CN115321909A - 一种防辐射混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防辐射混凝土及其制备方法，所述防辐射混凝土包括如下重量份的原料：铁尾矿粉15～30份、碳纳米管5～10份、碎石100～120份、沙子120～150份、水泥50～70份、纳米二氧化硅15～25份、减水剂3～5份、羟甲基纤维素钠4～6份和水120～160份；本发明混凝土中通过铁矿石粉、碳纳米管、纳米二氧化硅和羟甲基纤维素钠的添加能够使得各原料组分充分混匀，并能够形成导电网络，使得混凝土具有电磁屏蔽功能，此外，碳纳米管的添加还能够有效提高混凝土的机械强度。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，具体涉及一种防辐射混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土(Concrete)，简称为砼：是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称。通常讲的混凝土一词是指用水泥作胶凝材料，砂、石作集料；与水(可含外加剂和掺合料)按一定比例配合，经搅拌而得的水泥混凝土。
混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，因而使其用量越来越大。同时混凝土还具有抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽等特点。这些特点使其使用范围十分广泛，不仅在各种土木工程中使用，就是造船业，机械工业，海洋的开发，地热工程等，混凝土也是重要的材料。
随着通信技术的发展，电磁辐射日益严重，因此，电磁辐射材料也越来越重视，电磁辐射材料是指具有电磁波屏蔽工呢过的一类防护性功能材料，目前，现有混凝土一般主要用于建筑行业，其并不具备电磁屏蔽功能，应用领域受到限制，因此，亟需一种具有防辐射的混凝土材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防辐射混凝土及其制备方法，该混凝土通过各原料种类以及用量的选择，使得混凝土具有一定抗压强度的基础上，同时具有优异的电磁屏蔽性能，提高了混凝土的应用范围。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
本发明第一方面提供一种防辐射混凝土，其特征在于，包括如下重量份的原料：
铁尾矿粉15～30份、碳纳米管5～10份、碎石100～120份、沙子120～150份、水泥50～70份、纳米二氧化硅15～25份、减水剂3～5份、羟甲基纤维素钠4～6份和水120～160份。
优选地，所述的防辐射混凝土包括如下重量份的原料：
铁尾矿粉25份、碳纳米管8份、碎石120份、沙子140份、水泥60份、纳米二氧化硅20份、减水剂4份、羟甲基纤维素钠5份和水140份。
优选地，所述碎石由如下百分含量组分构成：粗碎石10％～20％、中碎石40％～60％，余量为细碎石。
优选地，所述粗碎石粒径为25～35mm，中碎石粒径为10～20mm，细碎石粒径为2～5mm。
优选地，所述水泥为强度等级为52.5或62.5的硅酸盐水泥。
优选地，所述减水剂为萘磺酸盐和/或氨基酸磺酸盐。
优选地，所述纳米二氧化硅粒径为20～50nm。
优选地，所述碳纳米管直径为50～100nm，长度为10～30μm。
优选地，所述铁尾矿粉目粒度不小于400目。
本发明第二方面提供一种上述防辐射混凝土的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(a)将碎石、沙子、水泥、纳米二氧化硅、碳纳米管和铁尾矿粉混匀，得到混合物；
(b)将羟甲基纤维素钠溶液水，得到水溶液；
(c)将水溶液和混合物混合搅拌均匀，再加入减水剂再次搅拌混匀，即得所述防辐射混凝土。
与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：
本发明混凝土中通过铁矿石粉、碳纳米管、纳米二氧化硅和羟甲基纤维素钠的添加能够使得各原料组分充分混匀，并能够形成导电网络，使得混凝土具有电磁屏蔽功能，此外，碳纳米管的添加还能够有效提高混凝土的机械强度。
本发明通过对碎石粒径的限定，使得碎石、沙子等原料达到级配效果，提高制备混凝土的整体性能。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
实施例1
一、防辐射混凝土
上述防辐射混凝土包括如下重量份的原料：
铁尾矿粉15份、碳纳米管5份、碎石100份、沙子120份、水泥50份、纳米二氧化硅15份、减水剂3份、羟甲基纤维素钠4份和水120份，其中，
碎石由如下百分含量组分构成：粗碎石20％、中碎石40％，余量为细碎石；粗碎石粒径为25～35mm，中碎石粒径为10～20mm，细碎石粒径为2～5mm；
水泥为强度等级为62.5的硅酸盐水泥；
减水剂为萘磺酸盐和/或氨基酸磺酸盐。
纳米二氧化硅粒径为20～50nm；
碳纳米管直径为50～100nm，长度为10～30μm。
铁尾矿粉(来自矿山选矿后的废弃物粉碎得到)目粒度不小于400目；
二、制备方法
上述防辐射混凝土的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
(a)将碎石、沙子、水泥、纳米二氧化硅、碳纳米管和铁尾矿粉混匀，得到混合物；
(b)将羟甲基纤维素钠溶液水，得到水溶液；
(c)将水溶液和混合物混合搅拌均匀，再加入减水剂再次搅拌混匀，即得所述防辐射混凝土。
实施例2
一、防辐射混凝土
上述防辐射混凝土包括如下重量份的原料：
铁尾矿粉30份、碳纳米管10份、碎石120份、沙子150份、水泥70份、纳米二氧化硅25份、减水剂5份、羟甲基纤维素钠6份和水160份，其中，
碎石由如下百分含量组分构成：粗碎石10％、中碎石60％，余量为细碎石；粗碎石粒径为25～35mm，中碎石粒径为10～20mm，细碎石粒径为2～5mm；
水泥为强度等级为52.5的硅酸盐水泥；
减水剂为萘磺酸盐和/或氨基酸磺酸盐。
纳米二氧化硅粒径为20～50nm；
碳纳米管直径为50～100nm，长度为10～30μm。
铁尾矿粉(来自矿山选矿后的废弃物粉碎得到)目粒度不小于400目；
二、制备方法
上述防辐射混凝土的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
(a)将碎石、沙子、水泥、纳米二氧化硅、碳纳米管和铁尾矿粉混匀，得到混合物；
(b)将羟甲基纤维素钠溶液水，得到水溶液；
(c)将水溶液和混合物混合搅拌均匀，再加入减水剂再次搅拌混匀，即得所述防辐射混凝土。
实施例3
一、防辐射混凝土
上述防辐射混凝土包括如下重量份的原料：
铁尾矿粉25份、碳纳米管8份、碎石120份、沙子140份、水泥60份、纳米二氧化硅20份、减水剂4份、羟甲基纤维素钠5份和水140份，其中，
碎石由如下百分含量组分构成：粗碎石15％、中碎石50％，余量为细碎石；粗碎石粒径为25～35mm，中碎石粒径为10～20mm，细碎石粒径为2～5mm；
水泥为强度等级为52.5的硅酸盐水泥；
减水剂为萘磺酸盐。
纳米二氧化硅粒径为20～50nm；
碳纳米管直径为50～100nm，长度为10～30μm。
铁尾矿粉(来自矿山选矿后的废弃物粉碎得到)目粒度不小于400目；
二、制备方法
上述防辐射混凝土的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
(a)将碎石、沙子、水泥、纳米二氧化硅、碳纳米管和铁尾矿粉混匀，得到混合物；
(b)将羟甲基纤维素钠溶液水，得到水溶液；
(c)将水溶液和混合物混合搅拌均匀，再加入减水剂再次搅拌混匀，即得所述防辐射混凝土。
实施例4
一、防辐射混凝土
上述防辐射混凝土包括如下重量份的原料：
铁尾矿粉25份、碳纳米管8份、碎石120份、沙子140份、水泥60份、纳米二氧化硅20份、减水剂4份、羟甲基纤维素钠5份和水140份，其中，
碎石由如下百分含量组分构成：粗碎石25％、中碎石35％，余量为细碎石；粗碎石粒径为25～35mm，中碎石粒径为10～20mm，细碎石粒径为2～5mm；
水泥为强度等级为52.5的硅酸盐水泥；
减水剂为萘磺酸盐。
纳米二氧化硅粒径为20～50nm；
碳纳米管直径为50～100nm，长度为10～30μm。
铁尾矿粉(来自矿山选矿后的废弃物粉碎得到)目粒度不小于400目；
二、制备方法
上述防辐射混凝土的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
(a)将碎石、沙子、水泥、纳米二氧化硅、碳纳米管和铁尾矿粉混匀，得到混合物；
(b)将羟甲基纤维素钠溶液水，得到水溶液；
(c)将水溶液和混合物混合搅拌均匀，再加入减水剂再次搅拌混匀，即得所述防辐射混凝土。
实施例5
一、防辐射混凝土
上述防辐射混凝土包括如下重量份的原料：
铁尾矿粉25份、碳纳米管8份、碎石120份、沙子140份、水泥60份、纳米二氧化硅20份、减水剂4份、羟甲基纤维素钠5份和水140份，其中，
碎石由如下百分含量组分构成：粗碎石15％、中碎石50％，余量为细碎石；粗碎石粒径为20～30mm，中碎石粒径为10～20mm，细碎石粒径为2～10mm；
水泥为强度等级为52.5的硅酸盐水泥；
减水剂为萘磺酸盐。
纳米二氧化硅粒径为20～50nm；
碳纳米管直径为50～100nm，长度为10～30μm。
铁尾矿粉(来自矿山选矿后的废弃物粉碎得到)目粒度不小于400目；
二、制备方法
上述防辐射混凝土的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
(a)将碎石、沙子、水泥、纳米二氧化硅、碳纳米管和铁尾矿粉混匀，得到混合物；
(b)将羟甲基纤维素钠溶液水，得到水溶液；
(c)将水溶液和混合物混合搅拌均匀，再加入减水剂再次搅拌混匀，即得所述防辐射混凝土。
对比例1
一、防辐射混凝土
上述防辐射混凝土包括如下重量份的原料：
铁尾矿粉33份、碎石120份、沙子140份、水泥60份、纳米二氧化硅20份、减水剂4份、羟甲基纤维素钠5份和水140份，其中，
碎石由如下百分含量组分构成：粗碎石15％、中碎石50％，余量为细碎石；粗碎石粒径为25～35mm，中碎石粒径为10～20mm，细碎石粒径为2～5mm；
水泥为强度等级为52.5的硅酸盐水泥；
减水剂为萘磺酸盐。
纳米二氧化硅粒径为20～50nm；
碳纳米管直径为50～100nm，长度为10～30μm。
铁尾矿粉(来自矿山选矿后的废弃物粉碎得到)目粒度不小于400目；
二、制备方法
上述防辐射混凝土的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
(a)将碎石、沙子、水泥、纳米二氧化硅、碳纳米管和铁尾矿粉混匀，得到混合物；
(b)将羟甲基纤维素钠溶液水，得到水溶液；
(c)将水溶液和混合物混合搅拌均匀，再加入减水剂再次搅拌混匀，即得所述防辐射混凝土。
对比例2
一、防辐射混凝土
上述防辐射混凝土包括如下重量份的原料：
铁尾矿粉15份、碳纳米管18份、碎石120份、沙子140份、水泥60份、纳米二氧化硅20份、减水剂4份、羟甲基纤维素钠5份和水140份，其中，
碎石由如下百分含量组分构成：粗碎石15％、中碎石50％，余量为细碎石；粗碎石粒径为25～35mm，中碎石粒径为10～20mm，细碎石粒径为2～5mm；
水泥为强度等级为52.5的硅酸盐水泥；
减水剂为萘磺酸盐。
纳米二氧化硅粒径为20～50nm；
碳纳米管直径为50～100nm，长度为10～30μm。
铁尾矿粉(来自矿山选矿后的废弃物粉碎得到)目粒度不小于400目；
二、制备方法
上述防辐射混凝土的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
(a)将碎石、沙子、水泥、纳米二氧化硅、碳纳米管和铁尾矿粉混匀，得到混合物；
(b)将羟甲基纤维素钠溶液水，得到水溶液；
(c)将水溶液和混合物混合搅拌均匀，再加入减水剂再次搅拌混匀，即得所述防辐射混凝土。
实验例
分别按照实施例3～5以及对照例1～2获得混凝土；
按照GB、T50081-2002标准中方法对不同混凝土进行7天和28天的抗压强度进行检测；
检测结果如表1所示：
表1
由表1可知：
本发明实施例和对比例制备得到的混凝土均具有一定的抗压强度，相比于对比例，实施例制备的混凝土具有更加的抗压强度。
将实施例3～5以及对比例1～2制备得到的混凝土进行浇铸成试块，试块厚度为50mm，采用矢量网络分析仪对试块的电磁屏蔽性能进行检测，检测结果如表2所示：
表2
由表2可知，本发明实施例和对比例2均具有优异的电磁屏蔽性能。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (10)
1.一种防辐射混凝土，其特征在于，包括如下重量份的原料：
铁尾矿粉15～30份、碳纳米管5～10份、碎石100～120份、沙子120～150份、水泥50～70份、纳米二氧化硅15～25份、减水剂3～5份、羟甲基纤维素钠4～6份和水120～160份。
2.根据权利要求1所述的防辐射混凝土，其特征在于，包括如下重量份的原料：
铁尾矿粉25份、碳纳米管8份、碎石120份、沙子140份、水泥60份、纳米二氧化硅20份、减水剂4份、羟甲基纤维素钠5份和水140份。
3.根据权利要求1或2所述的防辐射混凝土，其特征在于，所述碎石由如下百分含量组分构成：粗碎石10％～20％、中碎石40％～60％，余量为细碎石。
4.根据权利要求3所述的防辐射混凝土，其特征在于，所述粗碎石粒径为25～35mm，中碎石粒径为10～20mm，细碎石粒径为2～5mm。
5.根据权利要求1或2所述的防辐射混凝土，其特征在于，所述水泥为强度等级为52.5或62.5的硅酸盐水泥。
6.根据权利要求1所述的防辐射混凝土，其特征在于，所述减水剂为萘磺酸盐和/或氨基酸磺酸盐。
7.根据权利要求1所述的防辐射混凝土，其特征在于，所述纳米二氧化硅粒径为20～50nm。
8.根据权利要求1所述的防辐射混凝土，其特征在于，所述碳纳米管直径为50～100nm，长度为10～30μm。
9.根据权利要求1所述的防辐射混凝土，其特征在于，所述铁尾矿粉目粒度不小于400目。
10.权利要求1～9任一所述的防辐射混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(a)将碎石、沙子、水泥、纳米二氧化硅、碳纳米管和铁尾矿粉混匀，得到混合物；
(b)将羟甲基纤维素钠溶液水，得到水溶液；
(c)将水溶液和混合物混合搅拌均匀，再加入减水剂再次搅拌混匀，即得所述防辐射混凝土。
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- 2022-08-12 CN CN202210971808.9A patent/CN115321909A/zh active Pending
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