本發(fā)明涉及水泥基建筑材料，尤其是涉及一種碳化鋼渣磷石膏輕集料防輻射超高性能混凝土及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、隨著核能技術(shù)的開發(fā)和利用，防輻射傷害引起更多關(guān)注，防輻射混凝土具有對射線和中子良好的屏蔽能力，制備過程中常常加入重金屬或高密度骨料，天然抗輻射材料的加入不但會提高混凝土生產(chǎn)成本，并且骨料常常容易在混凝土漿料中下沉，導(dǎo)致混凝土離析。
2、工業(yè)生產(chǎn)伴隨大量工業(yè)固廢的產(chǎn)生，鋼渣、粉煤灰、硅灰、礦粉、磷石膏等具有一定活性，可以被用作混凝土摻合料，然而，將其用于制備防輻射混凝土的研究甚少。
3、超高性能混凝土具有力學(xué)性能高、施工性能好等優(yōu)勢，常被用作特殊工程結(jié)構(gòu)，普通防輻射混凝土強(qiáng)度等級通常不高于c70，其高性能化尚待開發(fā)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種碳化鋼渣磷石膏輕集料防輻射超高性能混凝土，具體的，本發(fā)明以水泥作為主要膠凝材料，添加復(fù)合摻合料，利用鋼渣和磷石膏制備具有核殼結(jié)構(gòu)的輕集料，并配合鍍銅鋼纖維，制備得到流動性好、力學(xué)性能高、收縮率低，防中子輻射能力強(qiáng)的防輻射超高性能混凝土。
2、具體的，本發(fā)明碳化鋼渣磷石膏輕集料防輻射超高性能混凝土，由以下重量份原料組成：水泥400-500份，偏高嶺土10-50份，硅灰50-100份，粉煤灰50-100份，銅渣微粉5-50份，碳化鋼渣磷石膏輕集料400-450份，鍍銅鋼纖維180-250份，粗砂300-700份，中砂260-400份，減水劑20-35份，水160-180份。
3、本發(fā)明添加偏高嶺土和銅渣微粉，偏高嶺土富含非晶態(tài)s?i?o2和a?l?2o3，是一種具有高火山灰性質(zhì)的摻合物，這些非晶態(tài)分子能夠有效地填充砂漿的內(nèi)部孔隙，并促進(jìn)后續(xù)的水化，從而提高強(qiáng)度，偏高嶺土作為輔助添加劑，同時可以提高混凝土的流變性、力學(xué)和耐久性；銅渣中含有大量氧化鈣，其遇水生成氫氧化鈣，可與偏高嶺土生成更多鈣礬石，鈣礬石含有32個結(jié)晶水，且偏高嶺土還可鍵合該結(jié)晶水使其更加穩(wěn)定，從而有利于防中子輻射。
4、優(yōu)選的，所述碳化鋼渣磷石膏輕集料制備工藝為：
5、a.將磷石膏40-70份、水泥8-12份、礦粉2-5份、鋁灰1-2份、硼酸鈣0.1-0.2份混合均勻，得球核混合料，將鋼渣粉35-45份、硅灰2-5份、水泥8-10份、硅酸鈉3-5份混合，得球殼混合料，
6、b.將球核混合料加入圓盤造粒機(jī)，按0.2-0.25水膠比噴水造粒，得1-2.36mm球核，加入球殼混合料，按0.25-0.27水膠比繼續(xù)噴水造粒，得2.5-4.75mm球坯，
7、c.將球坯自然養(yǎng)護(hù)、碳化養(yǎng)護(hù)、標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，即得。
8、本發(fā)明采用磷石膏、水泥、礦粉、鋁灰、硼酸鈣作為球核原料，采用鋼渣粉、硅灰、水泥、硅酸鈉作為球殼原料，大量理由工業(yè)廢棄物，磷石膏和硅酸鈉同樣具有激發(fā)特性，提高輕集料力學(xué)性能，碳化養(yǎng)護(hù)可消除鋼渣不穩(wěn)定性，優(yōu)化輕集料孔隙結(jié)構(gòu)；并且，磷石膏結(jié)晶水含量高，且含有少量重金屬元素，對中子射線具有屏蔽作用，鋁灰和硼酸鈣的添加可調(diào)節(jié)球殼原料水化產(chǎn)物，有助于協(xié)同磷石膏、水泥和礦粉對球核力學(xué)性能和抗輻射效果進(jìn)行提升，輕集料具有儲水釋水作用，且成球形，可有效改善漿體流動性，發(fā)揮內(nèi)養(yǎng)護(hù)性能，且有利于防輻射效果的提升。
9、優(yōu)選的，所述水泥為強(qiáng)度等級52.5級以上的普通硅酸鹽水泥。
10、優(yōu)選的，所述偏高嶺土比表面積不小于600m2/kg。
11、優(yōu)選的，所述硅灰中s?i?o2的含量為90wt％以上。
12、優(yōu)選的，所述粉煤灰28d活性指數(shù)≥100％。
13、優(yōu)選的，所述銅渣微粉比表面積為650-800m2/kg之間。
14、優(yōu)選的，所述粗砂粒徑為1.18-2.36mm。
15、優(yōu)選的，所述中砂粒徑為0.6-1.18mm。
16、優(yōu)選的，所述減水劑為聚羧酸高性能減水劑，減水率≥35％。
17、優(yōu)選的，所述磷石膏中caso4·2h2o含量≥80％，s?io2含量≥15％。
18、優(yōu)選的，所述鋼渣粉中γ-c2s含量≥82％，燒失量≤2.2％，粒徑為50-200μm。
19、優(yōu)選的，步驟c中自然養(yǎng)護(hù)時間為24-48h。
20、優(yōu)選的，步驟c碳化養(yǎng)護(hù)過程中co2壓力≥0.4mpa，養(yǎng)護(hù)時間為15-20h。
21、優(yōu)選的，步驟c標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)至28d。
22、優(yōu)選的，碳化鋼渣磷石膏輕集料飽和吸水率≤9％。
23、本發(fā)明還涉及上述碳化鋼渣磷石膏輕集料防輻射超高性能混凝土的制備方法，具體的，包括如下步驟：
24、1)按重量份稱取各原料，
25、2)將碳化鋼渣磷石膏輕集料和適量水加入攪拌機(jī)進(jìn)行預(yù)濕，
26、3)向攪拌機(jī)加入水泥、偏高嶺土、硅灰、粉煤灰、銅渣微粉，混合均勻，加入粗砂、中砂、鍍銅鋼纖維，混合均勻，
27、4)將減水劑加入剩余水中，混合均勻，得外加劑溶液，
28、5)將外加劑溶液加入攪拌機(jī)，混合均勻，得漿料，
29、6)將漿料振搗成型、養(yǎng)護(hù)后拆模、養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期，即得。
30、優(yōu)選的，步驟6)中養(yǎng)護(hù)1d后拆模。
31、優(yōu)選的，步驟6)中規(guī)定齡期為28d。
32、本發(fā)明具有以下技術(shù)優(yōu)勢：
33、1.本發(fā)明采用大量工業(yè)固廢作為膠凝材料和輕集料制備原料，實(shí)現(xiàn)降本利廢，
34、2.本發(fā)明碳化鋼渣磷石膏輕集料具有良好的內(nèi)養(yǎng)護(hù)和防輻射增強(qiáng)效果，
35、3.本發(fā)明混凝土具有流動性好、力學(xué)性能高、收縮率低，防中子輻射能力強(qiáng)的優(yōu)勢，屬于超高性能混凝土。
1.一種碳化鋼渣磷石膏輕集料防輻射超高性能混凝土，其特征在于，由以下重量份原料組成：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述碳化鋼渣磷石膏輕集料防輻射超高性能混凝土，其特征在于，所述水泥為強(qiáng)度等級52.5級以上的普通硅酸鹽水泥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述碳化鋼渣磷石膏輕集料防輻射超高性能混凝土，其特征在于，所述偏高嶺土比表面積不小于600m2/kg，所述硅灰中sio2的含量為90wt％以上，所述粉煤灰28d活性指數(shù)≥100％，所述銅渣微粉比表面積為650-800m2/kg之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述碳化鋼渣磷石膏輕集料防輻射超高性能混凝土，其特征在于，所述粗砂粒徑為1.18-2.36mm，所述中砂粒徑為0.6-1.18mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述碳化鋼渣磷石膏輕集料防輻射超高性能混凝土，其特征在于，所述減水劑為聚羧酸高性能減水劑，減水率≥35％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述碳化鋼渣磷石膏輕集料防輻射超高性能混凝土，其特征在于，所述磷石膏中caso4·2h2o含量≥80％，sio2含量≥15％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述碳化鋼渣磷石膏輕集料防輻射超高性能混凝土，其特征在于，所述鋼渣粉中γ-c2s含量≥82％，燒失量≤2.2％，粒徑為50-200μm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述碳化鋼渣磷石膏輕集料防輻射超高性能混凝土，其特征在于，步驟c中自然養(yǎng)護(hù)時間為24-48h，碳化養(yǎng)護(hù)過程中co2壓力≥0.4mpa，養(yǎng)護(hù)時間為15-20h，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)至28d。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述碳化鋼渣磷石膏輕集料防輻射超高性能混凝土，其特征在于，碳化鋼渣磷石膏輕集料飽和吸水率≤9％。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述碳化鋼渣磷石膏輕集料防輻射超高性能混凝土的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：