本發(fā)明涉及一種高能射線防護(hù)磚及其制備方法和應(yīng)用，屬于輻射防護(hù)材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

醫(yī)用加速器是醫(yī)學(xué)治療中的一種用來(lái)對(duì)腫瘤進(jìn)行放射治療的粒子加速器裝置。目前國(guó)際上，在放射治療中使用最多的是電子直線加速器。由于醫(yī)用直線加速器可以治療深部腫瘤，因此均屬于高能范圍的加速器，因此對(duì)該設(shè)備的防護(hù)是尤為重要的。

隨著醫(yī)用直線加速器的普及，高能射線防護(hù)材料研究與應(yīng)用成為廣大業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注。

醫(yī)用直線加速器的墻體防護(hù)一直以來(lái)都是使用厚重的混凝土墻體，以一個(gè)能量等級(jí)為18mv的直線加速器為例，其主防護(hù)混凝土墻體的厚度需要2.5m左右。如此厚的混凝土墻體不僅占用了本來(lái)就有限的建筑空間，而且施工難度較大。對(duì)一些后期改造的機(jī)房，射線的防護(hù)更是受到空間大小和施工方法的制約。

現(xiàn)有的混凝土墻體只能通過(guò)增加厚度的方式來(lái)對(duì)高能射線進(jìn)行衰減屏蔽，但普通的墻體在砌筑過(guò)程中，砌塊之間難免會(huì)有一些縫隙，縫隙會(huì)造成射線的泄漏，混凝土澆灌施工在有限空間內(nèi)難度較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種可以減少防護(hù)墻體的占用面積、施工簡(jiǎn)便、造價(jià)低廉的高能射線防護(hù)磚及其制備方法和應(yīng)用。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明以普通硅酸鹽水泥為基體材料，添加適量外加劑、防輻射功能骨料和水后，采用通用水泥磚生產(chǎn)設(shè)備和特定的成型模具制得一種價(jià)格低廉、防護(hù)效果好、施工方便靈活的高能射線防護(hù)磚，所述防護(hù)磚以硅酸鹽水泥為基材，鐵砂為防輻射功能骨料，以及水泥外加劑，成型的防護(hù)磚內(nèi)部各原料均勻分布，其中鐵砂占防護(hù)磚質(zhì)量分?jǐn)?shù)的80～90％，容重范圍為3.0～6.0g/cm³。

優(yōu)選地，水泥外加劑包括：早強(qiáng)劑、減水劑、氯化鐵防水劑中的一種或其組合。

優(yōu)選地，硅酸鹽水泥占防護(hù)磚質(zhì)量分?jǐn)?shù)的10～20％。

優(yōu)選地，防護(hù)磚原料及重量份數(shù)如下：

p.o42.5普通硅酸鹽水泥100份；

鐵砂300～1150份；

水20～62份；

早強(qiáng)劑2～3份；

減水劑0.2～0.3份；及

氯化鐵防水劑2～3份。

優(yōu)選地，硅酸鹽水泥、鐵砂與水泥外加劑與水混合均勻后在模具中壓制出可拼接的砌塊形狀。

優(yōu)選地，鐵砂選自原鐵礦砂、純鐵砂和/或回收鐵砂。

更優(yōu)選地，回收鐵砂選自氣割渣和/或氧化鐵皮。

回收鐵砂的使用不僅降低了防護(hù)磚的制造成本，還節(jié)能環(huán)保，為回收鐵砂提供了一個(gè)新的使用思路，因此回收鐵砂的范圍不限于上述優(yōu)選，所有在密度要求內(nèi)的鐵砂均應(yīng)認(rèn)為落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

優(yōu)選地，鐵砂密度為4.0～7.0g/cm³。

優(yōu)選地，鐵砂粒徑小于5mm。

更優(yōu)選地，防護(hù)磚的容重為4.0～5.0g/cm³。

作為一種優(yōu)選地實(shí)施方式，容重為4.0g/cm³的防護(hù)磚，原料及重量份數(shù)如下：

p.o42.5普通硅酸鹽水泥100份；

真密度為4.8g/cm³磁鐵礦砂715份；

水40份；

早強(qiáng)劑2.5份；

減水劑0.2份；及

氯化鐵防水劑2.3份。

作為另一種優(yōu)選地實(shí)施方式，容重為5.0g/cm³的防護(hù)磚，原料及重量份數(shù)如下：

p.o42.5普通硅酸鹽水泥100份；

真密度為6.5g/cm³氣割渣715份；

水40份；

早強(qiáng)劑2.5份；

減水劑0.2份；及

氯化鐵防水劑2.3份。

本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提供一種高能射線防護(hù)磚的制備方法，包括如下步驟：

a.將普通硅酸鹽水泥、鐵砂和早強(qiáng)劑按比例混合攪拌；

b.將減水劑和氯化鐵防水劑用水溶解后，同按比例的水及步驟a中的原料一起攪拌，攪拌至原料不結(jié)塊；

c.將攪拌好的原料輸送入砌塊成型機(jī)，在砌塊成型機(jī)內(nèi)壓塊后脫型模形成磚坯。

d.通過(guò)送磚機(jī)將底模板和模板上的磚坯一同送出，將底模板帶磚一起抬下，送至養(yǎng)護(hù)場(chǎng)地養(yǎng)護(hù)；

e.磚進(jìn)入養(yǎng)護(hù)場(chǎng)地澆水養(yǎng)護(hù)，保持磚坯表面濕潤(rùn)；

f.磚坯進(jìn)入養(yǎng)護(hù)場(chǎng)地至少12h后，脫底模板；

g.磚坯送入養(yǎng)護(hù)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)后出廠。

優(yōu)選的，步驟c具體為：將攪拌好的原料輸送至砌塊成型機(jī)，模板輸送機(jī)向砌塊成型機(jī)輸送底模板，原料在砌塊成型機(jī)內(nèi)，通過(guò)在型模腔內(nèi)鋪料、振動(dòng)、壓舌加壓后脫型模。

優(yōu)選地，底模板、型模與壓舌均設(shè)有凹凸形面，成型后的砌塊各接觸面匹配成企口。

優(yōu)選地，步驟f具體為：磚坯進(jìn)入養(yǎng)護(hù)場(chǎng)地至少24h后，脫底模板。

優(yōu)選地，步驟g具體為：脫去底模板的磚坯送入養(yǎng)護(hù)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)，7d后出廠。

本發(fā)明的第三個(gè)發(fā)明目的在于提供一種高能射線防護(hù)磚的應(yīng)用，所述高能射線防護(hù)磚用于砌筑高能射線防護(hù)墻。

優(yōu)選地，防護(hù)磚可用做加速器的防護(hù)層，包括防護(hù)門(mén)中的核心防護(hù)層。

本發(fā)明中的高能射線防護(hù)磚可用于各類(lèi)型的射線照射的防護(hù)場(chǎng)所，可作為墻體、天花板、地面、防護(hù)門(mén)主體等各方面，因此本發(fā)明的高能射線防護(hù)磚的應(yīng)用范圍不應(yīng)被限制在上述優(yōu)選范圍之內(nèi)，任何需要射線防護(hù)的應(yīng)用均應(yīng)認(rèn)為落在本發(fā)明的應(yīng)用范圍之內(nèi)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用硅酸鹽水泥作為基材，鐵砂作為防輻射功能骨料，制作高能射線防護(hù)磚，采用特定的模具及制作工藝獲得的磚塊，不僅防輻射效果好，比現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)混凝土節(jié)約空間35％以上，并且造價(jià)低原料易取得。采用回收材料的鐵砂作為防輻射功能骨料，降低了原料成本，綠色環(huán)保。

總之，本發(fā)明提供的高能射線防護(hù)磚的制作簡(jiǎn)單方便，具有較好的高能射線防護(hù)性能，可用于多種防護(hù)場(chǎng)所及使用領(lǐng)域，在一定程度上代替鉛磚的使用，大幅度降低成本，為無(wú)鉛防護(hù)提供了新的材料思路。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明提供的高能射線防護(hù)磚的剖面示意圖。

圖2是本發(fā)明提供的高能射線防護(hù)磚碼砌示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)、完整地說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

實(shí)施例1

4.0g/cm³的容重防護(hù)磚，采用的原料配比如下：

100份p.o42.5普通硅酸鹽水泥，715份真密度為4.8g/cm³磁鐵礦砂，40份水，2.5份早強(qiáng)劑，0.2份減水劑，2.3份氯化鐵防水劑。如圖1所示，上述各原料按配比制作出具有一定形狀的砌塊防護(hù)磚，成型的防護(hù)磚內(nèi)部各原料均勻分布，該砌塊碼砌成防護(hù)墻后的防護(hù)墻體示意圖如圖2所示。

所述的防護(hù)磚具體的加工步驟如下：

a.將100份p.o42.5普通硅酸鹽水泥、715份磁鐵礦砂和2.5份早強(qiáng)劑按上述比例混合攪拌，放入攪拌機(jī)攪拌20min；

b.將0.2份減水劑和2.3份氯化鐵防水劑用水溶解后，同按比例的水及步驟a中的原料一起攪拌，攪拌至原料不結(jié)塊；

c.將攪拌好的原料輸送至砌塊成型機(jī)，模板輸送機(jī)向砌塊成型機(jī)輸送底模板，原料在砌塊成型機(jī)內(nèi)，通過(guò)在型模腔內(nèi)鋪料、振動(dòng)、壓舌加壓后脫型模；底模板、型模與壓舌均設(shè)有凹凸形面，成型后的砌塊各接觸面匹配成企口；

d.通過(guò)送磚機(jī)將底模板和模板上的磚坯一同送出，將底模板帶磚一起抬下，送至養(yǎng)護(hù)場(chǎng)地養(yǎng)護(hù)；

e.磚進(jìn)入養(yǎng)護(hù)場(chǎng)地4h后，澆水養(yǎng)護(hù)，保持磚表面濕潤(rùn)；

f.磚進(jìn)入養(yǎng)護(hù)場(chǎng)地24h后，脫底模板；

g.進(jìn)入養(yǎng)護(hù)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)7天后出廠。

實(shí)施例2

5.0g/cm³的容重防護(hù)磚

100份p.o42.5普通硅酸鹽水泥，715份真密度為6.5g/cm³氣割渣，40份水，2.5份早強(qiáng)劑，0.2份減水劑，2.3份氯化鐵防水劑。

具體的加工步驟為：

a.將100份p.o42.5普通硅酸鹽水泥、715份氣割渣和2.5份早強(qiáng)劑按上述比例混合攪拌，放入攪拌機(jī)攪拌20min；

b.將0.2份減水劑和2.3份氯化鐵防水劑用水溶解后，同按比例的水及步驟a中的原料一起攪拌，攪拌至原料不結(jié)塊；

c.將攪拌好的原料輸送至砌塊成型機(jī)，模板輸送機(jī)向砌塊成型機(jī)輸送底模板，原料在砌塊成型機(jī)內(nèi)，通過(guò)在型模腔內(nèi)鋪料、振動(dòng)、壓舌加壓后脫型模；底模板、型模與壓舌均設(shè)有凹凸形面，成型后的砌塊各接觸面匹配成企口；

d.通過(guò)送磚機(jī)將底模板和模板上的磚坯一同送出，將底模板帶磚一起抬下，送至養(yǎng)護(hù)場(chǎng)地養(yǎng)護(hù)；

e.磚進(jìn)入養(yǎng)護(hù)場(chǎng)地4h后，澆水養(yǎng)護(hù)，保持磚表面濕潤(rùn)；

f.磚進(jìn)入養(yǎng)護(hù)場(chǎng)地24h后，脫底模板；

g.進(jìn)入養(yǎng)護(hù)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)7天后出廠。

對(duì)比防護(hù)磚與標(biāo)準(zhǔn)混凝土防護(hù)效果的比較

表1各種能量下防護(hù)磚與混凝土的1/10值層厚度(單位：cm)

1/10值層厚度為射線穿過(guò)防護(hù)材料后，射線的空氣比釋動(dòng)能率衰減至原來(lái)的1/10時(shí)所需防護(hù)材料的厚度。

從表1可知，4.0g/cm³容重的磚砌筑的墻體比混凝土墻體的厚度減少37～41％；5.0g/cm³容重的磚砌筑的墻體比混凝土墻體的厚度減少50～55.9％。因此本發(fā)明中的高能射線防護(hù)磚可以在有效地防護(hù)高能射線的情況下大幅減少防護(hù)厚度，節(jié)約現(xiàn)有空間35％以上。

最后有必要在此說(shuō)明的是：以上實(shí)施例只用于對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容作出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。