[发明专利]适配于重混凝土的抗裂剂、及基于铁矿石骨料的重混凝土

说明书

本发明涉及重混凝土技术领域，尤其公开了一种适配于重混凝土的抗裂剂，该抗裂剂通过配合水泥水化调控材料、镁钙双膨胀组分及沸石粉，可对铁矿石骨料的重混凝土、重晶石骨料的重混凝土等重混凝土均起到显著降低收缩变形、提升抗裂性能的效果。本发明还公开了一种掺有前述抗裂剂的基于铁矿石骨料的重混凝土，该重混凝土能够实现在2800kg/m³～4000kg/m³的宽范围内根据施工需求自由调整所需表观密度，特别适用于有辐射防护要求且开裂风险较高的超长、大体积重混凝土结构，在工程实践中取得了良好效果，适用于医疗、核电等领域辐射防护用结构物的制作，尤其是开裂风险较高的超长、大体积重混凝土结构物。

技术领域

本发明属于重混凝土技术领域，尤其涉及一种适配于重混凝土的抗裂剂、以及具有该抗裂剂组分的基于铁矿石骨料的重混凝土。

背景技术

辐射现象广泛存在于整个宇宙空间，根据其来源可分为天然辐射和人工辐射两大类，其中人工辐射是伴随核能、军事、科研以及医疗等人类活动而产生的辐射，重点是电离辐射。电离辐射主要包括α、β、γ、x及中子、质子射线，因波长短、频率高、能量高等特点，对人体伤害较大，因此针对长期处于辐射环境下工作的，必须给予辐射防护。

因具有防护效果好、机械强度较高、易于成型且成本相对低廉等优点，表观密度不低于2800kg/m³的高密度混凝土是目前应用较为广泛的防护电离辐射材料，被称为生物防护或屏蔽用重混凝土。制备重混凝土的主要技术途径是采用高密度骨料全部或部分替代普通砂、石骨料以增大混凝土的密度，常用的高密度骨料包括重晶石、钢渣、铁矿石、铁砂(石)等，其中铁矿石应用的主要是赤铁矿石或褐铁矿石。此外，除了提高密度外，用于辐射防护领域的重混凝土尚应具有良好的抗裂性，否则一旦出现开裂，射线将从裂缝处通过，混凝土本体的高密度也就失去了预期效用。

采用重晶石制备重混凝土的研究开展最早，目前的应用也最为广泛，如我国的岭澳核电二期、台山核电、阳江核电及大量的医疗机构射线治疗区等。但是，重晶石矿物性脆易碎，压碎值大，尤其是硫酸钡含量较高时，这对于重混凝土工作性能、力学性能不利。另外，重晶石混凝土拉压比低于普通混凝土，而线膨胀系数较之则增大了接近1倍(GB/T50557-2010)，由此造成其早期收缩开裂风险较高；而不开裂是保障重混凝土辐射防护效果的又一关键，因此实际工程中，为了控制重晶石混凝土的收缩开裂，常需投入大量的人力、物力成本，效果却往往不显著。

采用钢渣制备重混凝土可利用工业废料，符合绿色发展要求。但是，钢渣中通常含有较多的游离氧化钙，容易造成混凝土构筑物长期的安定性问题，近年来引发了一系列工程事故。同时，钢渣密度一般不超过3200kg/m³，无法独立制备较高密度的重混凝土，因此其应用领域也受到限制。

采用铁质砂、石制备重混凝土存在原材料加工困难、成本高，且砂、石骨料密度过大、极易沉降离析等问题，因此，实际工程中采用铁质砂、石制备的重混凝土往往均匀性欠佳，一般用于配重结构而非辐射防护领域。

采用铁矿石骨料是近年来逐步兴起的制备重混凝土的一条重要技术途径，已应用于我国的田湾核电、夹江核电、方家山核电等工程中。铁矿石具有原材料来源较为广泛、强度高、可加工性好等优点，制备的重混凝土工作、力学、热学性能通常优于采用其它品种高密度骨料，但铁矿石骨料的线膨胀系数显著高于普通石灰岩、花岗岩或玄武岩骨料，因此用其制备的重混凝土体积较大、约束较强时，仍存在较高的收缩开裂风险，给辐射防护效果带来隐患。为解决上述问题，工程中一般采用加冰拌和、风冷骨料控制重混凝土拌合物入模温度、或在结构中设置冷却水管加强散热等施工措施，取得了较好效果，但上述措施在某些场合的应用中受到限制，如结构中预埋管线密集的科研、医疗等领域，冷却水管通常无法设置；同时，这些工程一般采用商品混凝土，运输距离较远，通常不具备降低混凝土入模温度的条件或降低效果十分有限，从而导致重混凝土收缩开裂风险仍然较为突出。

发明内容