CN111960741A - 一种混凝土墙体及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本申请涉及墙体领域，具体公开了一种混凝土墙体及其生产工艺。其包括朝向室内的内层和朝向室外的外层，所述内层为添加有辐射吸收剂的辐射吸收混凝土层，外层为添加有辐射屏蔽剂的辐射屏蔽混凝土层，所述辐射吸收混凝土层和辐射屏蔽混凝土层依次浇筑而成；所述辐射吸收混凝土层远离辐射屏蔽混凝土层的表面还依次粉刷有与混凝土墙体适配的吸热涂料层和感温变色涂料层。本申请的混凝土墙体可用于医院的X光室、B超室等放射科室，其具有安全无毒的优点；另外，本申请的制备方法具有简便、高效的优点。

Description

一种混凝土墙体及其生产工艺

技术领域

本申请涉及墙体领域，更具体地说，它涉及一种混凝土墙体及其生产工艺。

背景技术

随着电子技术在现代医院的应用,医疗仪器设备种类、规模和先进程度成为现代化医院的一个重要标志。在医疗设备繁杂的同时，医院的环境也发生了极大的变化，大量高精度的医疗设备会产生电磁辐射，如B超室、X光室、CT室等放射科室产生的电离辐射具有很强的穿透性，能够穿透墙体，将电磁辐射的范围扩大至几十米远，对室外的人或环境造成危害，尤其是孕妇、儿童等敏感人群。因此，医院中电磁辐射污染已成为一个不可忽视的问题。

现有公开号为CN206681199U的中国实用新型专利申请公开了一种具有防辐射功能的减震铅板-混凝土墙体，包括消能铅板、双层非消能铅板、混凝土墙；混凝土墙左右两边以及上边分别与框架柱、上部框架梁之间留有一定空隙；消能铅板上部和下部分别与上部框架梁和混凝土墙通过第一预埋垫板上的螺栓连接；双层非消能铅板为可移动的所述双层非消能铅板，其设置于混凝土墙与两侧框架柱之间的竖向空隙中；所述双层非消能铅板中部分叠合的两片非消能铅板分别与框架柱以及混凝土墙通过第二预埋垫板上的螺栓连接。在地震作用下，消能铅板发生水平剪切变形，非消能铅板做往复移动。剪切铅板阻尼器的消能铅板、非消能铅板和剪力墙共同起到防辐射的作用。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在有以下缺陷：由于上述专利申请文件中提到的消能铅板和非消能铅板使用的材料都是铅材料，而铅材料本身具有一定的毒性，长期接触，会对密切接触工作者的身体造成伤害。

发明内容

为了替换一种安全无毒的防辐射物质，减少对密切接触工作者的身体造成的伤害，本申请提供一种混凝土墙体及其生产工艺。

本申请提供的一种混凝土墙体采用如下的技术方案：

第一方面，本申请提供一种混凝土墙体，采用如下的技术方案，所述混凝土墙体由朝向室内的内层和朝向室外的外层组成，所述内层为添加有辐射吸收剂的辐射吸收混凝土层，外层为添加有辐射屏蔽剂的辐射屏蔽混凝土层，所述辐射吸收混凝土层和辐射屏蔽混凝土层依次浇筑而成；所述辐射吸收混凝土层远离辐射屏蔽混凝土层的表面还依次粉刷有与混凝土墙体适配的吸热涂料层和感温变色涂料层。

通过采用上述技术方案，由于采用双层结构的防辐射混凝土，在朝向室内的辐射吸收混凝土层中添加辐射吸收剂，在朝向室外的辐射屏蔽混凝土层中添加辐射屏蔽剂，此外，在朝向室内的辐射吸收混凝土层表面粉刷与混凝土墙体适配的感温变色涂料层。当室内的辐射源穿过感温变色涂料层向外扩散时，辐射吸收混凝土层中辐射吸收剂能吸收电离辐射，未被吸收的电离辐射到达辐射屏蔽混凝土层，辐射屏蔽混凝土层中的辐射屏蔽剂将电离辐射屏蔽，使之不能向室外扩散；同时，辐射屏蔽剂还将屏蔽的电离辐射再次反射回辐射吸收混凝土层中，电离辐射在辐射吸收混凝土层中被辐射吸收剂吸收。因此，获得有效吸收电离辐射且阻止电离辐射向室外扩散的效果。此外，所使用的的辐射吸收剂和辐射屏蔽剂安全无毒，减少对密切接触工作者的身体造成的伤害。

优选的，辐射吸收混凝土层中包含有以下重量份的原料：水泥180～250份，粉煤灰80～100份，矿粉63～78份，砂870～945份，石子870～880份，水160～200份，聚羧酸减水剂8～12份，辐射吸收剂10～17份。

优选的，所述辐射吸收剂由动物骨骼胶和碘化铯制成，所述动物骨骼胶和碘化铯重量份数比为1:2,所述动物骨骼胶由动物骨骼粉和沥青胶混合而成。

通过采用上述技术方案，由于采用动物骨骼粉和碘化铯作为电离辐射的吸收剂，碘化铯对电离辐射具有强烈的吸收作用，但碘化铯作为一种晶体粉末易溶于水，为了使碘化铯不与混凝土或空气中的水分接触，采用同样能吸收电离辐射的动物骨骼粉在沥青胶的作用下包覆住碘化铯。因此，获得使碘化铯不必暴露在空气中，且能够与动物骨骼粉同时吸收电磁辐射的效果。

优选的，辐射屏蔽层中包含以下重量份的原料：水泥180～250份，粉煤灰80～100份，矿粉63～78份，砂870～945份，石子870～880份，水160～200份，聚羧酸减水剂8～12份，辐射屏蔽剂9～15份。

优选的，所述辐射屏蔽剂中包含晶体混合物和多离子纤维螯合物，所述晶体混合物和多离子纤维螯合物的重量份比为2：1。

通过采用上述技术方案，由于采用晶体和多离子纤维螯合物作为辐射屏蔽剂，当电离辐射到达辐射屏蔽混凝土层时，多离子纤维螯合物将电离辐射屏蔽，使之不能穿过辐射屏蔽混凝土层，并且其中的金属离子能对电离辐射吸收和抵消。此外，电离辐射在晶体的作用下，发生多次反射、折射和衍射，大大减弱了电离辐射的强度。因此，获得阻碍电离辐射穿过且在反射回辐射吸收层的过程中，削弱电离辐射的强度的效果。

优选的，所述晶体混合物包括氟化锂和锂云母粉。

通过采用上述技术方案，由于采用氟化锂和锂云母粉两种晶体作为分散电离辐射的介质，加强了电离辐射多次发生反射、折射和衍射，使电离辐射的强度减弱，同时，锂云母粉还可以为氟化锂提供因在酸性条件下失去的锂离子，失去锂离子的云母粉还可继续作为晶体反射电离辐射。因此，获得氟化锂和锂云母粉同时反射电离辐射，并且锂云母粉为氟化锂提供锂离子的同时不影响自身的功能的效果。

优选的，所述云母粉的粒径大小为10～25um。

优选的，所述多离子纤维螯合物是由金属离子和聚丙烯腈纤维通过螯合剂形成多离子纤维螯合物。

通过采用上述技术方案，由于采用金属离子和聚丙烯腈纤维形成多离子纤维螯合物，聚丙烯腈纤维之间彼此联结，从而形成致密的金属离子纤维螯合物网，阻断电离辐射的路线，纤维螯合物中的金属离子还能对电离辐射起到反射的作用。因此，获得阻挡电离辐射，使电离辐射再次返回的效果。

优选的，所述多离子纤维螯合物中的金属离子包括铜离子、铁离子、铝离子和镍离子，所述铜离子、铁离子、铝离子和镍离子的含量比为3:2:1:1。

通过采用上述技术方案，由于采用多种金属离子与聚丙烯腈纤维发生螯合反应，多种离子同时作用，加强导电性能，并且加强了电电离辐射的屏蔽性能。因此，获得良好的屏蔽效果。

第二方面，本申请提供一种混凝土墙体的生产工艺，采用如下的技术方案：

一种混凝土墙体的生产工艺，包括以下步骤：

S1、分别配制辐射吸收混凝土和辐射屏蔽混凝土；

S2、浇筑混凝土墙坯，在墙坯中放置一厚度为5mm的挡板，在内层和外层分别浇筑带有辐射吸收剂的混凝土和带有辐射屏蔽剂的混凝土；浇筑完成后静置15min，得到辐射吸收混凝土层和辐射屏蔽混凝土层；

S3、拿掉挡板，使辐射吸收混凝土层和辐射屏蔽混凝土层自然融合且凝固；

S4、待混凝土墙体完全凝固后，在辐射吸收混凝土层表面粉刷与混凝土墙体适配的吸热涂料层和感温变色涂料层。

通过采用上述技术方案，由于浇筑后的混凝土会渐渐凝固，在混凝土初凝状态时，抽走挡板，不需要借助其他粘合剂，只需借助混凝土微余的流动性，使辐射吸收混凝土层和辐射屏蔽混凝土层完全融合且层次结构明显。因此，获得层次结构明显且各结构各自实现自身功能的同时,还能协同实现防辐射的效果。吸热涂料层将辐射吸收混凝土层中因吸收辐射而产生的热量吸收；同时，感温变色涂料层根据温度的变化发生变色反应，方便工作人员随时用人眼感知产生的电离辐射强度。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、由于本申请采用采用双层结构的防辐射混凝土，辐射吸收混凝土层和辐射屏蔽混凝土层，由于辐射吸收混凝土层中的辐射吸收剂具有吸收电离辐射的效果，而辐射屏蔽混凝土层中的辐射屏蔽剂具有将电离辐射屏蔽且使电离辐射反射回辐射吸收混凝土层中进行二次吸收，并且在反射回辐射吸收混凝土层中的过程中经多次反射、折射，削弱了电离辐射的强度获得了有效吸收电离辐射且阻止电离辐射向室外扩散的效果。

2、本申请中优选采用动物骨骼粉和碘化铯作为电离辐射的吸收剂，由于动物骨骼粉在沥青胶的作用下包覆住碘化铯，获得了易溶于水的碘化铯在不接触水分的同时与动物骨骼粉一起吸收电离辐射的效果。

3、本申请的方法，通过分别配制辐射吸收混凝土和辐射屏蔽混凝土，

再分别浇筑辐射吸收混凝土层和辐射屏蔽混凝土层，最后在辐射吸收混凝土层粉刷与混凝土墙体适配的感温变色涂料层，通过电离辐射吸收时产生的热，使感温变色涂料层从无色变有色。因此获得了电离辐射的吸收、屏蔽和表现三效合一的效果。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。制备例、实施例与对比例中所用的材料均采购自市售。其中，吸热涂料层购自广州亦纳新材料科技有限公司的GN—706B高导热散热纳米复合陶瓷涂料；感温变色涂料层购自广州晶彩颜料科技有限公司；动物骨骼粉购自济南乾晟化工有限公司。

制备例

制备辐射吸收剂

制备例1

S1、在干燥不透光的环境下进行制备操作：S1、取6kg动物骨骼粉加入搅拌机中，加水润湿，加入5kg沥青胶，搅拌至粘稠状，形成动物骨骼胶；

S2、加入12kg碘化铯粉末颗粒，加快搅拌速率，搅拌2h，再反向搅拌2h，使动物骨骼胶将碘化铯粉末颗粒完全包裹；

S3、烘干，捣碎，得到辐射吸收剂。

制备多离子纤维螯合物

制备例2

本制备例中的螯合剂为二乙烯三胺二琥珀酸盐。

S1、在洁净的反应容器中加入40L去离子水，在不断搅拌的情况下依次加入12L硫酸铜溶液、8L硫酸亚铁溶液、2L硫酸铝溶液和4L硫酸镍溶液，在室温下进行全溶；

S2、加入螯合剂，用醋酸调整pH至4～5之间，加入9kg聚丙烯腈纤维，搅拌20分钟；

S3、逐渐升温至50℃，待反应2h后，将反应得到的多离子纤维螯合物取出，用无水乙醇洗涤3～5次，再用去离子水洗涤直至水溶液为中性；

S4、洗涤以后将纤维放入70℃的烘箱中进行干燥直至恒重，从而得到多离子纤维螯合物。

实施例

实施例1

配制防辐射混凝土材料

称取水泥180kg，粉煤灰80kg，矿粉63kg，砂870kg，石子870kg，水160kg，聚羧酸减水剂8kg，制备例1中制得的辐射吸收剂10kg，搅拌均匀，得到辐射吸收混凝土。

称取水泥180kg，粉煤灰80kg，矿粉63kg，砂870kg，石子870kg，水160kg，聚羧酸减水剂8kg，制备例2中制得的多离子纤维螯合物3kg，氟化锂3kg，锂云母粉3kg，搅拌均匀，得到辐射屏蔽混凝土。

浇筑防辐射混凝土墙体

浇筑混凝土墙坯，在墙坯中竖直放置一高度与墙坯一致，厚度为5mm的挡板，使墙坯分为朝向室内的内层和朝向室外的外层，在内层浇筑辐射吸收混凝土，在外层浇筑辐射屏蔽混凝土，形成辐射吸收混凝土层和辐射屏蔽混凝土层。浇筑完成后静置15min，拿掉挡板，使辐射吸收混凝土层和辐射屏蔽混凝土层自然相互靠近融合且渐渐凝固。

后期粉刷

待防辐射混凝土墙体凝固后，辐射吸收混凝土层表面依次粉刷与混凝土墙体适配的吸热涂料层和感温变色涂料层。

实施例2

配制防辐射混凝土材料

称取水泥215kg，粉煤灰90kg，矿粉70kg，砂908kg，石子875kg，水180kg，聚羧酸减水剂10kg，制备例1中制得的辐射吸收剂13kg，搅拌均匀，得到辐射吸收混凝土。S2、浇筑防辐射混凝土墙体

称取水泥215kg，粉煤灰90kg，矿粉70kg，砂908kg，石子875kg，水180kg，聚羧酸减水剂10kg，制备例2中制得的多离子纤维螯合物4kg，氟化锂5kg，锂云母粉3kg，搅拌均匀，得到辐射屏蔽混凝土。

浇筑防辐射混凝土墙体和后期的墙体粉刷与实施例1一致。

实施例3

配制防辐射混凝土材料

称取水泥250kg，粉煤灰100kg，矿粉78kg，砂945kg，石子880kg，水200kg，聚羧酸减水剂12kg，制备例1中制得的辐射吸收剂17kg，搅拌均匀，得到辐射吸收混凝土。

称取水泥250kg，粉煤灰100kg，矿粉78kg，砂945kg，石子880kg，水200kg，聚羧酸减水剂12kg，制备例2中制得的多离子纤维螯合物5kg，氟化锂4kg，锂云母粉6kg，搅拌均匀，得到辐射屏蔽混凝土。

浇筑防辐射混凝土墙体和后期的墙体粉刷与实施例1一致。

实施例4

配制防辐射混凝土材料

称取水泥215kg，粉煤灰90kg，矿粉70kg，砂908kg，石子875kg，水180kg，聚羧酸减水剂10kg，制备例1中制得的辐射吸收剂15kg，搅拌均匀，得到辐射吸收混凝土。

称取水泥215kg，粉煤灰90kg，矿粉70kg，砂908kg，石子875kg，水180kg，聚羧酸减水剂10kg，制备例2中制得的多离子纤维螯合物3kg，氟化锂3kg，锂云母粉3kg，搅拌均匀，得到辐射屏蔽混凝土。

浇筑防辐射混凝土墙体和后期的墙体粉刷与实施例1一致。

实施例5

配制防辐射混凝土材料

称取水泥215kg，粉煤灰90kg，矿粉70kg，砂908kg，石子875kg，水180kg，聚羧酸减水剂10kg，制备例1中制得的辐射吸收剂8kg，搅拌均匀，得到辐射吸收混凝土。

称取水泥215kg，粉煤灰90kg，矿粉70kg，砂908kg，石子875kg，水180kg，聚羧酸减水剂10kg，制备例2中制得的多离子纤维螯合物2kg，氟化锂2kg，锂云母粉2kg，搅拌均匀，得到辐射屏蔽混凝土。

浇筑防辐射混凝土墙体和后期的墙体粉刷与实施例1一致。

实施例6

配制防辐射混凝土材料

称取水泥215kg，粉煤灰90kg，矿粉70kg，砂908kg，石子875kg，水180kg，聚羧酸减水剂10kg，制备例1中制得的辐射吸收剂19kg，搅拌均匀，得到辐射吸收混凝土。

称取水泥215kg，粉煤灰90kg，矿粉70kg，砂908kg，石子875kg，水180kg，聚羧酸减水剂10kg，制备例2中制得的多离子纤维螯合物6kg，氟化锂6kg，锂云母粉6kg，搅拌均匀，得到辐射屏蔽混凝土。

浇筑防辐射混凝土墙体和后期的墙体粉刷与实施例1一致。

对比例

对比例1

以实施例2作为参照，与实施例2的区别在于在辐射吸收混凝土层中不加制备例1中制得的辐射吸收剂。

对比例2

以实施例2作为参照，与对实施例2的区别在于在辐射屏蔽混泥土层中不加辐射屏蔽剂。

对比例3

以实施例2作为参照，与对实施例2的区别在于在辐射屏蔽混泥土层中只加等量的氟化锂和锂云母粉，不加制备例2中制得的多离子纤维螯合物。

对比例4

以实施例2作为参照，与对实施例2的区别在于在辐射屏蔽混泥土层中只加等量制备例2中制得的多离子纤维螯合物，不加氟化锂和锂云母粉。

对比例5

以实施例2作为参照，与对实施例2的区别在于在辐射吸收混凝土层和辐射屏蔽混泥土层中都不加辐射吸收剂和辐射屏蔽剂。

对比例6

以实施例2作为参照，与对实施例2的区别在于在辐射屏蔽混泥土层中只加入12kg碘化铯粉末颗粒，不加动物骨骼胶。

性能检测试验

将实施例1-6和对比例1-6中的各组分按实际：试验＝100:1的比例制备出防辐射混凝土原料，模仿实际房屋建筑，浇筑防辐射混凝土墙体模型，。

检测方法

从室内向墙体照射X光，用辐射测定仪检测防辐射墙体内外两侧的电离辐射强度,经过2小时后再次检测墙体内侧的电离辐射强度。

表1防辐射墙体内外两侧电离辐射强度

结合实施例2、对比例1、对比例2和表1可明显看出，加入辐射吸收剂和辐射屏蔽剂的墙体内外两侧的电离辐射强度之差明显大于不加入辐射吸收剂和辐射屏蔽剂的墙体内外两侧的电离辐射强度之差，由此，说明加入辐射吸收剂和辐射屏蔽剂的墙体具有一定的防辐射功能。

结合实施例2和对比例1可以看出，在辐射吸收混凝土层中不加入辐射吸收剂，虽然能够屏蔽电离辐射，但是室内的电离辐射会一直存在；结合实施例2和对比例2可看出，在辐射屏蔽混凝土层中不加入辐射屏蔽剂，电离辐射部分被辐射吸收混凝土中的辐射吸收剂吸收，另一部分在没有辐射屏蔽剂的情况下穿过墙体散射到外层。

结合实施例2、对比例3和对比例4可以看出，辐射屏蔽剂中不加入晶体混合物或多离子纤维螯合物，散射到墙体外侧的电离辐射强度都比较大，但由于辐射吸收剂的作用，室内一侧的电离辐射在经过2小时后明显被吸收。

结合实施例2和对比例5可看出，不加入任何辐射吸收剂和辐射屏蔽剂的混凝土墙体内外两侧的电离辐射跟射入强度值没有多大变化，经过2个小时后二次室内一侧的电离辐射强度值依然跟初次射入时的电离辐射值相差不大，由此说明加入辐射吸收剂和辐射屏蔽剂的混凝土墙体比普通墙体的抗辐射能力明显。

结合实施例2和对比例6可看出，单纯的只加入碘化铯，不用动物骨骼胶包覆，辐射吸收剂起不到吸收电离辐射的效果，这是由于碘化铯在遇水搅拌的过程中，可能已经受潮分解，从而使吸收辐射的效果大大降低。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种混凝土墙体，其特征在于，由朝向室内的内层和朝向室外的外层组成，所述内层为添加有辐射吸收剂的辐射吸收混凝土层，外层为添加有辐射屏蔽剂的辐射屏蔽混凝土层，所述辐射吸收混凝土层和辐射屏蔽混凝土层依次浇筑而成；所述辐射吸收混凝土层远离辐射屏蔽混凝土层的表面还依次粉刷有与混凝土墙体适配的吸热涂料层和感温变色涂料层。

2.根据权利要求1所述的一种混凝土墙体，其特征在于：辐射吸收混凝土层中包含有以下重量份的原料：水泥180～250份，粉煤灰80～100份，矿粉63～78份，砂870～945份，石子870～880份，水160～200份，聚羧酸减水剂8～12份，辐射吸收剂10～17份。

3.根据权利要求2所述的一种混凝土墙体，其特征在于：所述辐射吸收剂由动物骨骼胶和碘化铯制成,所述动物骨骼胶和碘化铯重量份数比为1:2，所述动物骨骼胶由动物骨骼粉和沥青胶混合而成。

4.根据权利要求1所述的一种混凝土墙体，其特征在于：辐射屏蔽层中包含以下重量份的原料：水泥180～250份，粉煤灰80～100份，矿粉63～78份，砂870～945份，石子870～880份，水160～200份，聚羧酸减水剂8～12份，辐射屏蔽剂9～15份。

5.根据权利要求4所述的一种混凝土墙体，其特征在于：所述辐射屏蔽剂中包含晶体混合物和多离子纤维螯合物，所述晶体混合物和多离子纤维螯合物的重量份比为2：1。

6.根据权利要求5所述的一种混凝土墙体，其特征在于：所述晶体混合物包括氟化锂和锂云母粉。

7.根据权利要求6所述的一种混凝土墙体，其特征在于：所述云母粉的粒径大小为10～25um。

8.根据权利要求5所述的一种混凝土墙体，其特征在于：所述多离子纤维螯合物是由金属离子和聚丙烯腈纤维通过螯合剂形成多离子纤维螯合物。

9.根据权利要求8所述的一种混凝土墙体，其特征在于：所述多离子纤维螯合物中的金属离子包括铜离子、铁离子、铝离子和镍离子，所述铜离子、铁离子、铝离子和镍离子的含量比为3:2:1:1。

10.权利要求1～9所述的任一种混凝土墙体的生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：

S1、分别配制辐射吸收混凝土和辐射屏蔽混凝土；

S2、浇筑混凝土墙坯，在墙坯中放置一厚度为5mm的挡板，在内层和外层分别浇筑带有辐射吸收剂的混凝土和带有辐射屏蔽剂的混凝土；浇筑完成后静置15min，得到辐射吸收混凝土层和辐射屏蔽混凝土层；

S3、拿掉挡板，使辐射吸收混凝土层和辐射屏蔽混凝土层自然融合且凝固；

S4、待混凝土墙体完全凝固后，在辐射吸收混凝土层表面粉刷与混凝土墙体适配的吸热涂料层和感温变色涂料层。