[發明專利]一種摻雜稀土復合材料的防輻射混凝土

在審

• 申請號: 202110943535.2
• 申請日: 2021-08-17
• 公開（公告）號: CN113511867A
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發明（設計）人: 鄔波;郭建光;胡剛;劉坤;張騁宇;敖東
• 申請（專利權）人: 武漢源錦商品混凝土有限公司
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04;C04B24/28;C04B16/06;C08K3/22;C08K5/098;D01F1/10;D01F6/46;C04B111/34
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 徐瑛

本發明提供了一種摻雜稀土復合材料的防輻射混凝土，屬于防輻射混凝土領域。所述防輻射混凝土包括以下重量份的原料：水泥150～300份，細骨料600～900份，粗骨料1150～1600份，減水劑2～8份，改性聚丙烯纖維2～5份，防輻射材料40～60份，水150～180份；所述防輻射材料為稀土高分子復合材料；所述改性聚丙烯纖維中添加有碳化硼微粉。本發明的防輻射混凝土既能同時對X射線、γ射線和中子起到較好的防護作用，又能減少混凝土建筑廢棄后導致的重金屬對環境的污染；添加改性聚丙烯纖維既能提高混凝土的抗裂性能，又能進一步提高混凝土對中子的防護效果。

技術領域

本發明屬于混凝土技術領域，尤其涉及防輻射混凝土技術領域，具體涉及一種摻雜稀土復合物材料的防輻射混凝土。

背景技術

地球上存在諸多放射源會導致人體受到輻照影響，大體上可以分為天然輻射和人工輻射兩類，它們在一定程度上都會發射出具有放射性能的射線。為防止環境中的各種射線對人體傷害，在建造有輻射源建筑時，一般需設置防輻射材料以屏蔽各種射線，混凝土材料是目前使用最為廣泛的防輻射材料，主要用于教育、科研、醫療機構有輻射源建筑以及核反應堆內外殼防護。

傳統的防輻射混凝土一般是在骨料中加入重金屬，也有使用重晶石、鈣礬石作為骨料制備的混凝土。例如，專利申請CN108424017A中公開了一種防輻射混凝土，先制備防輻射活性骨料，再用防輻射活性骨料制備混凝土。該防輻射活性骨料含有較大量的鉛粉，高鐵磷鋁酸鹽水泥水化時將大量鉛粉粘接在一起形成防輻射活性骨料的內芯，高鐵磷鋁酸鹽水泥還能與防輻射活性骨料中添加的磷酸氫鋇反應生成鋁酸鋇鈣和磷鋁酸鋇鈣，能有效提高混凝土防輻射性能。專利申請CN108793894A中公開了一種重晶石防輻射混凝土，以重晶砂和重晶石作為重骨料，并在混凝土中添加含鉛玻璃，通過優化重骨料的配比和含鉛玻璃的粒徑，使混凝土的表觀密度達到3500kg/m³以上，從而提高防輻射性能。專利申請CN108484088A中公開了一種鈣礬石防輻射混凝土，包括以下重量份原料：10～20份水，30～50份高鐵磷鋁酸鹽水泥，30～65份細骨料，35～70份粗骨料，0.1～1份減水劑和2～5份纖維；所述粗、細骨料主要成分為鈣礬石。由于每摩爾鈣礬石中含有32摩爾結晶水，所以制備的混凝土能有效捕捉中子且不形成二次γ射線，對中子的屏蔽性能較高；骨料為水泥水化產物，與混凝土中水泥漿體相容性好，能有效防止混凝土離析，結構致密均勻，能阻止α、β、γ射線的穿透。

然而，無論是含鉛混凝土還是重晶石和鈣礬石混凝土，都會存在一些問題。鉛對低能X射線有高的反向散射性、不能承受高溫環境、硬度低、有毒、對40～88keV的射線存在吸收弱區，使用環境受到限制。重晶石對X射線和γ射線防護效果較好，對中子的防護效果很難達到要求。鈣礬石中雖然氫元素含量較高，能有效對中子輻射進行防護，但是對X射線和γ射線防護效果比較難達到要求。

發明內容

為了提高混凝土防輻射性能，使其既能對X射線、γ射線和中子同時起到較好的防護作用，又能在滿足混凝土力學性能的同時降低對環境的危害，本發明提供了一種摻雜稀土復合材料的防輻射混凝土，包括以下重量份的原料：水泥150～300份，細骨料600～900份，粗骨料1150～1600份，減水劑2～8份，改性聚丙烯纖維2～5份，防輻射材料40～60份，水150～180份；所述防輻射材料是以氧化釓、氫化丁腈橡膠、硬脂酸和氧化鑭為主要原料制成的稀土復合材料；所述改性聚丙烯纖維的制備方法如下：

(1)將碳化硼破碎成粒徑小于1.5μm的碳化硼微粉備用；

(2)將聚丙烯纖維加熱成熔融狀態后，加入步驟(1)中制備的碳化硼微粉，攪拌均勻，將熔融狀態的混合物噴絲制成直徑為0.8～1.5mm、長度為18～25mm的細絲，即得所述改性聚丙烯纖維；所述碳化硼微粉的添加量為所述改性聚丙烯纖維總質量的30～40％。

優選的，所述防輻射材料的制備方法如下：