CN105084803B - 一种含钡渣的防辐射矿物掺合料 - Google Patents

一种含钡渣的防辐射矿物掺合料 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种含钡渣的防辐射矿物掺合料，其组分及其组分含量按质量百分比计为：磨细钡渣50％‑60％，粉煤灰20％‑30％，磨细矿粉10％‑15％，粉体聚羧酸减水剂0.5％‑1％，聚丙烯纤维0.1％‑0.3％，硅灰5％‑10％，增稠剂0.5％‑1％。本发明产生如下有益效果：1、提供了一种钡渣回收再利用途径；2、具有良好的抗辐射性能；3、可取代部分水泥用于混凝土中，降低了混凝土的生产成本；4、本发明含钡废渣矿物掺合料的获取方法简便易行，成本低廉，适合大规模量产。

Description

一种含钡渣的防辐射矿物掺合料
技术领域
本发明属于建筑材料类，具体涉及一种含钡渣的防辐射矿物掺合料。
背景技术
生活中我们的周围存在着各种辐射线，如α射线、β射线、无线电波等。这些辐射线危害了我们的身心健康，是我们的生活和工作中的潜在的威胁。所以制备一种防辐射的混凝土矿物掺合料，对于我们防护各种辐射线的具有重要的作用。
钡渣是钡盐生产中的残余固体，属于工业废渣。由于含钡废渣有一定的毒性，会对环境造成很大污染，国内外对其进行处理十分慎重。随着化工工业的发展，含钡废渣在我国的产生量越来越大，逐年增加，2006年达到40万t，现已达到百万t，累计堆积量已超过千万t。由于钡渣的可再度利用率较低或者再度利用成本较大，为此，现有技术中，对于钡渣的处理，主要采取的是堆存处理方式，这不仅占用了大量的土地，而且污染了土地和环境，钡渣中的水溶性钡在长期的堆存中，由于雨水的冲刷，容易渗透到地下水中，使地下水Ba2+超标，进而对地下水造成严重的污染，造成对生物体的直接毒害作用。因此，如何妥善处理钡渣，化害为利、变废为宝、保护环境、实现钡渣的资源化利用，已成为我们当前急需解决的问题。
在已有的资料文献中，蹇守卫等《一种利用钡渣制备的吸收电磁波防辐射砂浆及其制备方法》中介绍了利用钡渣、石膏、铁尾矿等制成具有防辐射功能的砂浆；唐梦月等《含钡废渣生产建材砖》提出利用钡渣制成建材砖，具有防辐射功能。关于利用钡渣制取抗辐射矿物掺合料的研究尚未见有研究。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术而提出一种含钡渣的防辐射矿物掺合料，其制备成本低，简单资源化利用钡渣，为钡渣的综合利用提供了一种新的选择。
本发明解决上述技问题所采用的技术方案是：一种含钡渣的防辐射矿物掺合料，其组分及其组分含量按质量百分比计为：磨细钡渣50％-60％，粉煤灰20％-30％，磨细矿粉10％-15％，粉体聚羧酸减水剂0.5％-1％，聚丙烯纤维0.1％-0.3％，硅灰5％-10％，增稠剂0.5％-1％。
按上述方案，所述的磨细钡渣的制备方法是：收集钡盐厂的钡渣废弃物，经除杂，破碎，得到粒径小于3mm的钡渣废弃物颗粒，再经粉磨，得到比表面积大于3800cm2/g的磨细钡渣，所述的磨细钡渣中SiO2的含量大于20wt.％，Al2O3和Fe2O3的含量大于8wt.％，BaSO4的含量大于55wt.％。
按上述方案，所述的粉煤灰为二级粉煤灰，需水量比不大于97％。
按上述方案，所述的磨细矿粉为S105级矿粉，比表面积达到600m2/kg。
按上述方案，所述的粉体聚羧酸减水剂的分子结构通式为：
其中：m/n＝4；p＝1～2；k＝2～5。
按上述方案，所述的聚丙烯纤维为市售聚丙烯纤维，长度为3-5mm。
按上述方案，所述的硅灰中SiO2的含量大于90％，比表面积为为20000m2/kg。
按上述方案，所述增稠剂为聚醚改性型增稠剂，其分子结构通式为：
其中：a、b、c＝1～100；重均分子量为140000-200000。
本发明的含钡渣的防辐射矿物掺合料可作胶凝材料应用于混凝土中。混凝土中掺入的含钡渣的防辐射矿物掺合料和水泥的质量比为1：(1～2)。将含钡渣的防辐射矿物掺合料用于混凝土中时，含钡废渣中许多具有潜在胶凝活性的矿物能发生火山灰反应，生成具有胶凝性的组分，而且磨细钡渣矿物掺合料为颗粒很细的粉，能很均匀的填充水泥颗粒填充不到的的空隙中，提高混凝土的致密度，减少混凝土中浆体与集料界面的缺陷；含钡废渣中粉煤灰可以改善拌合物流动性，减少单位用水量；磨细矿粉能改善混凝土孔结构，提高混凝土的密实度，减少收缩；聚丙烯纤维能提高混凝土的韧性和抗渗性；硅灰能发挥微集料效应，提高抗渗性。
本发明产生如下有益效果：
1、提供了一种钡渣回收再利用途径，减少了钡渣的堆放占地，减小了钡渣对环境和生物体的污染；
2、掺加有含钡渣的防辐射矿物掺合料的混凝土具有良好的抗辐射性能，减少了辐射线对人体打的伤害；
3、本发明含钡废渣矿物掺合料可取代部分水泥用于混凝土中，降低了混凝土的生产成本，减少了天然材料的消耗，还可以达到节能减排的目的，符合我国建筑材料的可持续发展战略；而且，将本发明含钡废渣矿物掺合料用于混凝土中对混凝土基本性能没有不良影响，混凝土的各项指标均满足国家标准的要求；
4、本发明含钡废渣矿物掺合料的获取方法简便易行，成本低廉，适合大规模量产。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
本发明含钡渣的防辐射矿物掺合料可运用于生产混凝土，可按照如下组分将其运用于生产混凝土：
石子45～50重量份，砂子25～30重量份，普通硅酸盐水泥10～14重量份，含钡渣的抗辐射矿物掺合料7～10重量份，水6～8重量份。
采用上述配合比可以制备出C30强度等级混凝土，含钡渣的防辐射矿物掺合料最多可以取代50％左右的水泥，利用了本发明含钡渣的防辐射矿物掺合料的混凝土强度能够满足设计的要求，而且提高了混凝土的坍落度和抗渗性，混凝土施工性能良好。
下面结合实施例进一步说明本申请之发明，但实施例不应视作对本发明权利的限定。
实施例
按以下方式制备含钡渣的防辐射矿物掺合料：
将磨细钡渣、粉煤灰、磨细矿粉、粉体聚羧酸减水剂、聚丙烯纤维、硅灰、增稠剂等按照质量比例混合均匀，则得到含钡渣的防辐射矿物掺合料。其中磨细钡渣的制备方法为：收集钡盐厂的钡渣废弃物，除去杂物，利用破碎设备破碎除去杂物后的钡渣废弃物，得到粒径小于3mm的钡渣废弃物颗粒，再利用粉磨设备粉磨钡渣废弃物颗粒，制成比表面积大于3800cm2/g的磨细钡渣，所述的磨细钡渣中SiO2的含量大于20wt.％，Al2O3和Fe2O3的含量大于8wt.％，BaSO4的含量大于55wt.％；所述的粉煤灰为二级粉煤灰，需水量比不大于97％；所述的磨细矿粉为S105级矿粉，比表面积达到600m2/kg；所述的粉体聚羧酸减水剂的分子结构通式为：
其中：m/n＝4；p＝1～2；k＝2～5；所述的聚丙烯纤维为市售聚丙烯纤维，长度为3-5mm；所述的硅灰中SiO2的含量大于90％，比表面积为为20000m2/kg；所述增稠剂为聚醚改性型增稠剂，其分子结构通式为：
其中：a、b、c＝1～100；重均分子量为140000-200000。
本实施例所得含钡渣的防辐射矿物掺合料的应用：
按表1所示的配合比配制强度等级为C30的混凝土，所用水泥为强度等级为32.5的普通硅酸盐水泥；石子为5～30mm的连续级配硬质碎石；砂子为河砂，细度模数在2.7左右的普通中砂；水为普通自来水；含钡渣的防辐射矿物掺合料为本实施例所得含钡渣的防辐射矿物掺合料。
表1 C30混凝土的配合比
按照表1所示配合比在室温20℃左右拌合成型试件，试件尺寸为100×100×100mm，在相对湿度95％左右的养护箱中养护24h小时后拆模，然后把试件放入养护室中养护。采用GB/T50080-2002进行混凝土拌合物坍落度测试，采用GB/T50107-20010进行混凝土抗压强度测试，采用GB/T50082-2009进行混凝土抗渗性能测试。
按照表1所示配合比在室温20℃左右拌合制备一个密闭箱体(中间为空)，各面厚度为15mm，将全向性探头的场强仪置于该密闭箱体内，分别测定密闭箱体内外的场强，对比得到放射性屏蔽效果的的屏蔽率。
实施例试验结果如下表：
编号 抗压强度/MPa 坍落度/mm 抗渗性 屏蔽率
1 33.8 165 一般 12％
2 35.2 185 良好 37％
3 35.8 180 良好 39％
4 34.9 175 良好 44％
5 34.8 175 良好 42％
6 37 180 良好 46％
7 36.4 190 良好 42％
8 34.2 175 良好 50％
9 37.2 185 良好 47％
从以上的分析可以看出，掺入了含钡渣的防辐射矿物掺合料的混凝土坍落度有所提高，抗压强度值也满足标准要求，抗渗性良好，测定的放射性屏蔽效果良好。

Claims (6)

1.一种含钡渣的防辐射矿物掺合料，其组分及其组分含量按质量百分比计为：磨细钡渣50％-60％，粉煤灰20％-30％，磨细矿粉10％-15％，粉体聚羧酸减水剂0.5％-1％，聚丙烯纤维0.1％-0.3％，硅灰5％-10％，增稠剂0.5％-1％，所述的磨细钡渣的制备方法是：收集钡盐厂的钡渣废弃物，经除杂，破碎，得到粒径小于3mm的钡渣废弃物颗粒，再经粉磨，得到比表面积大于3800cm2/g的磨细钡渣，所述的磨细钡渣中SiO2的含量大于20wt.％，Al2O3和Fe2O3的含量大于8wt.％，BaSO4的含量大于55wt.％；
所述的粉体聚羧酸减水剂的分子结构通式为：
其中：m/n＝4；p＝1～2；k＝2～5。
2.根据权利要求1所述的含钡渣的防辐射矿物掺合料，其特征在于所述的粉煤灰为二级粉煤灰，需水量比不大于97％。
3.根据权利要求1所述的含钡渣的防辐射矿物掺合料，其特征在于所述的磨细矿粉为S105级矿粉，比表面积达到600m2/kg。
4.根据权利要求1所述的含钡渣的防辐射矿物掺合料，其特征在于所述的聚丙烯纤维为市售聚丙烯纤维，长度为3-5mm。
5.根据权利要求1所述的含钡渣的防辐射矿物掺合料，其特征在于所述的硅灰中SiO2的含量大于90％，比表面积为20000m2/kg。
6.根据权利要求1所述的含钡渣的防辐射矿物掺合料，其特征在于所述增稠剂为聚醚改性型增稠剂，其分子结构通式为：
其中：a、b、c＝1～100；重均分子量为140000-200000。
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