[发明专利]一种防γ射线的超高性能混凝土及其制备方法

说明书

本发明提供一种防γ射线的超高性能混凝土及其制备方法，包括以下质量百分比的组分：P.O52.5R普通硅酸盐水泥30‑50％；硫酸钡水泥5‑20％；硅灰7‑10％；石英砂20‑27％；钢纤维6‑7％；减水剂1.5‑2％；其余为水。本发明的混凝土具有超高强度、超高使用寿命、高断裂韧性、防γ射线辐射等特点；大幅提高核工程结构的核辐射防护能力、安全储备与使用寿命，降低结构厚度与施工难度，减少附属措施，相比传统普通钢筋混凝土与防辐射材料组成的复合结构，建设成本可以大幅降低；解决传统材料工程体系建筑主体结构与核辐射防护结构不能统一，只能复合的问题，既能用于构筑主体结构、又能用作核辐射防护结构的基础工程材料。

技术领域

本发明涉及混凝土技术领域，尤其是一种防γ射线的超高性能混凝土及其制备方法。

背景技术

寻找性价比优良的防辐射工程材料，一直是核电工程及国防核防护工程领域工程师的梦想。鉴于具备良好防辐射性能的材料，如铅板、钢材等，如蜡、水、铅硼聚乙烯等，要么造价昂贵，要么工程耐候性较差，要么不能定型，无法直接用于构筑工程主体结构。

因此，目前在核辐射防护结构，主要还是采用造价低、力学性能及耐久性能较为均衡的混凝土，与钢筋组成钢筋混凝土复合结构，辅助以吸收伽马辐射的铅板、钢板，以及吸收中子辐射的水、蜡、铅硼聚乙烯等材料作为附属结构，共同构筑立体、综合的核辐射工程防护与结构体系

现有技术中混凝土的制备只是通过将水泥、沙子、石子、水和减水剂混合制备而成，这样的混凝土的优点是具有较高抗压强度、取材容易、易成型、价格低廉、可与钢材结合制成各种承重构件，但是其致命弱点为抗拉强度低、脆性大、易开裂、韧性差，从而降低混凝土结构的承载能力，缩短使用寿命，而且普通钢筋混凝土结构尺寸粗大笨重、耐久性较差，一般只有30～50年，随着使用年限增加，结构病害开始出现，需要维修加固以维持使用功能；

其次，由于普通钢筋混凝土核辐射防护能力不足，需要增加附属防护结构，该结构采用各种防核辐射材料，由于自身强度与使用性能问题，不能作为受力的主体结构，而只能单纯作为防护层。附属结构增加了工艺流程，建设成本也势必增加。

目前国内外关于改进防辐射混凝土主要通过添加带有重金属元素的矿物掺和对防辐射混凝土性能改进提升；并且研究证明混凝土材料掺入Mg、Ti、¹⁴C、⁵⁵Fe和⁶⁰Co和Cu均能提高混凝土防辐射能力,在实际生产中，可以使用蛇纹石、磁(赤)铁矿石、褐铁矿、氧化铁粉、重晶石、石膏粉、硼镁铁矿石、铬矿粉、方铅矿等含有重金属元素骨料来提高混凝土屏蔽γ射线和中子射线能力。

例如专利CN1314874A公开了一种防辐射混凝土和防辐射外壳，并具体公开如下内容：为了达到尽可能大的吸热和吸收射线的屏蔽效果，按照本发明，防辐射外壳具有一个壁面区，它由一种具有粒度达1mm的第一种含硼填料和粒度达7mm的第二种金属填料的防辐射混凝土构成。按第一种实施形式,在防辐射混凝土内，第一种含硼填料的重量百分比含量至少为5.0％，尤其是至少为7.8％。按第二种实施形式，防辐射混凝土中的第二种金属填料的重量百分比份额在80与90％之间的范围内，尤其在85与89％之间的范围内。与此同时第一种含硼填料的重量百分比份额在1.0与1.5％之间的范围内。

专利CN106977145B公开了一种防辐射混凝土，按重量份数计，包括有水泥340-360份、矿粉110-130份、粉煤灰55-65份、重晶砂700-740份、重晶石520-540份、轻骨料425-475份、纤维添加物40-50份、水170-180份、外加剂8-9份，轻骨料为火山岩渣陶粒。

上述专利填料或者骨料进行防辐射，骨料对射线屏蔽作用较好，但由于骨料密度大、混凝土容重大，混凝土施工性能差，更为重要的是采用重混凝土方法制备防辐射混凝土会加大建筑物自重和对建筑物桩基础要求,还会给建筑物抗震性能带来不利影响。因此需要在使用防辐射混凝土时，考虑混凝土的综合性能,保证防辐射混凝土的最终质量。

发明内容