[发明专利]一种防辐射超高性能混凝土及其制备方法

说明书

本发明公开了一种新型防辐射超高性能混凝土及其制备方法，属于防辐射混凝土技术领域。所公开的新型防辐射超高性能混凝土为利用磁铁矿粉部分或全部等体积替代超高性能混凝土中的细骨料制备得到；所述超高性能混凝土的原料包括：胶凝材料、细骨料、高效减水剂、水和高抗拉强度纤维。本发明通过利用磁铁矿粉部分或全部等体积替代超高性能混凝土中的细骨料，制备的MUHPC具有高密度、优异的抗辐射性、良好的工作性能、令人满意的静态和动态抗压强度，以及良好的耐高温性能。

技术领域

本发明涉及防辐射混凝土技术领域，特别涉及一种新型防辐射超高性能混凝土及其制备方法。

背景技术

目前，不同的辐射源和仪器广泛应用于各种医疗和研究中心、石化和炼油工业、核电厂、农业和其他领域。同时，核屏蔽技术也受到了公众的高度关注。一般来说，伽马射线和中子射线是核爆炸或放射性废物释放的最具破坏性的辐射类型。这些辐射的危险主要来自其高渗透和电离能，可破坏正常人体细胞并导致基因突变。长期暴露于核辐射环境中，人们会出现免疫力下降、癌症，甚至立即死亡等问题，因此核设施的有效辐射屏蔽非常重要。

现有结果表明，高原子序数元素和高密度材料具有良好的辐射衰减效应。常见的伽马射线屏蔽材料包括铁、钨、铅、混凝土、金属合金和重骨料，其中，铅是自伽马射线发现以来使用最广泛的元素。铅具有较高的原子序数和密度，并具有良好的光电效应概率。目前，大多数医院和实验室使用铅板作为主要的辐射屏障。然而，铅的某些特性，如毒性、低机械性能和稳定性差，是不可取的。混凝土由于原材料丰富、成本低、耐久性好、生产简单等特点，已成为应用最广泛的辐射屏蔽材料。然而，目前制备的防辐射混凝土普遍存在防辐射性能好、强度低的问题。随着核电技术的发展，核反应堆的功率越来越高，设计使用寿命也越来越长。因此，研制高强度、高耐久性的防辐射混凝土具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型防辐射超高性能混凝土(MUHPC)及其制备方法，通过使用磁铁矿粉部分或全部替代超高性能混凝土中的细骨料，制备出高性能的新型防辐射超高性能混凝土。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

本发明的技术方案之一：提供一种新型防辐射超高性能混凝土，利用磁铁矿粉部分或全部等体积替代超高性能混凝土中的细骨料，得到高性能新型防辐射超高性能混凝土。

超高性能混凝土(UHPC)是一种新型的水泥基复合材料，具有超高强度、良好的韧性和耐久性，具有非常广阔的应用前景。UHPC 的优异性能得益于其紧凑的设计。良好的级配使其致密，低孔隙率使其能够有效抵抗有害介质的侵蚀。低水胶比导致内部存在大量未水化的水泥颗粒，使其具有一定的自修复能力，能够满足各种恶劣环境下工程结构的高性能要求。本发明利用磁铁矿粉部分或全部等体积替代超高性能混凝土中的细骨料，制得具有防辐射功能的新型防辐射超高性能混凝土。

优选的，所述超高性能混凝土的原料按质量份数计包括：胶凝材料850～1100份、细骨料900～1100份、高效减水剂25～50份、水180～210 份和高抗拉强度纤维78～156份。

优选的，所述胶凝材料包括水泥、粉煤灰和硅灰，所述水泥、粉煤灰和硅灰的质量比为8:(1.8～2.0):(0.9～1)。

优选的，所述细骨料为河砂。

优选的，所述高效减水剂的减水率为25～35％。

优选的，所述高抗拉强度纤维为钢纤维。

优选的，所述钢纤维的长度为6～18mm，直径为0.12～0.30mm。

优选的，所述磁铁矿粉和所述细骨料的粒径均≤1.18mm。