本發(fā)明涉及建筑材料，具體涉及一種高強度高性能防輻射混凝土及其制備工藝。

背景技術(shù)：

1、自科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展以來，核技術(shù)已經(jīng)和我們的生活息息相關(guān)，核技術(shù)已經(jīng)被廣泛運用于核電、軍事、教育、科研、醫(yī)療等眾多領(lǐng)域。目前，我國常用的防輻射材料有鉛板、鋼板、聚合物、混凝土等，這些材料對輻射均具有一定的輻射阻擋效果、其中混凝土具有易施工，成本低，力學(xué)性能和耐久性能好的優(yōu)點，但在實際工程應(yīng)用中，現(xiàn)有的混凝土仍然存在一些性能上的不足，例如，輻射阻擋效果較差，強度不足等。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高強度高性能防輻射混凝土及其制備工藝，該混凝土具有足夠強度的同時，提高了輻射阻擋效果，提高了混凝土的整體綜合性能。該種類混凝土的強度最高可達到140mpa。在保證具有足夠的混凝土強度的同時，有效減少設(shè)計時混凝土的厚度，節(jié)省材料。可根據(jù)實際情況，為地下防輻射工程提供一種選擇。

2、一種高強度高性能防輻射混凝土，由水、膠凝材料、細(xì)集料、異形鋼丸、減水劑和纖維組成；所述膠凝材料由水泥和礦物摻合料組成，所述礦物摻合料由粉煤灰和重晶石粉末按重量1:1-2組成，所述纖維為表面涂覆環(huán)氧樹脂的鍍銅微絲鋼纖維；所述混凝土按重量份數(shù)計：水140-180份，水泥200-400份，礦物摻合料100-200份，細(xì)集料是粒徑為0.1-0.6mm的鉛鋅礦砂1200-1500份，粒徑為0.6-1.18mm的鉛鋅礦砂600-1000份；粒徑為0.1-2mm的異形鋼丸100-500份，聚羧酸高效減水劑10-20份，纖維30-50份。

3、作為優(yōu)選的，所述混凝土包括以下重量份計的原料組分：水泥250份，礦物摻合料150份，粒徑為0.1-0.6mm的鉛鋅礦砂1383份，粒徑為0.6-1.18mm的鉛鋅礦砂847份，聚羧酸高效減水劑18份，纖維39份,水160份；粒徑為0.1-2mm的異形鋼丸147份，所述礦物摻合料由粉煤灰和重晶石粉末按重量1：1組成。

4、作為優(yōu)選的，所述鉛鋅礦砂包含2％-5％的鉛、8％-15％的鋅、20％-30％的硫和50％-65％氧化物，所述氧化物包括硅、硫、鐵，鎘氧化物的一種或者多種，所述鉛鋅礦砂的比重為4.5g/cm3。

5、作為優(yōu)選的，所述異形鋼丸粒徑為0.1-2mm，異形鋼丸的比重為7.8g/cm3，所述異形鋼丸表面有一圈凹孔，增大與混凝土的咬合力。

6、作為優(yōu)選的，所述粉煤灰的粒徑為0.5-100μm，含水量為1-5％，三氧化硫含量為0.5-1％，燒失量為1.5-3％；

7、所述重晶石粉的粒徑0.1-1μm，堆積密度為3200kg/m3，含水率低于5％。

8、作為優(yōu)選的，所述鍍銅微絲鋼纖維包括在鋼纖維表面鍍有一層銅，鍍銅層能夠保護鋼纖維免受氧化和腐蝕的侵害，延長其使用壽命，所述環(huán)氧樹脂具有粘結(jié)力強，耐沖擊、韌性，耐變性佳的特性。

9、作為優(yōu)選的，所述聚羧酸高效減水劑的減水率為18％，1h坍落度保持率不低于95％。

10、作為優(yōu)選的，所述重晶石粉末預(yù)處理：所述重晶石粉末采用階梯式煅燒包括至少四個煅燒階段煅燒而成，第一階段的煅燒溫度為105～110℃，第二階段的煅燒溫度為450～500℃，第三階段的煅燒溫度為850～900℃，第四階段的煅燒溫度不低于1000℃(一般采用1000℃～1300℃)，其中前三個階段的保溫時間不得低于30min(一般采用30～120min)，第四階段的保溫時間不得低于1h(一般采用1h～3h)，各階段的升溫速率不得高于10℃/min(一般采用2～10°c/min)。與普通煅燒相比，階梯式煅燒后的重晶石粉，其熱穩(wěn)定性和硬度可以提高5％～11％。

11、一種高性能防輻射混凝土的制備方法，具體包括以下步驟：

12、按照重量份數(shù)計：將200-400份水泥、100-200份礦物摻合料、15-25份纖維、細(xì)集料是粒徑為0.1-0.6mm的鉛鋅礦砂1200-1500份，粒徑為0.6-1.18mm的鉛鋅礦砂600-1000份和100-500份異形鋼丸加入攪拌機中，第一次攪拌混合，加入15-25份纖維進行第二次攪拌得到混合物；來保證纖維在混凝土中的均勻分布。這有助于充分發(fā)揮纖維的增強效果；再向混合物中加入140-180份水和10-20份聚羧酸高效減水劑，使其進入充分混合狀態(tài)，并第三次攪拌至均勻即得到高性能防輻射混凝土。

13、作為優(yōu)選的，所述第一次攪拌的時間為2-3min，第一次攪拌的時間為0.5-1min，第三次攪拌的時間為5-10min，攪拌速度皆為60rpm。優(yōu)選的，所述的鍍銅微絲鋼纖維的彈性模量為200gpa。

14、所述的鍍銅微絲鋼纖維性質(zhì)如表1所示。

15、表1

16、 長度(mm) 長徑比 密度(kg/m3) 熔點(℃) 抗拉強度(mpa) 彈性模量(gpa) 13 60 7850 1500 3100 200

17、所述的環(huán)氧樹脂，性質(zhì)如表2所示。

18、表2

19、

20、本發(fā)明的有益效果：

21、1、本發(fā)明的鍍銅微絲鋼纖維采用涂覆環(huán)氧樹脂處理，所涂覆的環(huán)氧樹脂的型號為jt-1030，具有粘結(jié)力強，耐沖擊、韌性，耐變性佳的特性，比起直接采用鍍銅微絲鋼纖維，可有效提高混凝土5％-10％的抗壓強度；

22、2、本發(fā)明的膠凝材料膠凝材料由水泥和礦物摻合料組成，礦物摻合料為粉煤灰和重晶石粉末按1：1-2制成，所制成的膠凝材料能夠有效提高混凝土的表觀密度和降低用水量，提高混凝土內(nèi)部結(jié)晶水的含量；

23、3、本發(fā)明的混凝土，通過特有的組分和比例，水140-180份，水泥200-400份，礦物摻合料100-200份，粒徑為0.1-0.6mm的鉛鋅礦砂1200-1500份，粒徑為0.6-1.18mm的鉛鋅礦砂600-1000份，聚羧酸高效減水劑10-20份，纖維30-50份，在保證混凝土的工作性能的同時，提高了混凝土的力學(xué)性能和表觀密度，提高了混凝土的整體抗輻射性能；

24、4、本發(fā)明通過粉煤灰與水泥在混凝土內(nèi)部形成膠結(jié)物質(zhì)，降低了混凝土的孔隙率，大大提升了混凝土的密實性，而通過膠凝物質(zhì)與鉛鋅礦砂相互粘結(jié)，組分之間相互組作用保證了混凝土的強度；