CN104817304A - 一种利用含硼矿山尾矿制备抗辐射混凝土方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用含硼矿山尾矿制备抗辐射混凝土方法，属于混凝土制备技术领域。将含硼矿山尾矿与硅酸盐水泥、细骨料、粗骨料和水混合均匀后制得混凝土拌合物，经浇筑、振实、脱水后制得抗辐射混凝土。因混凝土加入了含有B2O3的含硼矿山尾矿，具有优异的抗辐射能力。本发明实现了含硼矿山尾矿的变废为宝，可实现含硼矿山尾矿的高效综合利用。
Description
技术领域
本发明公开了一种抗辐射混凝土制备方法，特别涉及一种利用含硼矿山尾矿制备抗辐射混凝土方法，属于混凝土制备技术领域。
背景技术
在直线加速器室的建设中，其屏蔽体材料如采用传统的铅板等重金属材料，不但价格昂贵，且构造复杂。为了防止核射线外泄对人体产生伤害，都需要一种抗辐射的特种材料，以重晶石为粗细骨料的混凝土就是其中一种。抗辐射混凝土除能吸收X射线、γ射线外，还必须有削弱中子射线的能力，从而减少其外泄及对人体的伤害。因此抗辐射的原材料，特别是骨料的选择与普通混凝土有很大区别。为了提高混凝土的抗辐射能力，中国发明专利CN102898081公开了一种用于射线防护结构的混凝土，按质量百分比计由以下组分均匀混合而成：作为骨料的蛇纹石碎石47％～49％和蛇纹石砂28％～30％，水泥13.5％～16％，拌合水9％～11.5％。其有益效果是：具有容重大、化学结合水含量高、混凝土拌合物和易性好的特点，可起到长期在高温条件下的抗辐射作用，有效屏蔽中子射线，满足核反应堆工程要求。
中国发明专利CN 103803901还公开了一种重晶石抗辐射泵送混凝土，该混凝土按照重量份的配合比为：水泥∶水∶重晶石粉∶重晶砂∶重晶石∶增效剂∶外加剂＝[340～450]：[110～170]：[75～150]：[1000～1400]：[1800～2000]：[2～4]：[7～19]。通过对原材料的选择和配比的设计，获得了一种密度高且流动性良好，能够用于泵送的抗辐射混凝土。中国发明专利CN 103755204还公开了混凝土添加剂领域中特别是一种抗裂防辐射的混凝土添加剂。包括有天然无水石膏50％、矾泥10％、可再分散乳胶粉20％、重晶石20％配比配制而成；当用其制备抗裂防辐射的混凝土时的方法是将本发明的一种抗裂防辐射的混凝土添加剂在搅拌器中充分搅拌，然后加入缓凝减水剂10％，中和50％～80％水拌匀，最后在拌合混凝土时掺入量是混凝土量的6％～8％。
但是，上述抗辐射混凝土都需要加入大量价格昂贵的重晶石，导致抗辐射混凝土生产成本高。含硼矿山尾矿是“选铁弃硼”所剩残渣，国内储量近2000万t，且每年仍以200万t的数量在急剧增加，造成了硼资源的巨大浪费。
发明内容
本发明目的是利用含硼矿山尾矿中的B2O3具有的良好抗辐射能力，加入到混凝土中，从而提高混凝土抗辐射能力。
本发明利用含硼矿山尾矿制备抗辐射混凝土的具体工艺步骤是：
①对质量组成为含12～18％B2O3、39～45％MgO、20～28％SiO2、4～10％Al2O3、8～12％CaO、TFe<1％的含硼矿山尾矿进行筛分，将其尺寸控制在50～120μm；
②将经步骤①筛分后的含硼矿山尾矿与硅酸盐水泥、细骨料、粗骨料和水混合均匀后制得混凝土拌合物，经浇筑、振实、脱水后制得抗辐射混凝土，其中含硼矿山尾矿加入量占物料总质量分数的20～25％，硅酸盐水泥加入量占物料总质量分数的15～20％，细骨料加入量占物料总质量分数的5～8％，粗骨料加入量占物料总质量分数的30～35％，水加入量占物料总质量分数的20～25％。
如上所述细骨料是粒径优选为0.075～4.50mm的石英砂。
如上所述粗骨料是粒径优选为5.50～20mm的石英石。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1)本发明抗辐射混凝土中不含价格昂贵的重晶石，具有较低的生产成本；
2)本发明混凝土中，因加入了含有B2O3的含硼矿山尾矿，具有优异的抗辐射能力；
3)本发明实现了含硼矿山尾矿的变废为宝，可实现含硼矿山尾矿的高效综合利用。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步详述，但本发明并不限于以下实施例。
实施例1：
一种利用含硼矿山尾矿制备抗辐射混凝土方法，其具体工艺步骤是：
①对质量组成为含12.77％B2O3、43.79％MgO、21.63％SiO2、9.97％Al2O3、11.30％CaO、0.54％TFe的含硼矿山尾矿进行筛分，将其尺寸控制在50～120μm；
②将经步骤①筛分后的含硼矿山尾矿与硅酸盐水泥、粒径为0.075～4.50mm的石英砂、粒径为5.50～20mm的石英石和水混合均匀后制得混凝土拌合物，经浇筑、振实、脱水后制得抗辐射混凝土，其中含硼矿山尾矿加入量占物料总质量分数的20％，硅酸盐水泥加入量占物料总质量分数的15％，粒径为0.075～4.50mm的石英砂加入量占物料总质量分数的8％，粒径为5.50～20mm的石英石加入量占物料总质量分数的35％，水加入量占物料总质量分数的22％。
实施例2：
一种利用含硼矿山尾矿制备抗辐射混凝土方法，其具体工艺步骤是：
①对质量组成为含17.84％B2O3、39.56％MgO、27.51％SiO2、6.65％Al2O3、8.06％CaO、0.38％TFe的含硼矿山尾矿进行筛分，将其尺寸控制在50～120μm；
②将经步骤①筛分后的含硼矿山尾矿与硅酸盐水泥、粒径为0.075～4.50mm的石英砂、粒径为5.50～20mm的石英石和水混合均匀后制得混凝土拌合物，经浇筑、振实、脱水后制得抗辐射混凝土，其中含硼矿山尾矿加入量占物料总质量分数的25％，硅酸盐水泥加入量占物料总质量分数的20％，粒径为0.075～4.50mm的石英砂加入量占物料总质量分数的5％，粒径为5.50～20mm的石英石加入量占物料总质量分数的30％，水加入量占物料总质量分数的20％。
实施例3：
一种利用含硼矿山尾矿制备抗辐射混凝土方法，其具体工艺步骤是：
①对质量组成为含15.43％B2O3、42.31％MgO、26.05％SiO2、4.96％Al2O3、10.59％CaO、0.66％TFe的含硼矿山尾矿进行筛分，将其尺寸控制在50～120μm；
②将经步骤①筛分后的含硼矿山尾矿与硅酸盐水泥、粒径为0.075～4.50mm的石英砂、粒径为5.50～20mm的石英石和水混合均匀后制得混凝土拌合物，经浇筑、振实、脱水后制得抗辐射混凝土，其中含硼矿山尾矿加入量占物料总质量分数的23％，硅酸盐水泥加入量占物料总质量分数的18％，粒径为0.075～4.50mm的石英砂加入量占物料总质量分数的6％，粒径为5.50～20mm的石英石加入量占物料总质量分数的31％，水加入量占物料总质量分数的22％。
本发明抗辐射混凝土中不含价格昂贵的重晶石，具有较低的生产成本。此外，因混凝土加入了含有B2O3的含硼矿山尾矿，具有优异的抗辐射能力。本发明实现了含硼矿山尾矿的变废为宝，可实现含硼矿山尾矿的高效综合利用，推广应用本发明成果具有良好的经济和社会效益。
Claims (4)
1.一种利用含硼矿山尾矿制备抗辐射混凝土方法，其特征在于，包括以下步骤：
①对质量组成为含12～18％B2O3、39～45％MgO、20～28％SiO2、4～10％Al2O3、8～12％CaO、TFe<1％的含硼矿山尾矿进行筛分，将其尺寸控制在50～120μm；
②将经步骤①筛分后的含硼矿山尾矿与硅酸盐水泥、细骨料、粗骨料和水混合均匀后制得混凝土拌合物，经浇筑、振实、脱水后制得抗辐射混凝土，其中含硼矿山尾矿加入量占物料总质量分数的20～25％，硅酸盐水泥加入量占物料总质量分数的15～20％，细骨料加入量占物料总质量分数的5～8％，粗骨料加入量占物料总质量分数的30～35％，水加入量占物料总质量分数的20～25％。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于，细骨料是粒径为0.075～4.500mm的石英砂。
3.按照权利要求1的方法，其特征在于，粗骨料是粒径为5.50～20.00mm的石英石。
4.按照权利要求1-3的任一方法制备得到的抗辐射混凝土。
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