[发明专利]具有耐辐照功能的集料及其制备方法、耐辐照混凝土及其制备方法

说明书

本发明提供一种具有耐辐照功能的集料及其制备方法、耐辐照混凝土及其制备方法。所述集料包括硼工业废渣再生集料和包覆在其表面的水泥基壳层；所述硼工业废渣再生集料包括如下重量百分数的原料：硼泥41‑48％，水泥15‑20％、矿物掺合料18‑25％、硅酸钠5‑7％、膨胀剂3.9‑5.2％、水8‑15％和减水剂2.0‑3.5％；所述水泥基壳层包括如下重量百分数的原料：水泥46‑50％、粉煤灰10‑13％、硅灰4.2‑5.1％、水25.6‑30.7％、减水剂1.0‑1.6％和膨胀剂3.9‑5.2％。采用水泥基材料对硼工业废渣再生集料进行表面改性，能够优化集料的表面结构与性能，降低孔隙率和吸水率，提高密实度，进一步增强其力学性能、耐久性和耐辐照能力。

技术领域

本发明涉及固废利用及防辐射材料领域，具体涉及一种具有耐辐照功能的集料及其制备方法、耐辐照混凝土及其制备方法。

背景技术

目前，制备高耐中子辐照混凝土时，我国广泛采取高密度天然矿石集料(赤铁矿、褐铁矿、重晶石等)做粗细集料，通过非弹性散射，将快中子慢化为慢中子；添加含硼物质(如硼砂、碳化硼等)作为中子吸收剂。然而，由于天然高密度集料的体积密度远大于水泥浆体，在混凝土振捣施工中易沉降离析，施工可操作性差；并且这些密度较大，且具有防辐射特性的天然矿石储量有限，无法满足日益增长的工程需求，不宜大量使用。作为中子吸收剂的含硼物质一方面价格昂贵，另一方面加入后会会延迟水泥的水化，引起缓凝甚至不凝现象。

硼工业废渣又称“硼泥”，是硼镁矿生产硼砂过程中产生的废渣，呈碱性，主要成分为MgO、SiO₂、以及一定量的B₂O₃(2-8％)；我国硼矿资料主要分布在辽宁地区，每生产1t硼砂，产生5t硼泥；目前待处理硼泥达1000万t，且每年以100万t增长。硼泥的大量堆积，会造成严重的水土污染，严重影响周边生命健康安全。

因此，如何在制备性能优良的高耐中子辐照混凝土时有效利用硼泥是一项值得研究的课题。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中由于制备耐辐照混凝土时所用集料密度过大，导致混凝土匀质性不良进而使得混凝土存在屏蔽薄弱区域的缺陷，从而提供一种具有耐辐照功能的集料。

本发明还提供一种具有耐辐照功能的集料的制备方法。

本发明还提供一种耐辐照混凝土。

本发明还提供一种耐辐照混凝土的制备方法。

为此,本发明提供一种具有耐辐照功能的集料，包括硼工业废渣再生集料和包覆在其表面的水泥基壳层；

所述硼工业废渣再生集料包括如下重量百分数的原料：硼泥41-48％，水泥15-20％、矿物掺合料18-25％、硅酸钠5-7％、膨胀剂3.9-5.2％、水8-15％和减水剂2.0-3.5％；

所述水泥基壳层包括如下重量百分数的原料：水泥46-50％、粉煤灰10-13％、硅灰4.2-5.1％、水25.6-30.7％、减水剂1.0-1.6％和膨胀剂3.9-5.2％。

进一步地，所述水泥基壳层的厚度为0.5-1.2mm。

进一步地，所述矿物掺合料为粉煤灰、矿粉、硅灰、偏高岭土、石灰石粉和钠米SiO₂中的一种或几种。

进一步地，所述水泥为硅酸盐水泥和/或铝酸盐水泥。

进一步地，所述减水剂为聚羧酸减水剂和/或萘系减水剂，减水率大于等于30％；所述膨胀剂为硫铝酸钙类膨胀剂、氧化钙类膨胀剂以及硫铝酸钙和氧化钙复合型膨胀剂中的一种或几种。

本发明还提供一种具有耐辐照功能的集料的制备方法，包括以下步骤：