%×M，热中子及快中子吸收组分3.5%×M，重质微集料填充组分2.5%×M，将上述组分至混合机搅拌混合后，用量为10.285%×M。

6.所述中子及快中子吸收组分成份为：取高铝水泥熟料、硼镁矿及天然石膏使用雷蒙磨粉碎，共同粉磨到比表面积不小于300m²/kg。

7.所述重质微集料填充组分成份为：天然重晶石经过破碎和磨细后，再进行球形化深粉碎。

8.按照权利要求3所述的制备防辐射混凝土防护剂的方法，其特征在于：所述硅酸盐矿物的分子组成为(1/2Ca,Na)_0.7(Al，Mg，Fe)₄(Si，Al)₈O₂₀(OH)₄·nH₂O。

9.按照权利要求3所述的制备防辐射混凝土防护剂的方法，其特征在于：所述2BaO·SiO₂，在1200℃—1300℃的温度下煅烧30分钟。