[发明专利]一种防辐射混凝土用功能集料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种防辐射混凝土用功能集料及其制备方法。功能集料包括内核和外壳；按质量百分数计，内核包括改性工业污泥60～80％，淤泥10～30％，玻璃粉5～10％，氧化镁0.5～1％；外壳包括12～20％叔丁醇，12.5～14.5％丙烯酰胺，0.5～1.0％亚甲基双丙烯酰胺，50～65％淤泥，10～20％硼砂，外掺0.01～0.03％过硫酸铵和0.01～0.03％N,N,N’,N’‑四甲基乙二胺。通过将外壳原料组分混合后包裹在内核原料组分造粒所得内核坯体表面，然后固化、烧结制备得到。该功能集料防多种辐射效果明显、安全性高、稳定性好，且具有混凝土内养护功能，可广泛应用于军事、医用和民用建筑。

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种防辐射混凝土用功能集料及其制备方法。

背景技术

防辐射混凝土在医疗、核电、军事等领域具有广阔的应用前景，是关系国家安全、人民健康的重要材料。为实现防辐射混凝土功能，目前主要从胶凝材料和集料两个方面进行研究，对胶凝材料来说，可采用钡水泥、铁铝酸盐水泥等特种胶凝材料，或者采用含有特定重金属、硼等防辐射元素的矿物掺合料。然而，胶凝材料中的防辐射元素在使用过程中存在溶出风险，其稳定性受到一定的制约；将防辐射元素引入具有稳定结构的集料中，是制备高稳定防辐射混凝土的重要措施，具有很好的发展前景。

目前国内外制备防辐射混凝土通常采用重混凝土技术，采用磁铁矿石、褐铁矿石、蛇纹石或重晶石等天然防辐射集料作粗细集料，引入充分数量结晶水和含硼、锂等轻元素化合物，采用此方法制备防辐射混凝土，其粗细集料可屏蔽γ射线，轻元素化合物能有效捕捉中子且不形成二次γ射线，对射线屏蔽作用较好，但天然防辐射集料质地脆、易粉化，导致利用其制备出的防辐射混凝土强度低，应用场景受到限制。

目前，对防辐射混凝土的研究国内外已有报道。如专利《防辐射混凝土及其制备方法》(CN201910875004.7)公开了一种防辐射混凝土及其制备方法。该方法采用重晶石碎石作为集料，但重晶石等天然防辐射集料质地脆、易粉化，因此制备出的防辐射混凝土强度低，且制备出的混凝土不能防质子、中子等中性粒子，也不具备内养护特性。再如专利《一种钢渣防辐射混凝土及其制备方法》(CN201010141289.0)公开了一种钢渣防辐射混凝土及其制备方法，该方法利用钢渣硬度高、比重大、表面多微孔可以粘结水泥增加致密性的特点将其作为集料制作防辐射混凝土，但钢渣颗粒棱角的形状会大幅度影响塌落度，导致出现空隙和蜂窝状问题，从而影响混凝土抗辐射性能。因此，寻找一种既具有混凝土内养护特性，又可防多种辐射的高稳定性混凝土用功能集料具有迫切的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防辐射混凝土用功能集料及其制备方法，该功能集料防多种辐射效果明显、安全性高、稳定性好，且具有混凝土内养护功能，可广泛应用于军事、医用和民用建筑。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种防辐射混凝土用功能集料，包括内核和外壳；其中，按质量百分数计，所述内核包括以下原料组分：改性工业污泥60～80％，淤泥10～30％，玻璃粉5～10％，氧化镁0.5～1％；按质量百分数计，所述外壳包括以下原料组分：12～20％叔丁醇，12.5～14.5％丙烯酰胺，0.5～1.0％亚甲基双丙烯酰胺，50～65％淤泥，10～20％硼砂，外掺0.01～0.03％过硫酸铵和0.01～0.03％N,N,N’,N’-四甲基乙二胺。

外壳中，过硫酸铵和N,N,N’,N’-四甲基乙二胺以外掺的形式加入的，所述外掺指外壳中的其他原料组分为总量，过硫酸铵和N,N,N’,N’-四甲基乙二胺分别占总量的质量百分比。

按上述方案，所述功能集料通过将外壳原料组分混合后包裹在内核原料组分造粒所得内核坯体表面，然后固化、烧结制备得到。

按上述方案，所述功能集料中，内核粒径为15～30mm，外壳厚度为1～5mm。