CN109592951B - 一种抗冻型含硼锶硫铝酸盐水泥基核电混凝土 - Google Patents

一种抗冻型含硼锶硫铝酸盐水泥基核电混凝土 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗冻型含硼锶硫铝酸盐水泥基核电混凝土，它是由以下重量份的原料制成：30～55份含硼锶硫铝酸盐水泥、40～70份防辐射粗骨料、30～55份防辐射细骨料、10～20份水、0.5～1份外加剂。本发明所用含硼锶硫铝酸盐水泥不仅能有效屏蔽防护α、β、γ、X射线，而且也可吸收防护中子辐射，结合骨料本身具备的防辐射性能，令本发明的含硼锶硫铝酸盐水泥基核电混凝土具有更强的防辐射性能，且水泥本身具备优良的抗冻性，使本发明在极寒区域的核电工程有着极高的应用价值。

Description

一种抗冻型含硼锶硫铝酸盐水泥基核电混凝土
技术领域
本发明涉及一种抗冻型含硼锶硫铝酸盐水泥基核电混凝土，属于特种水泥混凝土技术领域。
背景技术
随着科技的发展，地球上可被人类利用的煤炭、石油等自然资源日渐枯竭，能源问题已成为全世界共同关心的问题。核能作为一种新型、清洁和高效的能源自诞生以来便受到世界各国的关注，但随着核技术的发展和应用，一种看不见、摸不着的污染也开始受到各界的关注，这就是被人们称为“隐形杀手”的核辐射。
核辐射简单来说就是其原子核反应产生的大量射线，如α，β，γ，X射线和中子射线，会诱发多种疾病和基因变异，对环境和人类健康构成极大的威胁。为防止射线对人体和环境的伤害，在建设有辐射源的建筑时，必须设置防护体。目前用于防辐射的防护材料主要有钢板、铅板、水和混凝土等，对这些材料的来源，成本，实施难度进行综合考虑，在这些防辐射防护材料中，混凝土的综合技术经济效果无疑是最佳。因此积极研究和开发新型、经济、安全、合理的防辐射混凝土用胶凝材料，具有重大的战略意义和积极的社会意义。不同于气候温暖湿润的地区，核电水泥混凝土在极寒区域，面临着冻融严重破坏的问题。冻融对混凝土破坏作用极大，因此开发出一种新型耐负温防辐射核电混凝土迫在眉睫。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种抗冻型含硼锶硫铝酸盐水泥基核电混凝土，该混凝土不仅对α、β、γ、X射线和中子射线都有很强的吸收屏蔽作用，还具有优异的抗冻性能，适合在极寒地区使用。
本发明采用以下技术方案：
一种抗冻型含硼锶硫铝酸盐水泥基核电混凝土，它是由以下重量份的原料制成：30～55份含硼锶硫铝酸盐水泥、40～70份防辐射粗骨料、30～55份防辐射细骨料、10～20份水、0.5～1份外加剂；所述含硼锶硫铝酸盐水泥的矿物组成质量百分比为：硫铝酸锶钙41～63％、铝酸锶10～16％、硅酸二钙18％～28％、铁酸二钙6～15％、硼酸钙3～8％。
所述防辐射粗骨料为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿中的一种或几种的组合，粒径为4.75mm～26.5mm。
所述防辐射细骨料为重晶石粉与褐铁矿砂的混合物，粒径为0.15mm～4.75mm。
所述外加剂是由硼酸、聚羧酸减水剂和甲酸钙按照8～12:8～12:1的质量比组成。其中甲酸钙掺量极小，仅在核电紧急情况在才会增加其掺量。
所述含硼锶硫铝酸盐水泥生料的氧化物质量百分比组成为：CaO 22～35％，SrO20～31％，Fe2O3 4～8％，SiO2 5～10％，Al2O3 21～38％，B2O 3 3～6％，SO3 3～9％。
与传统核电混凝土的防辐射性能均来自骨料不同，本发明因为水泥熟料中含有的硼、锶等元素以及大量轻元素和相当量的结合水，所以水泥熟料本身就对α、β、γ、X射线和中子射线都有很强的吸收屏蔽作用。
本发明的有益效果是：本发明的抗冻型含硼锶硫铝酸盐水泥基核电混凝土与传统防辐射混凝土有很大不同，因水泥中含有硼锶以及大量的轻元素，对α、β、γ、X射线和中子射线都有很强的吸收屏蔽作用。不再只通过混凝土骨料让其具备防辐射性能。与传统混凝土相比，本发明的含硼锶硫铝酸盐水泥基核电混凝土其防辐射性能大幅度提高，且抗冻性能优异，适合在极寒地区使用，在应用上有着更加广阔的前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
实施例
为验证本发明的应用价值，现结合具体实例说明。首先，按重量份数(单位：kg)做所需原料进行配比，配比完成后将其放入混凝土搅拌机内搅拌后成型，最后放入养护室内养护，待达到规定养护时间后检验混凝土性能。具体配比如下表1所示。
表1原料组成
Figure DEST_PATH_IMAGE001
(本配比是综合考虑各个影响因素所得出来的，并非最佳配比，因此，足以说明本发明的应用价值)。
将上述实验制得的混凝土试块按照《GBT 34008-2017防辐射混凝土》中的有关标准和测定方法进行性能测试。组别4为普通硅酸盐混凝土。具体测试结果如表2-3所示。
表2性能测试结果
Figure 343929DEST_PATH_IMAGE002
表3性能测试结果
Figure DEST_PATH_IMAGE003
从表2中可以看出，各实例的抗压，抗折强度良好，满足核电水泥的力学性能需要，抗压强度与普通硅酸盐混凝土相比调高了20％～40％。干燥收缩率，表观密度，碳化深度，坍落度均符合核电混凝土的国家标准。该混凝土的抗冻性能优越远远高于普通硅酸盐混凝土，并且从表3中可以看出该混凝土具备良好的防辐射性能。本次实例尽可能的考虑各方面因素的影响，并非最优方案，足以说明本发明抗冻型含硼锶硫铝酸盐水泥基核电混凝土的应用价值。

Claims (2)

1.一种抗冻型含硼锶硫铝酸盐水泥基核电混凝土，其特征在于，它是由以下重量份的原料制成：30～55份含硼锶硫铝酸盐水泥、40～70份防辐射粗骨料、30～55份防辐射细骨料、10～20份水、0.5～1份外加剂；所述含硼锶硫铝酸盐水泥的矿物质量百分比组成为：硫铝酸锶钙41～63％、铝酸锶10～16％、硅酸二钙18％～28％、铁酸二钙6～15％、硼酸钙3～8％；所述防辐射粗骨料为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿中的一种或几种的组合，粒径为4.75mm～26.5mm；所述防辐射细骨料为重晶石粉与褐铁矿砂的混合物，粒径为0.15mm～4.75mm；所述外加剂是由硼酸、聚羧酸减水剂和甲酸钙按照8～12:8～12:1的质量比组成。
2.根据权利要求1所述的含硼锶硫铝酸盐水泥基核电混凝土，其特征在于，所述含硼锶硫铝酸盐水泥生料的氧化物质量百分比组成为：CaO 22～35％、SrO 20～31％、Fe2O3 4～8％、SiO2 5～10％、Al2O3 21～38％、B2O3 3～6％、SO3 3～9％。
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