CN115010412A - C40防辐射混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种C40防辐射混凝土及其制备方法，涉及建筑材料的领域，一种C40防辐射混凝土，由包含以下重量份的原料制成：水泥150‑200份、矿渣粉150‑200份、河沙400‑600份、镜铁矿1600‑1800份、减水剂7‑10份、增稠剂0.3‑1份、水150‑180份；C40防辐射混凝土制备方法，包括以下步骤：S1、制备胶凝材料；S2、制备骨料；S3、将胶凝材料、骨料和增稠剂搅拌混合均匀得预混料；S4、向预混料中加入水和减水剂搅拌混合均匀，得C40防辐射混凝土。本申请具有改善防辐射混凝土的密实度，从而增强防辐射混凝土的抗压强度的效果。
Description
技术领域
本申请涉及建筑材料的领域，尤其是涉及一种C40防辐射混凝土及其制备方法。
背景技术
为防止环境中的各种射线对人体伤害,在建造有辐射源建筑时,一般需设置防辐射材料以屏蔽各种射线,混凝土是建筑主体防辐射的基础材料,主要用于教育、科研、医疗机构有辐射源建筑以及核反应堆内外壳防护。防辐射混凝土又称防射线混凝土、屏蔽混凝土和重混凝土，因其能有效屏蔽原子核反应所产生的γ射线和中子射线，而被广泛用于辐射防护。
目前国内外关于防辐射混凝土的研究中，主要通过在混凝土材料掺入重金属元素来提高混凝土防辐射能力。在实际生产中，可使用蛇纹石、磁(赤)铁矿石、褐铁矿等含有重金属元素的骨料来提高混凝土屏蔽γ射线和中子射线能力。
随着建筑行业的发展，现有的防辐射混凝土无法满足高强度的工程要求，因此业内亟需开发一种具有较高强度的防辐射混凝土混凝土。
发明内容
为了改善防辐射混凝土的密实度，从而增强防辐射混凝土的抗压强度，本申请提供一种C40防辐射混凝土及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种C40防辐射混凝土，采用如下的技术方案：
一种C40防辐射混凝土，由包含以下重量份的原料制成：水泥150-200份、矿渣粉150-200份、河沙400-600份、镜铁矿1600-1800份、减水剂7-10份、增稠剂0.3-1份、水150-180份。
通过采用上述技术方案，镜铁矿中铁元素能够使混凝土具有良好屏蔽γ射线和中子射线的能力，同时镜铁矿矿石以鳞片变晶结构为主，且压碎值较低，具有良好的结构强度，同时矿渣粉、水泥、河沙以及镜铁矿相配合，进行较好的级配，提高混凝土的密实度，从而更好的保证混凝土的抗压强度；镜铁矿中铁元素含量适中，能够保证制得的混凝土中铁元素分布均匀，从而提高混凝土的防辐射性能；镜铁矿在混凝土中作为粗骨料，增稠剂能够减少混凝土中粗骨料的下沉，减少混凝土离析现象的产生，保证混凝土良好的泵送性。
可选的，还包括重量份为80-150份的花岗岩锯泥。
通过采用上述技术方案，花岗岩锯泥能够填充于混凝土的空隙中，增强混凝土的密实性，从而增强混凝土的抗压强度，同时也实现了废料的循环再利用，减少环境污染。
可选的，所述花岗岩锯泥的比表面积为600-700㎡/kg。
通过采用上述技术方案，采用连续级配的花岗岩锯泥，使花岗岩锯泥能够更好的填充于混凝土骨料之间的间隙，进一步提高混凝土的抗压强度。
可选的，所述镜铁矿的粒径为5-25mm。
通过采用上述技术方案，采用连续级配的镜铁矿作为粗骨料，增强混凝土的变形承受力，同时5-25mm粒径的镜铁矿被花岗岩锯泥填充孔隙，进一步提高混凝土抗压强度。
可选的，还包括重量份为300-700份的含铁细骨料。
通过采用上述技术方案，含铁细骨料能够进一步增加混凝土中铁元素的含量，同时含铁细骨料和作为粗骨料的镜铁矿相配合，使混凝土中铁元素的分布更加的均匀，不仅增强混凝土的防辐射性能，也能够保证混凝土的密实性，提高混凝土的力学性能。
可选的，所述含铁细骨料为铁矿砂。
通过采用上述技术方案，铁矿砂中含有丰富的铁元素，因此作为细骨料填充于混凝土中能够增强混凝土的防辐射性能，且铁矿砂能够与花岗岩锯泥、镜铁矿形成良好的级配，提高混凝土的抗压强度。
可选的，所述增稠剂为纤维素醚，且纤维素醚的粘度为40000-60000mpa﹒s。
通过采用上述技术方案，采用低粘度的纤维素醚能够改善混凝土浆体的粘度，减少粗骨料下沉、细骨料上浮，保证混凝土的良好的泵送性。
可选的，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
通过采用上述技术方案，聚羧酸减水剂能够降低混凝土中的水胶比，提高混凝土的强度。
第二方面，本申请提供一种C40防辐射混凝土制备方法，采用如下的技术方案：一种C40防辐射混凝土制备方法，包括以下步骤：
S1、制备胶凝材料：按重量份称取水泥和矿渣粉，搅拌混合均匀得胶凝材料；
S2、制备骨料：按重量份称取河砂和镜铁矿，搅拌混合均匀得骨料；
S3、将胶凝材料、骨料和增稠剂搅拌混合均匀得预混料；
S4、向预混料中加入水和减水剂搅拌混合均匀，得C40防辐射混凝土。
通过采用上述技术方案，将增稠剂预先与胶凝材料和骨料进行混合后再加入水，能够使增稠剂与胶凝材料、骨料之间的混合更加的充分，提高混凝土的匀质性，减少混凝土硬化时的不均匀的收缩，进而降低混凝土的开裂几率。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.镜铁矿中铁元素能够使混凝土具有良好屏蔽γ射线和中子射线的能力，同时镜铁矿的压碎值较低，具有良好的结构强度，从而更好的保证混凝土的抗压强度；
2.花岗岩锯泥能够填充于混凝土的空隙中，增强混凝土的密实性，从而增强混凝土的抗压强度，同时也实现了废料的循环再利用，减少环境污染；
3.将增稠剂预先与胶凝材料和骨料进行混合后再加入水，能够使增稠剂与胶凝材料、骨料之间的混合更加的充分，提高混凝土的匀质性，减少混凝土硬化时的不均匀的收缩，进而降低混凝土的开裂几率。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明，予以说明的是：以下实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行，以下实施例中所有原料除特殊说明外均可来源于普通市售。
原料来源
减水剂为聚羧酸减水剂；
增稠剂为纤维素醚，且粘度为40000-60000mpa﹒s。
实施例
实施例1
一种C40防辐射混凝土，其配比如表1所示，制备方法包括以下步骤：
S1、制备胶凝材料：按重量份称取水泥和矿渣粉，搅拌混合均匀得胶凝材料；
S2、制备骨料：按重量份称取河砂和镜铁矿，搅拌混合均匀得骨料；
S3、将胶凝材料、骨料和增稠剂搅拌混合均匀得预混料；
S4、向预混料中加入水和减水剂搅拌混合均匀，得C40防辐射混凝土.
实施例2-3
一种C40防辐射混凝土，与实施例1的却别仅在于各原料配比不同，具体配比如表1所示。
表1实施例1-3中C40防辐射混凝土中各组分的用量
其中实施例1-3中镜铁矿的粒径均为5-25mm。
实施例4
一种C40防辐射混凝土，与实施例3的区别在于：还加入了80Kg的花岗岩锯泥，且花岗岩锯泥的比表面积为600㎡/kg；
一种C40防辐射混凝土的制备方法，步骤S1中，制备胶凝材料：按重量份称取水泥、矿渣粉和花岗岩锯泥，搅拌混合均匀得胶凝材料。
实施例5
一种C40防辐射混凝土，与实施例3的区别在于：还加入了150Kg的花岗岩锯泥，且花岗岩锯泥的比表面积为700㎡/kg；
一种C40防辐射混凝土的制备方法，步骤S1中，制备胶凝材料：按重量份称取水泥、矿渣粉和花岗岩锯泥，搅拌混合均匀得胶凝材料。
实施例6
一种C40防辐射混凝土，与实施例3的区别在于：还加入了110Kg的花岗岩锯泥，且花岗岩锯泥的比表面积为630㎡/kg；
一种C40防辐射混凝土的制备方法，步骤S1中，制备胶凝材料：按重量份称取水泥、矿渣粉和花岗岩锯泥，搅拌混合均匀得胶凝材料。
实施例7
一种C40防辐射混凝土，与实施例3的区别在于：还加入了80Kg的花岗岩锯泥，且花岗岩锯泥的比表面积为500㎡/kg；
一种C40防辐射混凝土的制备方法，步骤S1中，制备胶凝材料：按重量份称取水泥、矿渣粉和花岗岩锯泥，搅拌混合均匀得胶凝材料。
实施例8
一种C40防辐射混凝土，与实施例6的区别在于：还加入了300Kg的铁矿砂；
一种C40防辐射混凝土的制备方法，步骤S2中，制备骨料：按重量份称取河砂、镜铁矿和铁矿砂，搅拌混合均匀得骨料。
实施例9
一种C40防辐射混凝土，与实施例6的区别在于：还加入了700Kg的铁矿砂；
一种C40防辐射混凝土的制备方法，步骤S2中，制备骨料：按重量份称取河砂、镜铁矿和铁矿砂，搅拌混合均匀得骨料。
实施例10
一种C40防辐射混凝土，与实施例6的区别在于：还加入了500Kg的铁矿砂；
一种C40防辐射混凝土的制备方法，步骤S2中，制备骨料：按重量份称取河砂、镜铁矿和铁矿砂，搅拌混合均匀得骨料。
实施例11
一种C40防辐射混凝土，与实施例6的区别在于：还加入了500Kg的铁渣粉；
一种C40防辐射混凝土的制备方法，步骤S2中，制备骨料：按重量份称取河砂、镜铁矿和铁渣粉，搅拌混合均匀得骨料。
对比例
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于：镜铁矿为磁铁矿。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于：镜铁矿为重晶石。
对比例3
本对比例与实施例10的区别在于：将铁矿砂替换为镜铁矿。
对比例4
本对比例与实施例10的区别在于：将镜铁矿替换为铁矿砂。
对比例5
本对比例与实施例1的区别在于：步骤S3中，将胶凝材料和骨料搅拌混合均匀得预混料；步骤S4中，向预混料中加入水、增稠剂和减水剂搅拌混合均匀，得C40防辐射混凝土。
性能检测试验
1、防辐射性能检测
按照国标GB18871-2002《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》测定实施例1-11和对比例1-5中制得的C40防辐射混凝土的防辐射性能，检测结果记录如表2所示。
2、抗压强度检测
根据GB/T50081-2002测定实施例1-11和对比例1-5中制得的C40防辐射混凝土的抗压强度，检测结果记录如表3所示。
3、干表观密度检测
根据JGJ/T 12-2019附录B中轻骨料混凝土性能检测方法测定实施例1-11和对比例1-5中制得的C40防辐射混凝土的干表观密度，检测结果记录如表3所示。
4、收缩值
根据GBJ82-85《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》中的第六章“收缩试验”，测定实施例1-11和对比例1-5中制得的C40防辐射混凝土的收缩率，检测结果记录如表3所示；
表2C40防辐射混凝土的衰减系数(cm-1)
表3结果记录表
结合实施例1-3和表2、表3分析可得，各组分合适的配比不仅能够提高C40防辐射混凝土的抗辐射能力，同时也能够提高C40防辐射混凝土的干表观密度，从而增强C40防辐射混凝土的抗压强度，并降低收缩率，降低C40防辐射混凝土开裂的几率；
结合实施例3-7和表2、表3分析可得，在C40防辐射混凝土中加入花岗岩锯泥与其组分中的骨料和胶凝材料形成良好的级配，从而填充于C40防辐射混凝土的孔隙中，增强C40防辐射混凝土的密实度，使其干表观密度变大，不仅提高C40防辐射混凝土的抗辐射能力，也能够提高C40防辐射混凝土的抗压强度；
结合实施例7-11和表2、表3分析可得，含铁细骨料的铁矿砂和铁渣粉均能够提高C40防辐射混凝土内铁元素的含量，从而大大增强C40防辐射混凝土的防辐射性能，同时也能够填充于混凝土体系中增强混凝土的抗压强度和干表观密度，铁渣粉相较于铁矿砂虽能够更好的提高C40防辐射混凝土的抗辐射能力，但不利于C40防辐射混凝土抗压强度的增强，且铁渣粉相较于铁矿石的成本更高，因此选择铁矿石更优；
结合实施例1、对比例1、2、5和表2、表3分析可得，镜铁矿相较于磁铁矿和重晶石加入混凝土中能够更好的提高C40防辐射混凝土的抗辐射性能，且利用镜铁矿优异的结构特点，能够增强C40防辐射混凝土的抗压强度，增稠剂先于胶凝材料和骨料进行混合使增稠剂均匀分布于混凝土体系中，减少C40防辐射混凝土硬化时的不均匀的收缩，进而降低C40防辐射混凝土的开裂几率；
结合实施例10、对比例3-4和表2、表3分析可得，镜铁矿与铁矿砂相协同提高铁元素在C40防辐射混凝土中分布的均匀性，不仅能够提高C40防辐射混凝土的抗辐射性能，也能够在镜铁矿作为粗骨料时，铁矿砂作为细骨料为C40防辐射混凝土提供良好的支撑体系，提高C40防辐射混凝土的强度。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种C40防辐射混凝土，其特征在于：由包含以下重量份的原料制成：水泥150-200份、矿渣粉150-200份、河沙400-600份、镜铁矿1600-1800份、减水剂7-10份、增稠剂0.3-1份、水150-180份。
2.根据权利要求1所述的C40防辐射混凝土，其特征在于：还包括重量份为80-150份的花岗岩锯泥。
3.根据权利要求2所述的C40防辐射混凝土，其特征在于：所述花岗岩锯泥的比表面积为600-700㎡/kg。
4.根据权利要求3所述的C40防辐射混凝土，其特征在于：所述镜铁矿的粒径为5-25mm。
5.根据权利要求4所述的C40防辐射混凝土，其特征在于：还包括重量份为300-700份的含铁细骨料。
6.根据权利要求5所述的C40防辐射混凝土，其特征在于：所述含铁细骨料为铁矿砂。
7.根据权利要求6所述的C40防辐射混凝土，其特征在于：所述增稠剂为纤维素醚，且纤维素醚的粘度为40000-60000mpa﹒s。
8.根据权利要求7所述的C40防辐射混凝土，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸减水剂。
9.一种权利要求1-8任一项所述的C40防辐射混凝土制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、制备胶凝材料：按重量份称取水泥和矿渣粉，搅拌混合均匀得胶凝材料；
S2、制备骨料：按重量份称取河砂和镜铁矿，搅拌混合均匀得骨料；
S3、将胶凝材料、骨料和增稠剂搅拌混合均匀得预混料；
S4、向预混料中加入水和减水剂搅拌混合均匀，得C40防辐射混凝土。
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Citations (4)
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| US20050258405A1 (en) * | 2004-05-10 | 2005-11-24 | Dasharatham Sayala | Composite materials and techniques for neutron and gamma radiation shielding |
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2022
- 2022-05-25 CN CN202210576388.4A patent/CN115010412B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN113402231A (zh) * | 2021-07-15 | 2021-09-17 | 武汉盛大长青建材有限公司 | 一种利用石材锯泥生产预拌混凝土的方法 |
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|---|
| 伍崇明: "核工程抗强辐射屏蔽混凝土试验研究", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 * |
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Denomination of invention: C40 radiation resistant concrete and its preparation method Effective date of registration: 20231206 Granted publication date: 20230509 Pledgee: Qingshan Branch of Wuhan Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: WUHAN SHENGDA CHANGQING BUILDING MATERIAL CO.,LTD. Registration number: Y2023980069675 |