[发明专利]一种耐高温含硼锶磷铝酸盐水泥基核电混凝土

说明书

本发明公开了一种耐高温含硼锶磷铝酸盐水泥基核电混凝土，其重量份组成如下：含硼锶磷铝酸盐水泥30～50份、防辐射粗骨料45～70份、防辐射细骨料35～55份、外加剂0.5～1份、水15～25份。本发明所用含硼锶磷铝酸盐水泥不仅能有效屏蔽防护α、β、γ、X射线，而且也可吸收防护中子辐射，结合骨料本身具备的防辐射性能，令本发明的含硼锶磷铝酸盐水泥基核电混凝土具有更强的防辐射性能，同时，因为水泥熟料本身具备优良的耐高温性，避免出现缩短混凝土结构的服役寿命的情况。总之，该发明是一种优秀的可用于核电工程防护和核废料处理的高品质混凝土，在核电防辐射方面有着广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种耐高温含硼锶磷铝酸盐水泥基核电混凝土，属于特种水泥混凝土技术领域。

背景技术

随着社会的发展，传统化石燃料的日渐匮乏，核能作为一种高效能源逐渐引起世界各国的重视。为了让核能高效快速的的发展，就必须正确处理核能所带来的问题。核能原子核反应产生的大量射线，如α，β，γ，X射线和中子射线，会诱发多种疾病和基因变异，对环境和人类健康构成极大的威胁。为防止射线对人体和环境的伤害，在建设有辐射源的建筑时，必须设置防护体。水泥混凝土是目前使用最为广泛的射线防护材料，如用于制作核反应堆的内外壳以及核废料的固化处理。目前用于防辐射的防护材料主要有钢板、铅板、水和混凝土等，对这些材料的来源，成本，实施难度进行综合考虑，在这些防辐射防护材料中，混凝土的综合技术经济效果无疑是最佳。

现今核电防护多使用多层结构，在水泥混凝土结构之前还有钢板、铅板等防护手段，在辐射到达水泥混凝土结构之前热量已散失了很多，水泥混凝土结构的温度可达到100℃左右，但即使是100℃的温度对混凝土结构来说也是一个很大的考验，能缩短混凝土结构的服役寿命。另一方面，混凝土防辐射能力与单方混凝土中重金属含量密切相关，因此传统混凝土主要选择含有重金属元素的矿石作为粗骨料和细骨料以提供防辐射性能，而关于水泥熟料本身就具备防辐射性能的鲜有报道。随着核能的发展，对核电混凝土也有了更高的要求，因此，通过制备一种耐高温防辐射水泥熟料，进而开发新型、经济、安全、合理的防辐射混凝土具有重大的战略意义和积极的社会意义。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种耐高温含硼锶磷铝酸盐水泥基核电混凝土。该混凝土主要由含硼锶磷铝酸盐水泥(强度等级不低于42.5级，比表面积大于320m²/kg)，防辐射粗骨料，防辐射细骨料组成，该混凝土对α、β、γ、X射线和中子射线都有很强的吸收屏蔽作用，同时耐高温性能优异。

本发明采用以下技术方案：

一种耐高温含硼锶磷铝酸盐水泥基核电混凝土，它是由以下重量份的原料组成：含硼锶磷铝酸盐水泥30～50份、防辐射粗骨料45～70份、防辐射细骨料35～55份、外加剂0.5～1份、水15～25份；所述含硼锶磷铝酸盐水泥的熟料矿相质量百分比组成为：磷铝酸锶钙32～55％、铝酸锶钙20～30％、铝酸钙15～20％、铁酸二钙5～15％、硼酸钙5～8％；其中磷铝酸锶钙矿相化学分子式为C_8-xSr_xA₆P，2x2.4。

所述防辐射粗骨料为赤铁矿、蛇纹石、褐铁矿重骨料中一种或几种的组合，粒径范围为4.75mm～26.5mm。

所述防辐射细骨料为重晶石粉和赤铁矿砂以任意比例组成的混合物，粒径范围为0.15mm～4.75mm。

所述外加剂是由硼酸：碳酸锂：聚羧酸减水剂按照2～6:2～4:1的质量比组成。

所述含硼锶磷铝酸盐水泥熟料的生料氧化物组成及质量百分数如下：SrO 10～25％、Al₂O₃ 30～41％、CaO 20～38％、P₂O₅ 5～8％、Fe₂O₃ 4～13％、B₂O₃ 3～8％。