CN110981370A - 一种抗核爆防辐射3d打印混凝土 - Google Patents

一种抗核爆防辐射3d打印混凝土 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗核爆防辐射3D打印混凝土，以重量份数计，所述混凝土包括胶凝材料80‑120份、特种砂70‑250份、金属粉10‑60份、纤维0.5‑10份、水20‑70份和外加剂1.3‑3.3份，所述胶凝材料包括水泥和超细粉。本发明提供的混凝土具有表观密度高、良好的工作性能和力学性能，可以实现在危险环境下自动化免模施工。

Description

一种抗核爆防辐射3D打印混凝土
技术领域
本发明属于建筑材料和建造施工技术领域，特别涉及一种抗核爆防辐射3D打印混凝土。
背景技术
由于3D打印可以信息化建模，机械化施工，适合恶劣环境下的结构建造。因此，有必要根据3D打印的工艺探索一种抗核爆，屏蔽辐射的3D打印混凝土以适应极端背景下的工程建造需求。当前的抗爆和抗辐射混凝土配合比设计分别通过添加纤维提升抗爆耐磨能力，提升混凝土的密度增加抗冲击能力，增加吸收辐射的材料实现辐射的屏蔽能力。
我国GB/T34008-2017《防辐射混凝土》检测标准中明确规定，干表观密度不小于2800kg/m3、用于防护和屏蔽核辐射的即为防辐射混凝土。如申请号为CN201410836176的中国专利文献提出了一种抗爆耐磨混凝土及其制备方法。如申请号为CN201810448041、CN201610678212、CN201510173263、CN201310725989的中国专利文献提出了采用钢渣、矿渣等方法抗辐射混凝土及其制备方法。如申请号为CN103803901 A中国专利文献提出一种重晶石抗辐射泵送混凝土的配合比。但现有的抗爆抗辐射混凝土尚难以增材自制，叠合成型，不能满足3D打印的工作性要求。3D打印混凝土的配合比设计方面，已经有可适应不同强度，不同打印流程和工作性能的混凝土配合比设计，如申请号为CN201910134165、CN201810913908、CN201910133642的中国专利文献，但现有的3D打印混凝土无法实现抗核爆和屏蔽辐射的功能，无法应对特殊的工况要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗核爆防辐射3D打印混凝土，具有表观密度高、良好的工作性能和力学性能，可以实现在危险环境下自动化免模施工。
本发明提供如下技术方案：
一种抗核爆防辐射3D打印混凝土，以重量份数计，所述混凝土包括胶凝材料80-120份、特种砂70-250份、金属粉10-60份、纤维0.5-10份、水20-70份和外加剂1.3-3.3份，所述胶凝材料包括水泥和超细粉。
所述水泥选自硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、钡水泥、镁水泥或鍶水泥中的一种或多种。
所述超细粉选自硅粉、超细粉煤灰、超细磷渣粉、超细矿渣粉或纳米级碳酸钙粉中的一种或多种。
所述特种砂选自重晶石砂、钢砂、铁砂、橄榄岩砂、玄武岩砂、硬硼钙石砂、硼铁石砂、硼镁石砂、硼玻璃砂、蛇纹石砂或铬矿砂中的一种或多种。
所述金属粉选自钢粉、铁粉、磁铁粉、硼粉或铬矿粉中的一种或多种。
所述纤维选自铅纤维、钢纤维、PVA纤维、FRP纤维或复合纤维中的一种或多种。
以重量份数计，所述外加剂包括减水剂1-2.5份、缓凝剂0.2-0.5份、引气剂0.1-0.3份。
所述减水剂选自聚羧酸系高效减水剂或萘系高效减水剂中的一种或组合。所述缓凝剂选自酒石酸、柠檬酸或葡萄糖酸钠中的一种或多种。所述引气剂选自松香酸钠或SJ-2皂素类。
优选的，所述混凝土包括胶凝材料85-98份、特种砂90-200份、金属粉2-60份、纤维0.5-2.5份、水27-32份、减水剂2.15-2.5份、缓凝剂0.2-0.25份、引气剂0.15-0.2份，所述胶凝材料包括水泥50-63份和超细粉27-35份。
与现有技术相比，本发明提供的混凝土，具有表观密度高、良好的工作性能和力学性能，可以实现在危险环境下自动化免模施工的优点，从而可以应对特殊的工况要求。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
本发明提供的抗冻混凝土的性能按照如下测试方法进行：
1、表观密度：参考《混凝土拌合物表观密度检测方法》(GB/T50080-2002)。
2、流动度：参照标准《水泥胶砂流动度测定方法》(GB_T2419-2005)。
3、抗拉、压强度：《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》(GB/T 17671-1999)。
4、混凝土抗冲击性能：《水泥混凝土和砂浆用合成纤维》(GB/T 21120-2007)落锤冲击试验方法。
实施例1
以重量份数计，配置的抗核爆3D打印混凝土包括胶凝材料90份、水32份、细重晶砂200份、磁铁矿粉60份、聚羧酸高效减水剂2.5份、缓凝剂酒石酸0.25份、引气剂松香酸钠0.2份和PVA纤维0.5份，胶凝材料包括42.5份快硬硫铝酸盐水泥63份和超细粉矿粉18份、超细粉硅灰9份。
本实施例制备的抗核爆混凝土可打印性能好(流动性171)，28d抗压强度大于35Mpa，具有抗冲击(破坏冲击次数大于150)、高密实(3550kg/m3)，成本适宜。
实施例2
以重量份数计，配置的抗核爆3D打印混凝土包括胶凝材料85份、水27份、细硼玻璃砂190份、铬矿粉20份、聚羧酸高效减水剂2.15份、缓凝剂酒石酸0.2份、引气剂松香酸钠0.2份和铅纤维2.5份，胶凝材料包括42.5硅酸盐水泥50份和超细粉煤灰35份。
本实施例制备的抗核爆混凝土工作性能良好(流动性182)，28d抗压强度大于48Mpa，具有抗冲击(破坏冲击次数大于250)，高密实(3820kg/m3)、高屏蔽辐射能力(高硼掺量)等性能。
实施例3
以重量份数计，配置的抗核爆3D打印混凝土包括胶凝材料98份、水32份、细铬矿砂90份、硼粉40份、聚羧酸高效减水剂2.25份、缓凝剂酒石酸0.2份、引气剂SJ-2皂素类0.15份、钢纤维1.5份，胶凝材料包括42.5快硬硫铝酸盐水泥63份和超细粉矿粉18份、超细粉硅灰17份。
本实施例制备的抗核爆混凝土可打印性能好(流动性175)，28d抗压强度大于55Mpa，具有抗冲击(破坏冲击次数大于220)、高密实(3940kg/m3)，屏蔽辐射优良(中硼掺量)等性能。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的方法和设计原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种抗核爆防辐射3D打印混凝土，其特征在于，以重量份数计，所述混凝土包括胶凝材料80-120份、特种砂70-250份、金属粉10-60份、纤维0.5-10份、水20-70份和外加剂1.3-3.3份，所述胶凝材料包括水泥和超细粉。
2.根据权利要求1所述的抗核爆防辐射3D打印混凝土，其特征在于，所述水泥选自硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、钡水泥、镁水泥或鍶水泥中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的抗核爆防辐射3D打印混凝土，其特征在于，所述超细粉选自硅粉、超细粉煤灰、超细磷渣粉、超细矿渣粉或纳米级碳酸钙粉中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的抗核爆防辐射3D打印混凝土，其特征在于，所述特种砂选自重晶石砂、钢砂、铁砂、橄榄岩砂、玄武岩砂、硬硼钙石砂、硼铁石砂、硼镁石砂、硼玻璃砂、蛇纹石砂或铬矿砂中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的抗核爆防辐射3D打印混凝土，其特征在于，所述金属粉选自钢粉、铁粉、磁铁粉、硼粉或铬矿粉中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的抗核爆防辐射3D打印混凝土，其特征在于，所述纤维选自铅纤维、钢纤维、PVA纤维、FRP纤维或复合纤维中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的抗核爆防辐射3D打印混凝土，其特征在于，以重量份数计，所述外加剂包括减水剂1-2.5份、缓凝剂0.2-0.5份、引气剂0.1-0.3份。
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