專利名稱：一種高抗裂大體積防輻射混凝土及其施工工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于輻射屏蔽建材領(lǐng)域，具體涉及一種高抗裂大體積防輻射混凝土及其施 工工藝。
背景技術(shù)：
隨著國際能源危機(jī)的日益加深和氣候變化威脅的日益逼近，核能作為一種清潔、 高效、低碳的能源，在核能發(fā)電領(lǐng)域中穩(wěn)步發(fā)展。并且，核設(shè)施憑借其優(yōu)異的多功能特性 (探測、壽命評估、發(fā)電等)，在醫(yī)療、軍事、科研等各大領(lǐng)域中也發(fā)揮著越來越重要的作用。 然而，由于核反應(yīng)堆存在射線輻射的問題，對人體和周邊環(huán)境存在著一些安全威脅。因此， 在大力發(fā)展核設(shè)施的同時(shí)，必須對其核設(shè)施進(jìn)行射線屏蔽材料方面的深入研究。在目前廣 泛使用的射線屏蔽材料中，混凝土材料以其經(jīng)濟(jì)性好、成分可調(diào)性大，屏蔽性能、力學(xué)性能 和耐久性能均較好，尤其作為固定堆屏蔽材料時(shí)不受體積限制等優(yōu)點(diǎn)，被最為廣泛的應(yīng)用。 然而，防輻射混凝土材料還存在著如下的問題首先，防輻射混凝土建造的屏蔽設(shè)施往往是 厚度一般大于2m的大體積混凝土建筑，對于這種大體積混凝土而言，其較大的厚度將導(dǎo)致 較高的內(nèi)外溫差，從而導(dǎo)致溫差應(yīng)力較大，造成較大的拉應(yīng)力而使外表產(chǎn)生裂縫；第二，混 凝土射線屏蔽設(shè)施在的長期的服役過程中，X、Y和中子等射線在與混凝土的各組成成分碰 撞和相互作用過程中，會(huì)形成一定的熱效應(yīng)，從而導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生局部的溫升和熱應(yīng)力，這 些也將使得大體積防輻射混凝土產(chǎn)生微裂縫。由于防輻射混凝土承擔(dān)著射線屏蔽的任務(wù)， 表面或內(nèi)部的裂縫和微裂紋必將會(huì)大大降低其屏蔽性能。因而，提高防輻射混凝土的抗裂 性能無疑對提高其核設(shè)施的安全性能有著重要的意義。由于密度較大的材料對射線的屏蔽效果顯著，國內(nèi)外普遍以重晶石、赤鐵礦、磁鐵 礦等密度較大的天然礦石以及鋼段、鐵粉、鉛粉等作為防輻射混凝土的集料，在對于核設(shè)施 的射線屏蔽方面取得了一定的效果。然而，這些集料的使用也存在以下一些問題第一，這 些密度較大的天然礦石數(shù)量有限，大量使用必然導(dǎo)致資源匱乏，盲目的索取不符合國家可 持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)；第二，鋼段、鐵粉、鉛粉等作為一種金屬材料價(jià)格昂貴，也不適宜于大 量的使用。因此，探討一種能夠取代天然礦石的集料具有重要的價(jià)值。本課題組通過調(diào)研國 內(nèi)一些化工廠、鋼鐵廠、造紙廠、電鍍廠排污區(qū)所沉積的污泥成分，發(fā)現(xiàn)某污水處理廠污泥 中含有銅離子2.4%，鋅離子1.0%，鎳離子0.3% ；某鋼鐵廠淤泥中含有錳離子26. 2% ；某 電鍍廠尾水處淤泥中含有鎳離子3. 0%，鉻離子1. 3%，且這些高重金屬含量的污泥尚無較 好的資源化利用方式。在課題組前期的研究中，采用這些污泥制備了具有射線屏蔽功能的 集料和防輻射混凝土，然而在實(shí)際防輻射大體積混凝土工程中，還急需對這種環(huán)保型功能 集料制備的大體積防輻射混凝土的抗裂性能和施工工藝進(jìn)行深入研究和優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容
針對大體積混凝土存在的裂縫問題，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種高抗裂大體積防輻射混凝土及施工工藝，達(dá)到制備高抗裂大體積防輻射混凝土并保證其屏蔽 性能的目的。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下—種高抗裂大體積防輻射混凝土，其特征在于它由水、膠凝材料、細(xì)集料、粗集 料、減水劑和纖維組成，膠凝材料由水泥和礦物摻合料組成，纖維由鋼纖維和鉛繃聚乙烯纖 維組成；其中各組分的配比為水150 170kg/m3，水泥250 450kg/m3，礦物摻合料100 300kg/m3，細(xì)集料1000 1800kg/m3，粗集料1500 2200kg/m3，減水劑的質(zhì)量摻量為膠凝 材料總質(zhì)量的0. 6 1. 2%，鋼纖維的體積摻量為膠凝材料總體積的0. 5 1. 5% ；鉛硼聚 乙烯纖維的體積摻量為膠凝材料總體積的0. 8 1. 2% ；所述的粗集料為環(huán)保型功能集料和重晶石，環(huán)保型功能集料與重晶石的摻配質(zhì)量 比例為1 0.2 3.0，所述粗集料為5 31. 5mm連續(xù)級(jí)配，所述環(huán)保型功能集料的表觀密 度2100 2800kg/m3，吸水率1. 0 % 5. 0 %，壓碎值指標(biāo)6 % 16 %，所述重晶石的表觀密 度 3800 4200kg/m3；所述的細(xì)集料為環(huán)保型功能集料和鉛粉，環(huán)保型功能集料與鉛粉的摻配質(zhì)量比例 為1 0.2 3.0，所述細(xì)集料的細(xì)度模數(shù)2. 5 3. 5，所述環(huán)保型功能集料的表觀密度 2100 2800kg/m3。按上述方案，所述的水泥為為具有防輻射性能的水泥和低熱硅酸鹽水泥，具有防 輻射性能的水泥與低熱硅酸鹽水泥的摻配質(zhì)量比例為1 5 1 ；所述具有防輻射性能的 水泥為鋇水泥或鍶水泥。按上述方案，所述的礦物摻合料為粉煤灰、鋼渣微粉中的一種或兩種的混合，粉煤 灰和鋼渣微粉兩種混合時(shí)，粉煤灰和鋼渣微粉的摻配質(zhì)量比例為1 1 10。按上述方案，所述的減水劑為聚羧酸系高效減水劑。按上述方案，所述的環(huán)保型功能集料是由主料和輔料混合均勻，在高溫爐中進(jìn)行 階梯式煅燒，然后隨爐冷卻，得到環(huán)保型功能集料；各原料所占質(zhì)量份數(shù)為主料100份、輔 料2 10份；所述的主料為城市淤泥、污泥或工業(yè)廢棄物中的一種；所述的輔料為高嶺土、粘土和偏高嶺土中的一種。按上述方案，所述的城市淤泥、污泥為城市河道、湖泊淤泥或生活淤泥以及廢水處 理廠污泥中的一種。按上述方案，所述的工業(yè)廢棄物為鋼鐵廠、印刷廠、造紙廠、化工廠等工業(yè)廠污水 處理后的廢棄物中的一種。按上述方案，所述的階梯式煅燒的階梯式煅燒制度為由室溫加熱至105°C保溫 20min 40min，在 450°C保溫 20min 45min，在 850°C保溫 20min 30min，在 1100°C 1200°C保溫40min，其中各階段的升溫速率不得高于10°C /min。如上所述的高抗裂大體積防輻射混凝土的施工工藝，包括以下步驟a)準(zhǔn)備工序?qū)h(huán)保型功能集料在使用前浸于水中24h以上，因?yàn)樵跓七^程中存在一些空 隙，集料需要保水后進(jìn)行混凝土的拌制；嚴(yán)格控制各原料的溫度，使水泥的溫度不得高于50°C，礦物摻合料溫度不超過35°C，粗集料溫度不超過30°C，細(xì)集料溫度不超過32°C ；若水泥溫度高于50°C，可要求水泥 廠家在水泥出廠前放置一段時(shí)間或采取其它降溫措施，使水泥溫度不高于50°C ；以確保砂、 石料的溫度滿足要求，可采取遮陽措施，防止太陽直曬砂和石料；b)混凝土的拌合首先加入膠凝材料、粗集料、細(xì)集料以及纖維干拌15 20s，再加入水和減水劑濕 拌40 60s，濕拌時(shí)間過長可能破碎粗集料，從而影響集料級(jí)配，達(dá)不到密實(shí)的目的；c)混凝土的澆筑和振搗采用分層澆筑方法進(jìn)行澆筑，每層澆筑厚度200 500mm，并在每層澆筑完成后進(jìn) 行振搗至密實(shí)為止，每次振搗時(shí)間15 30s，振搗棒的移動(dòng)距離小于400mm。密實(shí)的標(biāo)志是 混凝土停止下沉，不再冒氣泡，表面呈平坦、泛漿；然后在上一層混凝土初凝之前，進(jìn)行下一 層的澆筑、振搗，振搗方式如上；d)混凝土的養(yǎng)護(hù)在混凝土初凝后進(jìn)行覆蓋養(yǎng)護(hù)，拆模，然后在混凝土終凝后進(jìn)行蓄水養(yǎng)護(hù)，蓄水深 度10 20cm，所述的覆蓋養(yǎng)護(hù)為在混凝土表面覆蓋至少一層濕的覆蓋物進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，所述 覆蓋物為麻袋片、草簾、竹簾中的一種。養(yǎng)護(hù)一方面避免塑性收縮裂縫的出現(xiàn)，另一方面起 到保溫的作用。按上述方案，步驟d)中所述的覆蓋養(yǎng)護(hù)為當(dāng)遇到寒潮時(shí)，在混凝土各面覆蓋兩 層濕麻袋，再在其上面包裹一層塑料薄膜進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，推遲拆模時(shí)間，并選擇一天中溫度較高 的時(shí)刻進(jìn)行拆模，拆模后，涂刷養(yǎng)護(hù)液并及時(shí)保溫覆蓋，以滿足內(nèi)表溫差要求。本發(fā)明使用環(huán)保型防輻射功能集料作為粗、細(xì)集料，可以資源化利用含重金屬的 城市淤污泥、工業(yè)污泥；對膠凝材料體系進(jìn)行優(yōu)化，按照一定比例復(fù)合摻加具有防輻射性能 的水泥和低熱硅酸鹽水泥，在確保防輻射混凝土屏蔽性能的同時(shí)，通過降低混凝土的水化 熱，提高其抗裂性能。本發(fā)明提供的高抗裂大體積防輻射混凝土的施工工藝中在準(zhǔn)備工序中按一定 制度對環(huán)保型功能集料進(jìn)行預(yù)處理，發(fā)揮環(huán)保型功能集料的吸放水特性，從而使其制備的 混凝土具有較好的工作性能，提高其抗裂性能；在拌合、澆筑、振搗過程中分別通過控制干 拌和濕拌時(shí)間、每層澆筑厚度、振搗距離等，提高防輻射混凝土的密實(shí)度，減少新拌混凝土 的裂紋；在養(yǎng)護(hù)階段，所采取的養(yǎng)護(hù)工藝有助于降低該高抗裂大體積防輻射混凝土的水化 熱，減小溫度應(yīng)力，從而提高該高抗裂大體積防輻射混凝土的抗裂性能。本發(fā)明的有益效果(1)本發(fā)明提供的高抗裂大體積防輻射混凝土物理性能優(yōu)良，抗裂性能好(見表 1)；(2)本發(fā)明提供的施工工藝提高了該高抗裂大體積防輻射混凝土的抗裂性能，從 而進(jìn)一步增強(qiáng)了其防輻射性能。表1高抗裂大體積防輻射混凝土的性能指標(biāo)
具體實(shí)施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面通過實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明不 僅僅局限于下面的實(shí)施例。實(shí)施例1-3 環(huán)保型功能集料的制備實(shí)施例1根據(jù)表2中原料的配比，取100份(質(zhì)量)城市某化工廠污水處理后的廢棄物作 主料，加入2份(質(zhì)量)高嶺土作輔料，混合均勻，于高溫爐中進(jìn)行階梯式煅燒，階梯式煅 燒的煅燒制度為(見表3) :105°C保溫40min，在450°C保溫45min，在850°C保溫30min，在 1200°C保溫40min，其中各階段的升溫速率不得高于10°C /min，煅燒完畢后隨爐冷卻即得 環(huán)保型功能集料，測定其物理性能見表4，其TCLP值見表5。表2各實(shí)施例中各環(huán)保型功能集料中原料的配比 表3各實(shí)施例中環(huán)保型功能集料的階梯式煅燒制度 參照實(shí)施例1的方法，根據(jù)表2中各原料的配比選取原料，按照表3中的階梯式煅 燒制度進(jìn)行階梯式煅燒，其中各階段的升溫速率不得高于10°C /min，煅燒完畢后隨爐冷卻 即得環(huán)保型功能集料，測定其物理性能指標(biāo)見表4，其TCLP值見表5。表4各實(shí)施例中環(huán)保型功能集料的物理性能指標(biāo)
7能指標(biāo) 壓碎值(％) 實(shí)施例吸水率(％)表觀密度 (kg/m3)筒壓強(qiáng)度 (MPa)
表5各實(shí)施例中環(huán)保型功能集料的TCLP值^^^^^^危害組分的TCLP值(mg/L) ‘^■^^__ Ba 實(shí)施例 ^^^^_Zn Ni
表4表明實(shí)施例1-3得到的環(huán)保型功能集料的壓碎值<25%，吸水率為1 5%， 表觀密度為2100 2800kg/m3，筒壓強(qiáng)度彡7. OMPa，物理性能優(yōu)異。表5表明實(shí)施例1-3得到的環(huán)保型功能集料中各重金屬危害組分的TCLP值均明 顯小于允許值，滿足TCLP指標(biāo)要求。實(shí)施例4-7 高抗裂大體積防輻射混凝土的制備實(shí)施例4表6實(shí)施例4的高抗裂大體積防輻射混凝土中各原料的配合比 注減水劑的質(zhì)量摻量以其占膠凝材料總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)計(jì)量，纖維的體積摻量以 其占膠凝材料總體積的百分?jǐn)?shù)計(jì)量。實(shí)施例4中所述的水泥為鋇水泥和低熱硅酸鹽水泥，鋇水泥和低熱硅酸鹽水泥 的摻配質(zhì)量比例為3 1，礦物摻合料為鋼渣微粉；所述細(xì)集料為實(shí)施例1制備得到的環(huán)保 型功能集料和鉛粉，摻配質(zhì)量比例為1 1.5，該細(xì)集料的細(xì)度模數(shù)為2. 5 3. 5;所述粗集 料為實(shí)施例1制備得到的環(huán)保型功能集料和重晶石，摻配質(zhì)量比例為1 2. 5，所述重晶石 的表觀密度為3800 4200kg/m3。按照表4中的原料配比選取原料，按下述施工工藝，制備高抗裂大體積防輻射混 凝土，其物理性能技術(shù)指標(biāo)列于表10，其對Y射線線性衰減系數(shù)及對中子射線總宏觀截面 列于表11。施工工藝如下a)準(zhǔn)備工序
將環(huán)保型功能集料在使用前浸于水中24h ；嚴(yán)格控制各原料的溫度；其中水泥的溫度不得高于50°C，否則必須要求水泥廠家 在水泥出廠前放置一段時(shí)間或采取其它降溫措施；砂、石料要采取遮陽措施，防止太陽直 曬；使粗集料溫度不超過30°C，細(xì)集料溫度不超過32°C ；礦物摻合料溫度不超過35°C ；b)混凝土的拌合首先加入膠凝材料、粗集料、細(xì)集料以及纖維干拌15s，再加入水和減水劑濕拌 40s ；c)混凝土的澆筑和振搗采用分層澆筑方法進(jìn)行澆筑，每層澆筑厚度200mm，并在每層澆筑完成后進(jìn)行振搗 至密實(shí)為止，每次振搗時(shí)間15 30s，振搗棒的移動(dòng)距離小于400mm，密實(shí)的標(biāo)志是混凝土 停止下沉，不再冒氣泡，表面呈平坦、泛漿；然后在上一層混凝土初凝之前，進(jìn)行下一層的澆 筑、振搗，振搗方式如上；d)混凝土的養(yǎng)護(hù)在混凝土初凝后進(jìn)行覆蓋養(yǎng)護(hù)，拆模，然后在混凝土終凝后進(jìn)行蓄水養(yǎng)護(hù)，蓄水深 度15cm，所述的覆蓋養(yǎng)護(hù)為在混凝土表面覆蓋至少一層濕的麻袋片進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。實(shí)施例5表7實(shí)施例5的高抗裂大體積防輻射混凝土中各原料的配合比 注減水劑的質(zhì)量摻量以其占膠凝材料總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)計(jì)量，纖維的體積摻量以 其占膠凝材料總體積的百分?jǐn)?shù)計(jì)量。實(shí)施例5中所述的水泥為鋇水泥和低熱硅酸鹽水泥，鋇水泥和低熱硅酸鹽水泥 的摻配質(zhì)量比例為1 1，礦物摻合料為粉煤灰；細(xì)集料為實(shí)施例3制備得到的環(huán)保型功能 集料和鉛粉，摻配質(zhì)量比例為1 1.8，該細(xì)集料的細(xì)度模數(shù)為2. 5 3. 5，粗集料為實(shí)施例 3制備得到的環(huán)保型功能集料和重晶石，摻配質(zhì)量比例為1 1.0，所述重晶石的表觀密度 為 3800 4200kg/m3。按照表7中的原料配比選取原料，按下述施工工藝，制備高抗裂大體積防輻射混 凝土，其物理性能技術(shù)指標(biāo)列于表10，其對Y射線線性衰減系數(shù)及對中子射線總宏觀截面 列于表11。施工工藝如下a)準(zhǔn)備工序?qū)h(huán)保型功能集料在使用前浸于水中24h ；嚴(yán)格控制各原料的溫度；其中水泥的溫度不得高于50°C，否則必須要求水泥廠家 在水泥出廠前放置一段時(shí)間或采取其它降溫措施；砂、石料要采取遮陽措施，防止太陽直 曬，使粗集料溫度不超過30°C，細(xì)集料溫度不超過32°C ；礦物摻合料溫度不超過35°C ；b)混凝土的拌合
首先加入膠凝材料、粗集料、細(xì)集料以及纖維，干拌20s，再加入水和減水劑濕拌， 濕拌60s ；c)混凝土的澆筑和振搗采用分層澆筑方法進(jìn)行澆筑，每層澆筑厚度250mm，并在每層澆筑完成后進(jìn)行振搗 至密實(shí)為止，每次振搗時(shí)間15 30s，振搗棒的移動(dòng)距離小于400mm，密實(shí)的標(biāo)志是混凝土 停止下沉，不再冒氣泡，表面呈平坦、泛漿；然后在上一層混凝土初凝之前，進(jìn)行下一層的澆 筑、振搗，振搗方式如上；d)混凝土的養(yǎng)護(hù)在混凝土初凝后進(jìn)行覆蓋養(yǎng)護(hù)，拆模，然后在混凝土終凝后進(jìn)行蓄水養(yǎng)護(hù)，蓄水深 度15cm，所述的覆蓋養(yǎng)護(hù)為在混凝土表面覆蓋至少一層濕的草簾進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。實(shí)施例6表8實(shí)施例6的高抗裂大體積防輻射混凝土中各原料的配合比 注減水劑的質(zhì)量摻量以其占膠凝材料總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)計(jì)量，纖維的體積摻量以 其占膠凝材料總體積的百分?jǐn)?shù)計(jì)量。實(shí)施例6中所述的水泥為鋇水泥和低熱硅酸鹽水泥，鋇水泥和低熱硅酸鹽水泥 的摻配質(zhì)量比例為3. 7 1，礦物摻合料為鋼渣微粉和粉煤灰，其質(zhì)量摻配比例為1 1;細(xì) 集料為實(shí)施例2制備得到的環(huán)保型功能集料和鉛粉，摻配質(zhì)量比例為1 0.2，該細(xì)集料的 細(xì)度模數(shù)為2. 5 3. 5，粗集料為實(shí)施例2制備得到的環(huán)保型功能集料和重晶石，摻配質(zhì)量 比例為1 3. 0，所述重晶石的表觀密度為3800 4200kg/m3。按照表8中的原料配比選取原料，按下述施工工藝，制備高抗裂大體積防輻射混 凝土，其物理性能技術(shù)指標(biāo)列于表10，其對Y射線線性衰減系數(shù)及對中子射線總宏觀截面 列于表11。施工工藝如下a)準(zhǔn)備工序?qū)h(huán)保型功能集料在使用前浸于水中24h ；嚴(yán)格控制各原料的溫度；其中水泥的溫度不得高于50°C，否則必須要求水泥廠家 在水泥出廠前放置一段時(shí)間或采取其它降溫措施；砂、石料要采取遮陽措施，防止太陽直 曬；使粗集料溫度不超過30°C，細(xì)集料溫度不超過32°C ；礦物摻合料溫度不超過35°C ；b)混凝土的拌合首先加入膠凝材料、粗集料、細(xì)集料以及纖維干拌20s，再加入水和減水劑濕拌 50s ；c)混凝土的澆筑和振搗采用分層澆筑方法進(jìn)行澆筑，每層澆筑厚度300mm，并在每層澆筑完成后進(jìn)行振搗 至密實(shí)為止，每次振搗時(shí)間15 30s，振搗棒的移動(dòng)距離小于400mm，密實(shí)的標(biāo)志是混凝土停止下沉，不再冒氣泡，表面呈平坦、泛漿；然后在上一層混凝土初凝之前，進(jìn)行下一層的澆 筑、振搗，振搗方式如上；d)混凝土的養(yǎng)護(hù)在混凝土初凝后進(jìn)行覆蓋養(yǎng)護(hù)，拆模，然后在混凝土終凝后進(jìn)行蓄水養(yǎng)護(hù)，蓄水深 度15cm，所述的覆蓋養(yǎng)護(hù)為在混凝土表面覆蓋至少一層濕的竹簾進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。實(shí)施例7表9實(shí)施例7的高抗裂大體積防輻射混凝土中各原料的配合比 注減水劑的質(zhì)量摻量以其占膠凝材料總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)計(jì)量，纖維的體積摻量以 其占膠凝材料總體積的百分?jǐn)?shù)計(jì)量。實(shí)施例7中所述的水泥為鋇水泥和低熱硅酸鹽水泥，鋇水泥和低熱硅酸鹽水泥 的摻配質(zhì)量比例為5 1，礦物摻合料為鋼渣微粉和粉煤灰，其質(zhì)量摻配比例為10 1;細(xì) 集料為實(shí)施例1制備得到的環(huán)保型功能集料和鉛粉，摻配質(zhì)量比例為1 3.0，該細(xì)集料的 細(xì)度模數(shù)為2. 5 3. 5，粗集料為實(shí)施例1制備得到的環(huán)保型功能集料和重晶石，摻配質(zhì)量 比例為1 0. 2，所述重晶石的表觀密度為3800 4200kg/m3。按照表9中的原料配比選取原料，按下述施工工藝，制備高抗裂大體積防輻射混 凝土，其物理性能技術(shù)指標(biāo)列于表10，其對Y射線線性衰減系數(shù)及對中子射線總宏觀截面 列于表11。施工工藝如下a)準(zhǔn)備工序?qū)h(huán)保型功能集料在使用前浸于水中24h ；嚴(yán)格控制各原料的溫度；其中水泥的溫度不得高于50°C，否則必須要求水泥廠家 在水泥出廠前放置一段時(shí)間或采取其它降溫措施；砂、石料要采取遮陽措施，防止太陽直 曬；使粗集料溫度不超過30°C，細(xì)集料溫度不超過32°C ；礦物摻合料溫度不超過35°C ；b)混凝土的拌合首先加入膠凝材料、粗集料、細(xì)集料以及纖維，干拌20s，再加入水和減水劑濕拌 50s ；c)混凝土的澆筑和振搗采用分層澆筑方法進(jìn)行澆筑，每層澆筑厚度400mm，并在每層澆筑完成后進(jìn)行振搗 至密實(shí)為止，每次振搗時(shí)間15 30s，振搗棒的移動(dòng)距離小于400mm，密實(shí)的標(biāo)志是混凝土 停止下沉，不再冒氣泡，表面呈平坦、泛漿；然后在上一層混凝土初凝之前，進(jìn)行下一層的澆 筑、振搗，振搗方式如上；d)混凝土的養(yǎng)護(hù)在混凝土初凝后進(jìn)行覆蓋養(yǎng)護(hù)，拆模，然后在混凝土終凝后進(jìn)行蓄水養(yǎng)護(hù)，蓄水深 度15cm，所述的覆蓋養(yǎng)護(hù)為在混凝土表面覆蓋至少一層濕的竹簾進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。
表10高抗裂大體積防輻射混凝土的技術(shù)指標(biāo) 表11高抗裂大體積防輻射混凝土的Y射線線性衰減系斐女及對中子射線總宏觀截面(cm-1)
(* 中子數(shù)據(jù) A. S. MAKARIOUS，I. I. BASHTERZ, A. EL-SAVED ABDO M. SAMIR ABDEL AZIMand W. A. KANSOUH, On the utilization of heavy concrete for radiation shielding. Ann. Nucl. Energy Vol. 23, No. 3,195-206,1996 ； y 射線數(shù)據(jù) Faculty of Science, Zagazig University, Zagazig, Egypt, calculation of radiationattention coefficients for shielding concretes. Ann. Nucl. Eherev.Vol.24, No. 17, 1389-1401. 1997)。表10說明本發(fā)明制備的高抗裂大體積防輻射混凝土的塌落度和擴(kuò)展度良好，抗 裂性能優(yōu)異，具有良好的工作性能。表11說明本發(fā)明制備的高抗裂大體積防輻射混凝土的屏蔽性能達(dá)到國外性能 指標(biāo)，具有良好的屏蔽性能。
權(quán)利要求
一種高抗裂大體積防輻射混凝土，其特征在于它由水、膠凝材料、細(xì)集料、粗集料、減水劑和纖維組成，膠凝材料由水泥和礦物摻合料組成，纖維由鋼纖維和鉛繃聚乙烯纖維組成；其中各組分的配比為水150～170kg/m3，水泥250～450kg/m3，礦物摻合料100～300kg/m3，細(xì)集料1000～1800kg/m3，粗集料1500～2200kg/m3，減水劑的質(zhì)量摻量為膠凝材料總質(zhì)量的0.6～1.2％，鋼纖維的體積摻量為膠凝材料總體積的0.5～1.5％；鉛硼聚乙烯纖維的體積摻量為膠凝材料總體積的0.8～1.2％；所述的粗集料為環(huán)保型功能集料和重晶石，環(huán)保型功能集料與重晶石的摻配質(zhì)量比例為1∶0.2～3.0，所述粗集料為5～31.5mm連續(xù)級(jí)配，所述環(huán)保型功能集料的表觀密度2100～2800kg/m3，吸水率1.0％～5.0％，壓碎值指標(biāo)6％～16％，所述重晶石的表觀密度3800～4200kg/m3；所述的細(xì)集料為環(huán)保型功能集料和鉛粉，環(huán)保型功能集料與鉛粉的摻配質(zhì)量比例為1∶0.2～3.0，所述細(xì)集料的細(xì)度模數(shù)2.5～3.5，所述環(huán)保型功能集料的表觀密度2100～2800kg/m3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高抗裂大體積防輻射混凝土，其特征在于所述的水泥為為 具有防輻射性能的水泥和低熱硅酸鹽水泥，具有防輻射性能的水泥與低熱硅酸鹽水泥的摻 配質(zhì)量比例為1 5 1 ；所述具有防輻射性能的水泥為鋇水泥或鍶水泥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高抗裂大體積防輻射混凝土，其特征在于所述的礦物摻合 料為粉煤灰、鋼渣微粉中的一種或兩種的混合，粉煤灰和鋼渣微粉兩種混合時(shí)，粉煤灰和鋼 渣微粉的摻配質(zhì)量比例為1 1 10。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高抗裂大體積防輻射混凝土，其特征在于所述的減水劑為 聚羧酸系高效減水劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高抗裂大體積防輻射混凝土，其特征在于所述的環(huán)保型功 能集料是由主料和輔料混合均勻，在高溫爐中進(jìn)行階梯式煅燒，然后隨爐冷卻，得到環(huán)保型 功能集料；各原料所占質(zhì)量份數(shù)為主料100份、輔料2 10份；所述的主料為城市淤泥、污泥或工業(yè)廢棄物中的一種；所述的輔料為高嶺土、粘土和偏高嶺土中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高抗裂大體積防輻射混凝土，其特征在于所述的城市淤泥、 污泥為城市河道、湖泊淤泥或生活淤泥以及廢水處理廠污泥中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高抗裂大體積防輻射混凝土，其特征在于所述的工業(yè)廢棄 物為鋼鐵廠、印刷廠、造紙廠、化工廠等工業(yè)廠污水處理后的廢棄物中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高抗裂大體積防輻射混凝土，其特征在于所述的階梯式煅 燒的階梯式煅燒制度為由室溫加熱至105°C保溫20min 40min，在450°C保溫20min 45min，在850°C保溫20min 30min，在1100°C 1200°C保溫40min，其中各階段的升溫速 率不得高于10°C /min。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高抗裂大體積防輻射混凝土的施工工藝，其特征在于包括 以下步驟a)準(zhǔn)備工序?qū)h(huán)保型功能集料在使用前浸于水中24h以上；嚴(yán)格控制各原料的溫度，使水泥的溫度不得高于50°C，礦物摻合料溫度不超過35°C，粗集料溫度不超過30°C，細(xì)集料溫度不超過32°C ；b)混凝土的拌合首先加入膠凝材料、粗集料、細(xì)集料以及纖維干拌15 20s，再加入水和減水劑濕拌 40 60s ；c)混凝土的澆筑和振搗采用分層澆筑方法進(jìn)行澆筑，每層澆筑厚度200 500mm，并在每層澆筑完成后進(jìn)行振 搗至密實(shí)為止，每次振搗時(shí)間15 30s，振搗棒的移動(dòng)距離小于400mm ；然后在上一層混凝 土初凝之前，進(jìn)行下一層的澆筑、振搗，振搗方式如上；d)混凝土的養(yǎng)護(hù)在混凝土初凝后進(jìn)行覆蓋養(yǎng)護(hù)，拆模，然后在混凝土終凝后進(jìn)行蓄水養(yǎng)護(hù)，蓄水深度 10 20cm，所述的覆蓋養(yǎng)護(hù)為在混凝土表面覆蓋至少一層濕的覆蓋物進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，所述覆 蓋物為麻袋片、草簾、竹簾中的一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高抗裂大體積防輻射混凝土的施工工藝，其特征在于步驟 d)中所述的覆蓋養(yǎng)護(hù)為當(dāng)遇到寒潮時(shí)，在混凝土各面覆蓋兩層濕麻袋，再在其上面包裹 一層塑料薄膜進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，推遲拆模時(shí)間，并選擇一天中溫度較高的時(shí)刻進(jìn)行拆模，拆模后， 涂刷養(yǎng)護(hù)液并及時(shí)保溫覆蓋。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高抗裂大體積防輻射混凝土，其特征在于它由水、膠凝材料、細(xì)集料、粗集料、減水劑和纖維組成，膠凝材料由水泥和礦物摻合料組成，纖維由鋼纖維和鉛繃聚乙烯纖維組成；其中各組分的配比為水150～170kg/m3，水泥250～450kg/m3，礦物摻合料100～300kg/m3，細(xì)集料1000～1800kg/m3，粗集料1500～2200kg/m3，減水劑的質(zhì)量摻量為膠凝材料總質(zhì)量的0.6～1.2％，鋼纖維的體積摻量為膠凝材料總體積的0.5～1.5％；鉛硼聚乙烯纖維的體積摻量為膠凝材料總體積的0.8～1.2％。其物理性能優(yōu)良，抗裂性能好，從而進(jìn)一步增強(qiáng)了其防輻射性能。
文檔編號(hào)C04B28/08GK101913828SQ20101025726
公開日2010年12月15日 申請日期2010年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月19日
發(fā)明者丁慶軍, 何永佳, 呂林女, 孫華, 楊堃, 王發(fā)洲, 胡曙光, 黃修林 申請人:武漢理工大學(xué)