一种防辐射功能梯度混凝土板及其制备方法技术

本发明专利技术涉及建筑材料的技术领域，具体涉及一种防辐射功能梯度混凝土板及其制备方法，包括自近辐射面依次连接的减速功能层和吸收功能层，其中，减速功能层的原料包括防中子辐射固废湿磨浆料，份水泥，份富水集料，碎石，硼砂，水，减水剂；吸收功能层原料包括混合协同湿磨重质浆料，水泥，重晶石砂和/或铁砂，重晶石，水，减水剂，所述混合协同湿磨重质浆料包括质量比为3:1

【技术实现步骤摘要】
一种防辐射功能梯度混凝土板及其制备方法


[0001]本专利技术涉及建筑材料的
，具体涉及一种防辐射功能梯度混凝土板及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着我国经济的快速发展和科技水平的进步，核技术逐渐应用于关乎民生的各个领域，大量核电站、原子能工业、医院等的建筑投入建设，辐射逐渐引起人们的注意。中子射线作为一种高能射线，与X射线和γ射线相比，其能量高，穿透性能更强。有研究报道，中子射线可以穿过人体并且使人体内的分子和原子变质或变成带电粒子，造成器官严重损伤甚至致使染色体畸变，此外中子射线在减速吸收过程中大多会产生γ射线，在建造有中子辐射源的建筑时，需要防中子辐射材料屏蔽中子射线。混凝土材料是目前使用最广泛的建筑材料，具有防中子辐射功能的混凝土可以作为建筑外壳防护。
[0003]在防中子辐射混凝土一般通过结晶水引入H元素减速快中子，通添加硼、锂元素捕捉吸收慢中子，通过引入重晶石、磁铁矿石、褐铁矿石等增大混凝土密度达到屏蔽γ射线的效果，但是由于射线穿过水化合物会引起水的损失，防辐射效果会随时间而衰弱，而且，由于胶凝材料与重质骨料之间密度差较大，混凝土会出现离析、均匀性较差等问题，影响防中子辐射混凝土的应用。CN106495577B公开了用废弃混凝土和重晶石湿磨工艺制备防辐射混凝土的方法，通过将含钡渣的矿物掺合料和重晶石粉协同湿磨，制备了防辐射混凝土，具有优良的防辐射性能。但是，由于轻元素的缺失，防快中子辐射有待提高，且混凝土在服役过程中所受辐射会加速结晶水的散失，防辐射耐久性较差。
[0004]现有技术中，尚未有较好的方法向混凝土中长久的引入自由水；且在屏蔽快中子时，加轻元素所带来的效果远好于加密度，而密度对防γ射线有着决定性作用。介于此，快中子减速吸收和吸收可以分为两个步骤，功能梯度混凝土恰可满足此功能，这在以往防辐射领域中亦无涉及。
[0005]因此研究出一种防快中子辐射、屏蔽γ射线、防辐射耐久性好、抗离析、成本低的防辐射功能梯度混凝土已势在必行。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的之一在于提供一种防辐射功能梯度混凝土板，具有防快中子辐射、屏蔽γ射线、防辐射耐久性好、抗离析防中子辐射的功能。
[0007]本专利技术的目的之二在于提供一种防辐射功能梯度混凝土板的制备方法，制备工艺简便，原料采用固废材料、成本低。
[0008]本专利技术实现目的之一所采用的方案是：一种防辐射功能梯度混凝土板，包括自近辐射面依次连接的减速功能层和吸收功能层，
[0009]其中，按重量份数计，减速功能层的原料包括100
‑
300份防中子辐射固废湿磨浆料，40
‑
240份水泥，0.7
‑
2份富水集料，1200
‑
1350份碎石，1500
‑
1900份硼砂，140
‑
150份水，
5
‑
8份减水剂；
[0010]按重量份数计，吸收功能层原料包括100
‑
300份混合协同湿磨重质浆料，40
‑
240份水泥，1200
‑
1350份重晶石砂和/或铁砂，1200
‑
1350份重晶石，140
‑
150份水，5
‑
8份减水剂，所述混合协同湿磨重质浆料包括质量比为3:1
‑
3的铅锌尾矿和/或铜渣、重晶石粉。
[0011]优选地，所述减速功能层中的防中子辐射固废湿磨浆料的制备步骤为：
[0012]A1、将硼铁矿和废弃硼玻璃破碎至粒径为30
‑
50μm；
[0013]A2、将硼泥、硼铁矿、废弃硼玻璃中的至少一种协同湿磨，水料比0.5
‑
0.7，球料比1.5
‑
2，湿磨至浆料中值粒径为2
‑
10μm。
[0014]优选地，所述减速功能层中水泥为硅酸盐PI 52.5水泥；碎石粒径为5
‑
20mm；硼砂粒径为2
‑
5mm；减水剂为聚羧酸系减水剂。
[0015]优选地，所述减速功能层中富水集料的外壳材料为聚苯乙烯、酚醛树脂或石蜡中的至少一种，内部包裹自由水，富水集料的粒径为300
‑
700μm。
[0016]优选地，所述吸收功能层的协同湿磨重质浆料的制备步骤为：
[0017]B1、将混合协同湿磨重质浆料的原料分别破碎至中值粒径30
‑
50μm；
[0018]B2、将破碎后的原料协同湿磨，水料比0.5
‑
0.7，球料比1.5
‑
2，湿磨至浆料中值粒径为2
‑
10μm，即得到所述协同湿磨重质浆料。
[0019]优选地，所述吸收功能层中水泥为硅酸盐PI 52.5水泥；重晶石砂和铁砂粒径为2
‑
5mm；重晶石粒径为5
‑
20mm；减水剂为聚羧酸系减水剂。
[0020]优选地，所述减速功能层的厚度为5
‑
10cm，所述吸收功能层的厚度为10
‑
20cm。
[0021]优选地，所述减速功能层或吸收功能层的表面具有压印，所述吸收功能层或减速功能具有与所述压印相对应的突印，减速功能层和吸收功能层接触时所述压印与突印对应啮合，所述压印间隔18
‑
22cm，压印深度2
‑
4mm。
[0022]本专利技术实现目的之二所采用的方案是：所述的防辐射功能梯度混凝土板的制备方法，制作水平方向混凝土板时，包括以下步骤：
[0023]C1、将减速功能层的原料按照比例搅拌均匀后进行浇筑并震实，震实后不进行抹平处理，待终凝临近时，对混凝土表面进行压印处理；
[0024]C2、待减速功能层终凝之后，将吸收功能层原料按照比例搅拌均匀后，浇筑于减速功能层的表面，终凝之后即可得到所述防辐射功能梯度混凝土板。
[0025]本专利技术实现目的之三所采用的方案是：所述的防辐射功能梯度混凝土板的制备方法，制作竖直方向混凝土板时，减速功能层与吸收功能层接触面用带凹印的钢模板浇筑，具体制备方法包括以下步骤：
[0026]D1、支模板过程中，减速功能层与吸收功能层接触面用特制带凹印的钢模板，带有凹印面朝向吸收功能层；将减速功能层混凝土的原料按照比例搅拌均匀后进行浇筑并震实；
[0027]D2、待减速功能层混凝土拆模之后，将吸收功能层混凝土的原料按照比例搅拌均匀后进行浇筑并震实，终凝之后即可得到所述防辐射功能梯度混凝土板。
[0028]本专利技术具有以下优点和有益效果：
[0029]本专利技术的防辐射功能梯度混凝土板采用固废材料为原料，制备出具有防快中子辐射、屏蔽γ射线、防辐射耐久性好、抗离析防中子辐射的功能的混凝土板。
[0030]本专利技术的制备方法，工艺简单，成本低，便于工程应用。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防辐射功能梯度混凝土板，其特征在于：包括自近辐射面依次连接的减速功能层和吸收功能层，其中，按重量份数计，减速功能层的原料包括100
‑
300份防中子辐射固废湿磨浆料，40
‑
240份水泥，0.7
‑
2份富水集料，1200
‑
1350份碎石，1500
‑
1900份硼砂，140
‑
150份水，5
‑
8份减水剂；按重量份数计，吸收功能层原料包括100
‑
300份混合协同湿磨重质浆料，40
‑
240份水泥，1200
‑
1350份重晶石砂和/或铁砂，1200
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1350份重晶石，140
‑
150份水，5
‑
8份减水剂，所述混合协同湿磨重质浆料包括质量比为3:1
‑
3的铅锌尾矿和/或铜渣、重晶石粉。2.如权利要求1所述的防辐射功能梯度混凝土板，其特征在于：所述减速功能层中的防中子辐射固废湿磨浆料的制备步骤为：A1、将硼铁矿和废弃硼玻璃破碎至粒径为30
‑
50μm；A2、将硼泥、硼铁矿、废弃硼玻璃中的至少一种协同湿磨，水料比0.5
‑
0.7，球料比1.5
‑
2，湿磨至浆料中值粒径为2
‑
10μm。3.如权利要求1所述的防辐射功能梯度混凝土板，其特征在于：所述减速功能层中水泥为硅酸盐PI 52.5水泥；碎石粒径为5
‑
20mm；硼砂粒径为2
‑
5mm；减水剂为聚羧酸系减水剂。4.如权利要求1所述的防辐射功能梯度混凝土板，其特征在于：所述减速功能层中富水集料的外壳材料为聚苯乙烯、酚醛树脂或石蜡中的至少一种，内部包裹自由水，富水集料的粒径为300
‑
700μm。5.如权利要求1所述的防辐射功能梯度混凝土板，其特征在于：所述吸收功能层的协同湿磨重质浆料的制备步骤为：B1、将混合协同湿磨重质浆料...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺行洋，于肖雷，杨进，苏英，王迎斌，张强，王铁，白行，唐袁珍，王福龙，周创，翟欣怡，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：