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1、(10)申请公布号 CN 102898081 A(43)申请公布日 2013.01.30CN102898081A*CN102898081A*(21)申请号 201210377171.7(22)申请日 2012.10.08C04B 28/00(2006.01)C04B 28/04(2006.01)C04B 14/06(2006.01)(71)申请人中国核工业华兴建设有限公司地址 210019 江苏省南京市建邺区云龙山路79号(72)发明人钱伏华 苏少勋 沈益军(74)专利代理机构南京苏科专利代理有限责任公司 32102代理人何朝旭(54) 发明名称一种用于射线防护结构的混凝土及制备方法(57) 。
2、摘要本发明涉及一种混凝土,尤其是一种用于核电建设的混凝土,属于核电工程技术领域。本发明提出一种用于射线防护结构的混凝土,按质量百分比计由以下组分均匀混合而成:作为骨料的蛇纹石碎石47%49%和蛇纹石砂28%30%,水泥13.5%16%,拌合水9%11.5%。其有益效果是:具有容重大、化学结合水含量高、混凝土拌合物和易性好的特点,可起到长期在高温条件下的抗辐射作用,有效屏蔽中子射线,满足核反应堆工程要求。(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书4页 附图1页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页1/1页21.一种用于射线防护结。
3、构的混凝土,按质量百分比计,由以下组分均匀混合而成:作为骨料的蛇纹石碎石47%49%和蛇纹石砂28%30%,水泥13.5%16%,拌合水9%11.5%。2.根据权利要求1所述用于射线防护结构的混凝土,其特征在于:所述蛇纹石碎石的级配为筛孔直径3、40、50mm时,以重量百分比计,筛网中残留总量分别为90100%、10 %、5%;所述蛇纹石砂的级配为筛孔直径0.25、0.63、1.25mm时,以重量百分比计,筛网中残留总量分别为99%、80 %、4%。3.根据权利要求1或2所述用于射线防护结构的混凝土,其特征在于:所述骨料由粗骨料为340mm连续级配蛇纹石碎石和细骨料为0.251.25mm级配蛇。
4、纹石砂组成,其中细骨料和粗骨料重量比为0.550.65。4.根据权利要求3所述用于射线防护结构的混凝土,其特征在于:所述细骨料由0.250.63mm和0.631.25mm两种粒级以1:5重量比混配而成。5.根据权利要求4所述用于射线防护结构的混凝土,其特征在于:所述混凝土的容重2320Kg/m3。6.根据权利要求5所述用于射线防护结构的混凝土,其特征在于:所述蛇纹石碎石、蛇纹石砂由蛇纹石岩石加工而成,所述蛇纹石岩石成分按重量百分比计, SiO2含量35.00%,MgO含量30.00%,结晶水含量10.00%,在450条件下,化合水24小时损失率2%,比重2.5g/cm3,碳酸镁、碳酸钙和氯化物。
5、杂质的含量0.03%,抗压强度60MPa。7.根据权利要求6所述用于射线防护结构的混凝土,其特征在于:所述蛇纹石碎石中粉尘、盐份、粘土颗粒和游离石棉纤维含量2%,粘土块含量0.25%,松散容重1460kg/m3、紧密容重1670kg/m3;所述蛇纹石砂中游离石棉纤维的含量0.5%,松散容重1280kg/m3、紧密容重1560kg/m3。8.根据权利要求7所述用于射线防护结构的混凝土,其特征在于:所述水泥为硅酸盐水泥。9.根据权利要求1至8任一所述用于射线防护结构的混凝土的制备方法,其特征在于:按所述比例在搅拌装置中加入蛇纹石搅拌915秒后加入硅酸盐水泥搅拌1218秒,加入1/3的水搅拌2535。
6、秒再加入剩余的水搅拌5070秒出料,即得成品。权 利 要 求 书CN 102898081 A1/4页3一种用于射线防护结构的混凝土及制备方法技术领域0001 本发明涉及一种混凝土,尤其是一种用于核电建设的混凝土,属于核电工程技术领域。背景技术0002 中子是原子核中不具电荷的粒子,中子射线是这些不具电荷的中子构成的中子流,是原子反应堆产生的放射线中的一种,不同的射线在物体中的穿透能力也不同,虽然一般的混凝土可以抵御中子射线,但效果不甚理想。据申请人了解,申请日为:2009年12月31日,申请号为200910249070.X,名称为高性能辐射屏蔽混凝土材料的中国专利申请公开了一种可以屏蔽中子射线。
7、的混凝土,通过在混凝土中加入富含结晶水的岩石骨料,改变混凝土的密度达到屏蔽中子射线的目的,由于自然界中含有结晶水的岩石较多,但大多数富含结晶水岩石的在100200时结晶水就逸出,原矿物晶格便被破坏,严重影响屏蔽效果,其不足之处在于:仅解决了普通混凝土水泥用量过大和高性能混凝土耐久性差的问题,其产品仅限于制作核反应堆的内外壳以及核废料的固化处理。目前国内核反应堆屏蔽材料以重混凝土为主,随着核安全要求越来越高,核反应堆需要设置更安全的屏蔽保护。发明内容0003 本发明要解决的技术问题是:针对以上现有技术存在的缺陷,提出一种用于核反应堆的射线防护结构的混凝土,有效预防中子射线。0004 本发明通过以。
8、下技术方案解决技术问题,一种用于射线防护结构的混凝土,按质量百分比计,由以下组分均匀混合而成:作为骨料的蛇纹石碎石47%49%和蛇纹石砂28%30%,水泥13.5%16%,拌合水9%11.5%。0005 所述蛇纹石碎石的级配为筛孔直径3、40、50mm时,以重量百分比计,筛网中残留总量分别为90100%、10 %、5%;所述蛇纹石砂的级配为筛孔直径0.25、0.63、1.25mm时,以重量百分比计,筛网中残留总量分别为99%、80 %、4%。详见表1、表2。0006 其中,所述骨料是由粗骨料为340mm连续级配蛇纹石碎石和细骨料为0.251.25mm级配蛇纹石砂组成,其中细骨料和粗骨料重量比为。
9、0.550.65。0007 所述细骨料由0.250.63mm和0.631.25mm两种粒级以1:5重量比混配而成。0008 制成之后的混凝土容重2320Kg/m3。0009 所述蛇纹石碎石、蛇纹石砂由蛇纹石岩石加工而成,所述蛇纹石岩石成分按重量百分比计,需满足以下要求: SiO2含量35.00%,MgO含量30.00%,结晶水含量10.00%,在450条件下,化合水24小时损失率2%,比重2.5g/cm3,碳酸镁、碳酸钙和氯化物杂质的含量0.03%,抗压强度60MPa。0010 所述蛇纹石碎石中粉尘、盐份、粘土颗粒和游离石棉纤维含量2%,粘土块含量0.25%,蛇纹石碎石的松散容重1460kg/。
10、m3、紧密容重1670kg/m3;所述蛇纹石砂中游说 明 书CN 102898081 A2/4页4离石棉纤维的含量0.5%,蛇纹石砂的松散容重1280kg/m3、紧密容重1560kg/m3。0011 表1筛孔直径(mm) 3 40 50筛网中残留总量%(重量比) 90100 10 5表2筛孔直径(mm) 0.25 0.63 1.25筛网中残留总量%(重量比) 99 80 4所述混凝土中水泥作为胶凝材料应采用活性较大的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥为宜,标号不应低于32.5#。0012 所述拌合水是饮用水。0013 本发明的混凝土是由下述方法制备得到的:按所述比例在搅拌装置中加入蛇纹石搅拌915秒后。
11、加入硅酸盐水泥搅拌1218秒,加入占水总量1/3的水搅拌2535秒再加入剩余的水搅拌5070秒出料,即得成品。0014 采用本发明配制的混凝土,其出机坍落度为4060mm,容重2320Kg/m3。300时重量损失0.1%、28天抗压强度40Mpa,混凝土干容重2250Kg/m3。0015 采用本发明配制的混凝土坍落度不能满足60mm要求时,可使用符合国家相关标准的减水剂。0016 本申请结合核反应堆内工作温度高(150以上)、结构复杂、防射线屏蔽要求高的特点,利用粘结材料即硅酸盐水泥和水配以蛇纹石骨料得到的混凝土,经过试验验证,其有益效果是:具有容重大、化学结合水含量高、混凝土拌合物和易性好的。
12、特点,可起到长期在高温条件下的抗辐射作用,有效屏蔽中子射线,满足核反应堆工程要求。附图说明0017 图1 为本发明实施例一的结晶水损失率曲线图。0018 图中,系列1蛇纹石混凝土温度结晶水变化曲线; 系列2磁铁矿混凝土温度结晶水变化曲线;系列3普通混凝土1温度结晶水变化曲线; 系列4普通混凝土2温度结晶水变化曲线;系列5蛇纹石温度结晶水变化曲线。0019 具体实施方式实施例一本实施例的混凝土配制方法如下:1.蛇纹石骨料要求:粗骨料为340mm连续级配碎石,细骨料为0.251.25mm级配砂(由0.250.63mm和0.631.25mm两种粒级以1:5重量比混配而成)。蛇纹石骨料检测项目和结果见。
13、表3、表4、表5。0020 表3蛇纹石基本成果检测结果表表4蛇纹石碎石和砂级配检测结果说 明 书CN 102898081 A3/4页5表5蛇纹石碎石和砂密度、含泥量检测结果2.配合比确定,见表6。0021 表63.在满足坍落度4060mm条件下,该配合比混凝土实测容重为2390kg/m3,烘干后干容重为2290 kg/m3。0022 4.在搅拌站搅拌进行可行性试验。实测混凝土坍落度为55mm,混凝土湿容重为2400 kg/m3,混凝土和易性、粘聚性和保水性均较好,28d抗压强度超过40Mpa,混凝土物理力学性能完全满足施工技术要求。0023 5.蛇纹石混凝土配合比可行性试验:对选定配合比,在搅。
14、拌站搅拌进行可行性试验。实测混凝土坍落度为55mm,混凝土湿容重为2400 kg/m3,混凝土和易性、粘聚性和保水性均较好,混凝土物理力学性能完全满足施工技术要求。0024 6.蛇纹石混凝土试件放入150的烘箱中烘至恒重,使其中的自由水完全挥发,然后将烘过后称重了的试件立即置于300的烘箱中烘至恒重后试件重量损失低于0.1%和28天抗压强度高于42.8MPa。0025 7.蛇纹石混凝土施工要求:蛇纹石混凝土搅拌时间 应比普通混凝土时间延长。其投料顺序及搅拌时间宜设置为:加骨料搅拌10s加水泥搅拌15s加1/3水搅拌30s加剩余水搅拌60s出料。计量精度:水泥和水为1%,骨料为2%。0026 8。
15、.蛇纹石混凝土在450温度下结晶水试验结果见图1。试验结果显示,蛇纹石混凝土在450温度下优于其它混凝土,其结晶水基本无损失,有效屏蔽中子射线,满足核反应堆工程要求。0027 实施例二本实施例与实施例一大致相同,不同之处如下所述:说 明 书CN 102898081 A4/4页6本实施例的配比如表7所示,表7在满足坍落度4060mm条件下,该配合比混凝土实测容重为2340kg/m3,烘干后干容重为2260 kg/m3。0028 在搅拌站搅拌进行可行性试验。实测混凝土坍落度为56mm,混凝土湿容重为2350 kg/m3,混凝土和易性、粘聚性和保水性均较好,28d抗压强度超过40Mpa,混凝土物理力。
16、学性能完全满足施工技术要求。0029 蛇纹石混凝土配合比可行性试验:对选定配合比,在搅拌站搅拌进行可行性试验。实测混凝土坍落度为56mm,混凝土湿容重为2350 kg/m3,混凝土和易性、粘聚性和保水性均较好,混凝土物理力学性能完全满足施工技术要求。0030 蛇纹石混凝土试件放入150的烘箱中烘至恒重,使其中的自由水完全挥发,然后将烘过后称重了的试件立即置于300的烘箱中烘至恒重后试件重量损失低于0.1%和28天抗压强度高于42.8MPa。0031 蛇纹石混凝土施工要求:蛇纹石混凝土搅拌时间 应比普通混凝土时间延长。其投料顺序及搅拌时间宜设置为:加骨料搅拌10s加水泥搅拌15s加1/3水搅拌30s加剩余水搅拌60s出料。计量精度:水泥和水为1%,骨料为2%。0032 除上述实施例外,本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案,均落在本发明要求的保护范围。说 明 书CN 102898081 A1/1页7图1说 明 书 附 图CN 102898081 A。