[发明专利]用于防中子辐射的3D打印砂浆材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于防中子辐射的3D打印砂浆材料，按照重量百分数计，包括以下各组分：蛇纹石细骨料31.6％～47.4％、水泥15.8％～31.6％、硅灰10.5％～15.8％、粉煤灰或矿渣0～7.9％、水15.8％～26.3％、微米级纤维0～0.37％、减水剂0.53％～1.32％、速凝剂0～3.15％；所述水泥、粉煤灰或矿渣、硅灰共同组成胶凝材料，胶凝材料按照重量百分数计，占36.9％～42.1％。本发明制备的防中子辐射的3D打印砂浆，通过优选骨料种类提升了砂浆对中子辐射能量的吸收能力，针对蛇纹石细骨料的特性进行配合比设计，制备的3D打印砂浆具有优越的防中子辐射能力和3D打印性能，并且可用于高温环境下的防中子辐射设施。

技术领域

本发明属于建筑3D打印技术领域，具体涉及一种用于防中子辐射的3D打印砂浆材料及其制备方法。

背景技术

中子辐射由自由中子组成，由核反应产生，相同剂量下，对人体的危害超过X射线和γ射线，对于中子辐射防护材料的研究具有重要意义。混凝土本身对射线具有一定的屏蔽作用，若进一步提高其防辐射能力，往往通过添加重金属，提高混凝土密度来实现，但这种改性方法对消减γ射线辐射很有效果，却只能对中子辐射起到一定减速作用。对于中子辐射的消减可以通过增加混凝土中的氢、硼、锂等轻元素吸收中子辐射能量来实现，提高混凝土防中子辐射能力。

在目前抗击新冠肺炎的社会大背景下，利用建筑3D打印技术建造的隔离仓等防护措施展示了建筑3D打印技术在建造应急抢险措施方面的优势。面对辐射污染源处置和辐射泄漏应急处理问题，建筑3D打印技术也具有快速反应的优势。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于防中子辐射的3D打印砂浆材料，本发明既能满足3D打印的要求，又能有效提升砂浆的防中子辐射能力。此外，本发明还要提供一种用于防中子辐射的3D打印砂浆材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的第一方面，提供一种用于防中子辐射的3D打印砂浆材料，按照重量百分数计，包括以下各组分：蛇纹石细骨料31.6％～47.4％、水泥15.8％～31.6％、硅灰10.5％～15.8％、粉煤灰或矿渣0～7.9％、水15.8％～26.3％、微米级纤维0～0.37％、减水剂0.53％～1.32％、速凝剂0～3.15％；所述水泥、粉煤灰或矿渣、硅灰共同组成胶凝材料，胶凝材料按照重量百分数计，占36.9％～42.1％。

作为优选的技术方案，所述蛇纹石细骨料的骨料粒径小于3D打印喷头出口直径的十五分之一，结合水含量不低于13％，通过边长为0.15mm的方孔筛，去除过筛的粉末部分。

作为优选的技术方案，所述水泥为硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，水泥的强度等级不低于42.5。

作为优选的技术方案，所述硅灰的比表面积为8000～20000m²/kg。

作为优选的技术方案，所述粉煤灰或矿渣的比表面积为250～800m²/kg，粉煤灰和矿渣可单掺或复掺。

作为优选的技术方案，所述微米级纤维选用无碱玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维或合成纤维中的一种或几种，纤维长度为4～12mm，纤维直径为10～20μm。

作为优选的技术方案，所述蛇纹石细骨料中水镁石纤维含量不高于蛇纹石细骨料重量的0.4％，蛇纹石细骨料中水镁石纤维与微米级纤维的总重量占砂浆总重量的0.3％～0.72％。

作为优选的技术方案，所述减水剂为聚羧酸系高效减水剂、聚羧酸系高性能减水剂、萘系高效减水剂或萘系高性能减水剂，减水率不低于20％。

本发明的第二方面，提供一种用于防中子辐射的3D打印砂浆材料的制备方法，包括以下步骤：