CN108484088B - 一种钙矾石防辐射混凝土 - Google Patents

一种钙矾石防辐射混凝土 Download PDF

Info

Publication number
CN108484088B
CN108484088B CN201810286242.XA CN201810286242A CN108484088B CN 108484088 B CN108484088 B CN 108484088B CN 201810286242 A CN201810286242 A CN 201810286242A CN 108484088 B CN108484088 B CN 108484088B
Authority
CN
China
Prior art keywords
parts
ettringite
coarse
aggregate
water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201810286242.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN108484088A (zh
Inventor
宫晨琛
周竞平
吴波
芦令超
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Jinan
Original Assignee
University of Jinan
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Jinan filed Critical University of Jinan
Priority to CN201810286242.XA priority Critical patent/CN108484088B/zh
Publication of CN108484088A publication Critical patent/CN108484088A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108484088B publication Critical patent/CN108484088B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/34—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing cold phosphate binders
    • C04B28/344—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing cold phosphate binders the phosphate binder being present in the starting composition solely as one or more phosphates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/02—Agglomerated materials, e.g. artificial aggregates
    • C04B18/021—Agglomerated materials, e.g. artificial aggregates agglomerated by a mineral binder, e.g. cement
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00241—Physical properties of the materials not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00258—Electromagnetic wave absorbing or shielding materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
    • C04B2201/20—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the density
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
    • C04B2201/50—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength

Abstract

本发明提供了一种钙矾石防辐射混凝土，包括以下重量分数原料：10‑20份水、30‑50份高铁磷铝酸盐水泥、30‑65份细骨料、35‑70份粗骨料、0.1‑1份减水剂和2‑5份纤维；所述的粗、细骨料主要成分为钙矾石；同时还提供了粗细骨料的制备方法。本发明以粗细骨料为主要成分，其中原料以钙矾石、水化磷铝酸盐矿物和水化氯酸盐矿物为主，皆是水泥水化产物，所以骨料与混凝土中水泥浆体相容性好，提高混凝土防辐射性能。

Description

一种钙矾石防辐射混凝土
技术领域
本发明涉及一种混凝土，尤其涉及一种钙矾石防辐射混凝土。
背景技术
作为粒子加速器、含放射源装置及原子能反应堆的防护材料，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，一般采用磁铁矿石、褐铁矿石和重晶石作骨料，密度不小于3300kg/m3，能有效屏蔽原子核反应所产生的γ射线和中子射线。但是上述矿物材料均为紧缺天然材料，过度开采不利于资源可持续利用，而且这些材料作骨料，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。鉴于以上情况，有必要开拓一种可持续生产的新骨料或新混凝土来改善屏蔽效果。
发明内容
针对防辐射混凝土存在的问题，本发明提供了一种钙矾石防辐射混凝土。本发明以粗细骨料为主要成分，其中原料以钙矾石、水化磷铝酸盐矿物和水化氯酸盐矿物为主，皆是水泥水化产物，所以骨料与混凝土中水泥浆体相容性好，提高混凝土防辐射性能。
一种钙矾石防辐射混凝土，包括以下重量分数原料：10-20份水、30-50份高铁磷铝酸盐水泥、30-65份细骨料、35-70份粗骨料、0.1-1份减水剂和2-5份纤维；所述的粗、细骨料主要成分为钙矾石。
所述粗、细骨料的制备方法，包括以下步骤：
（1）一次水化：将铝酸三钙磨细至比表面积为400-500m2/kg；称取重量分数为20-50份铝酸三钙、20-30份水、7-15份氧化钙和7-15份石膏混合均匀，30-55℃一次养护12-20h；
（2）二次水化：一次养护结束后，在40-60℃干燥磨细，再加入20-50份铝酸三钙、20-30份水、7-15份氧化钙和7-15份石膏，再次混合，在30-55℃二次养护3-5天；
（3）细骨料制备：在40-60℃干燥后得到钙矾石晶体；过2.36mm筛，筛下物料待用，筛上物料为钙矾石细骨料；
（4）粗骨料制备：将重量分数为10-25份高铁磷铝酸盐水泥、40-80份步骤（3）的筛下物料和5-15份水混合搅拌，造粒成球，颗粒直径介于4.75-26.5mm。在30-55℃和80-95%相对湿度下养护2天，得到钙矾石粗骨料。
所述的高铁磷铝酸盐水泥主要矿物组成为：CaO 30-45%、Al2O325-31%、P2O510-16%、Fe2O38-14%、SiO22-5%。
所述的纤维为铅硼聚乙烯纤维。
本发明有益效果：
（1）本发明所制备的粗、细骨料以钙矾石为主要成分。每摩尔钙矾石含有32个结晶水，所以能有效捕捉中子且不形成二次γ射线，屏蔽性能高。
（2） 防辐射混凝土结构中的致密度直接影响着混凝土的屏蔽效果。结构越致密，混凝土屏蔽效果越好。合理的骨料级配分布能有效提高混凝土结构致密度。本发明将骨料分成粗细骨料，有利于细骨料填充于粗骨料形成的孔隙，提高混凝土致密度。
（3）本发明所制备的粗、细骨料以钙矾石、水化磷铝酸盐矿物和水化氯酸盐矿物为主，皆是水泥水化产物，所以骨料与混凝土中水泥浆体相容性好，有效防止混凝土离析，结构致密均匀，能有效防止α、β、γ射线的穿透，提高混凝土防辐射性能。在钙矾石晶体制备过程中，本发明采用了二次水化的方式，第一次水化的目的是形成钙矾石微晶体，为二次水化提供晶种，有助于二次水化过程中钙矾石晶体的长大。
（4）原料中的高铁磷铝酸盐水泥，制备混凝土时水化过程中体积微膨胀，致使混凝土本身的结构致密性提高，进一步防止α、β、γ射线的穿透，提高混凝土防辐射性能。
（5）本发明所采用的原材料易得，方法简单，实施便利。
具体实施方式：
实施例1
一种钙矾石防辐射混凝土，包括以下重量分数原料和制备步骤：
（1）一次水化：将铝酸三钙磨细至比表面积为400m2/kg；称取重量分数为20份铝酸三钙、20份水、7份氧化钙和7份石膏混合均匀，30℃一次养护20h；
（2）二次水化：一次养护结束后，在60℃干燥磨细，再加入20份铝酸三钙、20份水、7份氧化钙和7份石膏，再次混合，在30℃二次养护5天；
（3）细骨料制备：在40℃干燥后得到钙矾石晶体；过2.36mm筛，筛下物料待用，筛上物料为钙矾石细骨料；
（4）粗骨料制备：将重量分数为10份高铁磷铝酸盐水泥、40份步骤（3）的筛下物料和5份水混合搅拌，造粒成球，颗粒直径介于4.75-26.5mm。在30℃和80%相对湿度下养护2天，得到钙矾石粗骨料。
实施例2
一种钙矾石防辐射混凝土，包括以下重量分数原料和制备步骤：
（1）一次水化：将铝酸三钙磨细至比表面积为500m2/kg；称取重量分数为50份铝酸三钙、30份水、15份氧化钙和15份石膏混合均匀， 55℃一次养护12h；
（2）二次水化：一次养护结束后，在40℃干燥磨细，再加入50份铝酸三钙、30份水、15份氧化钙和15份石膏，再次混合，在55℃二次养护5天；
（3）细骨料制备：在60℃干燥后得到钙矾石晶体；过2.36mm筛，筛下物料待用，筛上物料为钙矾石细骨料；
（4）粗骨料制备：将重量分数为25份高铁磷铝酸盐水泥、80份步骤（3）的筛下物料和15份水混合搅拌，造粒成球，颗粒直径介于4.75-26.5mm。在55℃和95%相对湿度下养护2天，得到钙矾石粗骨料。
实施例3
一种钙矾石防辐射混凝土，包括以下重量分数原料和制备步骤：
（1）一次水化：将铝酸三钙磨细至比表面积为450m2/kg；称取重量分数为40份铝酸三钙、25份水、12份氧化钙和10份石膏混合均匀，40℃一次养护15h；
（2）二次水化：一次养护结束后，在50℃干燥磨细，再加入40份铝酸三钙、25份水、12份氧化钙和10份石膏，再次混合，在45℃二次养护4天；
（3）细骨料制备：在50℃干燥后得到钙矾石晶体；过2.36mm筛，筛下物料待用，筛上物料为钙矾石细骨料；
（4）粗骨料制备：将重量分数为20份高铁磷铝酸盐水泥、60份步骤（3）的筛下物料和11份水混合搅拌，造粒成球，颗粒直径介于4.75-26.5mm。在45℃和90%相对湿度下养护2天，得到钙矾石粗骨料。
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）
Figure DEST_PATH_IMAGE001
表2为混凝土工作性能的测定
Figure 37655DEST_PATH_IMAGE002
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 (1)

1.一种钙矾石防辐射混凝土，其特征在于，包括以下重量分数原料：10-20份水、30-50份高铁磷铝酸盐水泥、30-65份细骨料、35-70份粗骨料、0.1-1份减水剂和2-5份纤维；所述的粗、细骨料主要成分为钙矾石；所述的高铁磷铝酸盐水泥主要矿物组成为：CaO 30-45%、Al2O325-31%、P2O510-16%、Fe2O38-14%、SiO22-5%；所述的纤维为铅硼聚乙烯纤维；
所述的粗、细骨料，包括以下步骤制备：
（1）一次水化：将铝酸三钙磨细至比表面积为400-500m2/kg；称取重量分数为20-50份铝酸三钙、20-30份水、7-15份氧化钙和7-15份石膏混合均匀，30-55℃一次养护12-20h；
（2）二次水化：一次养护结束后，在40-60℃干燥磨细，再加入20-50份铝酸三钙、20-30份水、7-15份氧化钙和7-15份石膏，再次混合，在30-55℃二次养护3-5天；
（3）细骨料制备：在40-60℃干燥后得到钙矾石晶体；过2.36mm筛，筛下物料待用，筛上物料为钙矾石细骨料；
（4）粗骨料制备：将重量分数为10-25份高铁磷铝酸盐水泥、40-80份步骤（3）的筛下物料和5-15份水混合搅拌，造粒成球，颗粒直径介于4.75-26.5mm；在30-55℃和80-95%相对湿度下养护2天，得到钙矾石粗骨料；
所述的高铁磷铝酸盐水泥主要矿物组成为：CaO 30-45%、Al2O325-31%、P2O510-16%、Fe2O38-14%、SiO22-5%。
CN201810286242.XA 2018-04-03 2018-04-03 一种钙矾石防辐射混凝土 Expired - Fee Related CN108484088B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810286242.XA CN108484088B (zh) 2018-04-03 2018-04-03 一种钙矾石防辐射混凝土

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810286242.XA CN108484088B (zh) 2018-04-03 2018-04-03 一种钙矾石防辐射混凝土

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108484088A CN108484088A (zh) 2018-09-04
CN108484088B true CN108484088B (zh) 2020-12-25

Family

ID=63317565

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810286242.XA Expired - Fee Related CN108484088B (zh) 2018-04-03 2018-04-03 一种钙矾石防辐射混凝土

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108484088B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1498870A (zh) * 2002-11-08 2004-05-26 胡佳山 磷铝酸盐系统胶凝材料
CN101863641A (zh) * 2010-05-07 2010-10-20 武汉理工大学 一种基于环保型功能集料的防辐射混凝土及其制备方法
CN105314998A (zh) * 2014-07-29 2016-02-10 金承黎 一种钙矾石胶体为模板剂的保温砂浆及其制备方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5234497A (en) * 1990-06-25 1993-08-10 Texas Industries, Inc. Cementitious formulations and processes
GB2360768A (en) * 2000-03-29 2001-10-03 Lafarge Braas Technical Ct S Non-efflorescing cementitious compositions
CN102219459A (zh) * 2011-04-02 2011-10-19 武汉理工大学 一种防辐射混凝土及其制备方法
CN105801040A (zh) * 2014-12-29 2016-07-27 中国建筑材料科学研究总院 耐磨、抗爆、防辐射混凝土及其制备方法
CN108424017B (zh) * 2018-04-03 2020-09-29 济南大学 一种防辐射混凝土活性骨料及其制备方法
CN108424107B (zh) * 2018-04-03 2020-11-06 济南大学 一种防辐射混凝土

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1498870A (zh) * 2002-11-08 2004-05-26 胡佳山 磷铝酸盐系统胶凝材料
CN101863641A (zh) * 2010-05-07 2010-10-20 武汉理工大学 一种基于环保型功能集料的防辐射混凝土及其制备方法
CN105314998A (zh) * 2014-07-29 2016-02-10 金承黎 一种钙矾石胶体为模板剂的保温砂浆及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108484088A (zh) 2018-09-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108424107B (zh) 一种防辐射混凝土
Kharita et al. Review on the addition of boron compounds to radiation shielding concrete
CN105645865B (zh) 一种稀土防核辐射砂浆及其制备方法
CN102219459A (zh) 一种防辐射混凝土及其制备方法
CN104987014B (zh) 一种以铅锌尾矿为原料的防辐射混凝土及其制备方法
CN106495577B (zh) 用废弃混凝土和重晶石湿磨工艺制备防辐射混凝土的方法
CN108424017B (zh) 一种防辐射混凝土活性骨料及其制备方法
CN105060780A (zh) 以镍渣和铅锌尾矿为原料的防辐射混凝土及其制备方法
CN107827416A (zh) 一种高强度防辐射可泵送混凝土及其制备方法
CN108484088B (zh) 一种钙矾石防辐射混凝土
CN110981333B (zh) Lc50～lc80轻质高强硅酸盐陶粒混凝土配合比的设计方法
CN109748567B (zh) 一种中低放射性废树脂磷铝酸盐水泥基固化基材
CN110981325B (zh) 一种防辐射的高强度混凝土及其生产工艺
CN113501686B (zh) 一种防辐射功能梯度混凝土板及其制备方法
CN109592961B (zh) 一种耐高温含硼锶磷铝酸盐水泥基核电混凝土
US3558526A (en) Cement matrix radiation shielding compositions containing calcium compounds
Grishina et al. New radiation-protective binder for special-purpose composites
CN112777977A (zh) 一种赤铁矿混凝土及其配比设计方法
CN104649605A (zh) 一种防辐射混凝土防护剂及其制备方法
CN114804770B (zh) 一种铁矿石防辐射混凝土及其制备方法
CN108623242A (zh) 一种防辐射混凝土
CN113149703B (zh) 一种防中子辐射的轻质石膏板及其制备方法
CN114436619B (zh) 一种高碳化硼含量磷酸镁基中子屏蔽胶凝材料
CN115010412B (zh) C40防辐射混凝土及其制备方法
CN104817304B (zh) 一种利用含硼矿山尾矿制备抗辐射混凝土方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20201225