[發明專利]一種具有耐輻照功能的集料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202010778095.5
• 申請日: 2020-08-05
• 公開（公告）號: CN111847939A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 曹銀;王玲;王振地;王蒙;姚燕
• 申請（專利權）人: 中國建筑材料科學研究總院有限公司
• 主分類號: C04B18/02
• 分類號: C04B18/02;C04B20/10
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 周淑歌

本發明提供一種具有耐輻照功能的集料及其制備方法和應用。所述集料包括硼工業廢渣再生集料和包覆在其表面的水泥基殼層；所述硼工業廢渣再生集料包括如下重量百分數的原料：硼泥42?50％、頁巖27?35％、偏高嶺土22?30％和助熔劑1?5％；所述水泥基殼層包括如下重量百分數的原料：水泥46?50％、粉煤灰10?13％、硅灰4.2?5.1％、水25.6?30.7％、減水劑1.0?1.6％和膨脹劑3.9?5.2％。采用水泥基材料對硼工業廢渣再生集料進行表面改性，能夠優化集料的表面結構與性能，降低孔隙率和吸水率，提高密實度，進一步增強其力學性能、耐久性和耐輻照能力。

技術領域

本發明涉及固廢利用及防輻射材料領域，具體涉及一種具有耐輻照功能的集料及其制備方法和應用。

背景技術

目前，制備高耐中子輻照混凝土時，我國廣泛采取高密度天然礦石集料(赤鐵礦、褐鐵礦、重晶石等)做粗細集料，通過非彈性散射，將快中子慢化為慢中子；添加含硼物質(如硼砂、碳化硼等)作為中子吸收劑。然而，由于天然高密度集料的體積密度遠大于水泥漿體，在混凝土振搗施工中易沉降離析，施工可操作性差；并且這些密度較大，且具有防輻射特性的天然礦石儲量有限，無法滿足日益增長的工程需求，不宜大量使用。作為中子吸收劑的含硼物質一方面價格昂貴，另一方面加入后會會延遲水泥的水化，引起緩凝甚至不凝現象。

硼工業廢渣又稱“硼泥”，是硼鎂礦生產硼砂過程中產生的廢渣，呈堿性，主要成分為MgO、SiO₂、以及一定量的B₂O₃(2-8％)；我國硼礦資料主要分布在遼寧地區，每生產1t硼砂，產生5t硼泥；目前待處理硼泥達1000萬t，且每年以100萬t增長。硼泥的大量堆積，會造成嚴重的水土污染，嚴重影響周邊生命健康安全。

因此，如何在制備性能優良的高耐中子輻照混凝土時有效利用硼泥是一項值得研究的課題。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有技術中由于制備耐輻照混凝土時所用集料密度過大，導致混凝土勻質性不良進而使得混凝土存在屏蔽薄弱區域的缺陷，從而提供一種具有耐輻照功能的集料。

本發明還提供一種具有耐輻照功能的集料的制備方法。

為此,本發明提供一種具有耐輻照功能的集料，包括硼工業廢渣再生集料和包覆在其表面的水泥基殼層；

所述硼工業廢渣再生集料包括如下重量百分數的原料：硼泥42-50％、頁巖27-35％、偏高嶺土22-30％和助熔劑1-5％；

所述水泥基殼層包括如下重量百分數的原料：水泥46-50％、粉煤灰10-13％、硅灰4.2-5.1％、水25.6-30.7％、減水劑1.0-1.6％和膨脹劑3.9-5.2％。

進一步地，所述水泥基殼層的厚度為0.5-1.2mm。

進一步地，所述硼泥中B₂O₃的質量分數≥5％，含水率≤4％，由硼鎂礦生產硼砂過程中產生的廢渣經風干后制得。

進一步地，所述頁巖為鈣質頁巖，由頁巖礦山開采破碎后得到，頁巖中CaO的質量分數≥15％，燒失量≤12％，粒徑≤5mm；所述偏高嶺土的比表面積≥10000m²/kg，SiO₂的質量分數≥50％，Al₂O₃的質量分數≥35％；所述減水劑為聚羧酸型減水劑；所述膨脹劑為硫鋁酸鈣類膨脹劑、氧化鈣類膨脹劑以及硫鋁酸鈣和氧化鈣復合型膨脹劑中的一種或幾種。

進一步地，所述助熔劑為硼類助熔劑。

本發明還提供一種具有耐輻照功能的集料的制備方法，包括以下步驟：

1)將硼泥、頁巖、偏高嶺土和助熔劑混合、粉磨，然后進行造粒；