橄榄岩防辐射混凝土的试验研究

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1、锨材料2014年第13期(45)卷文章编号：1001—9731(2014)13—13108—03橄榄岩防辐射混凝土的试验研究王进君，李国锋，孟德川(大连理工大学电气工程学院，辽宁大连116024)摘要：在辐射屏蔽混凝土中氢元素含量对于中子可结冰水；游离水，也称自由水。随着水合反应的进屏蔽具有重要作用，水中含有较大比例的氢元素，因此行，水与水泥反应产生化学结合，并随着反应的进行，材料中的结晶水含量在辐射屏蔽混凝土制造中是一个化学结合水增加。化学反应使水分固定在混凝土中而关键因素。以富含结晶水(质量分数m>6

2、)的橄榄不会被蒸发，但吸附水、毛细孑L水和游离水，在高温条岩为混凝土的粗、细集料，完成了混凝土配合比试验，件下会大部分失去_6]。因此辐射屏蔽用混凝土中的结配制了C3o等级的防辐射混凝土。中子和7射线屏蔽晶水含量直接影响其中子屏蔽性能。试验结果表明，同普通混凝土相比，橄榄岩混凝土中子目前用于制备辐射混凝土的常用材料为磁铁矿辐射屏蔽性能明显增强，7射线屏蔽性能也比较优异。石、褐铁矿石或重晶石，结晶水含量一般低于4口j。关键词：防辐射；混凝土；橄榄岩；中子；射线本文采用结晶水含量高的橄榄岩作为辐射屏蔽混凝土中

3、图分类号：TU528．35文献标识码：A的粗、细集料，由于富含结晶水的橄榄岩石材料的水分DOI：10．3969／i．issn．1001-9731．2014．13．023和水化产物凝胶含氢量较高，能较好地慢化和吸收中子，从这一方面来说，其是一种较理想的材料，达到提1引言高混凝土屏蔽性能的目的。辐射屏蔽用混凝土除了应满足一般工程技术要求2实验之外，在设计中还要重点考虑对7射线和中子的屏蔽。目前国内外辐射屏蔽用混凝土技术主要有两种[1]：2．1原材料的选择(1)采用磁铁矿石、褐铁矿石或重晶石作为粗、细集水泥，大

4、连小野田水泥有限公司生产的复合硅酸料，同时引入充分数量的结晶水和含硼、锂等轻元素的盐水泥(P·C32．5)。化合物及其掺和料[3；(2)应用高性能混凝土技术，掺集料，选用辽宁某地生产的橄榄岩，差热分析曲线加矿物掺合料，降低混凝土水灰比，减少混凝土收缩如图1所示，其成分及水分含量如表1所示。率，提高混凝土抗开裂能力和其密实性。密度高的粗、细集料可以屏蔽7射线，但是与混凝土其它组分之间的密度差较大，造成新拌防辐射混凝土的和易性能较差，硬化防辐射混凝土的密度均一性得不到有效保证。含轻元素的化合物能有效捕捉中子且

5、不形成二次7射线，射线屏蔽作用较好，特别是针对中子射线，要求含有氢原子的材料，尤其含有氢原子的Temperature了-，℃水则具有较强的防护能力E4-s~。而水在混凝土中所存图1橄榄岩集料的TGA曲线在的形式主要有以下几种：结晶水，是材料及水泥水化Fig1TGAcurveofperidotiteaggregate产物晶体中所含的水，也称为化学结合水；吸附水，也称凝胶水；毛细孔水，存在于混凝土毛细孔中的水，为表1橄榄岩集料成分及水分含量Table1Compositionandmoisturecontent

6、ofperidotiteaggregates*基金项目：国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目(2011AA060102)收到初稿日期：2013-10一I5收到修改稿日期：2014—02—13通讯作者：李国锋，E—mail：gflidlut@foxmaiI．COrn作者简介：王进君(1981一)，男，辽宁大连人，工学博士，师承李国锋教授，从事电磁辐射及核辐射屏蔽材料研究。王进君等：橄榄岩防辐射混凝土的试验研究粗集料采用5～25mm橄榄岩石，含泥量<1，2．2橄榄岩混凝土配合比设计针片状颗粒含量<4．

7、8，级配等级符合建材行业标准依据建材行业标准JGJ55—2000普通混凝土配JGJ52—2006~要求。合比设计规程，经设计计算及实验，给出了C30强度等细集料为橄榄岩砂，细度模数2．8，含泥量<1，级的橄榄岩混凝土配比数据，如表2所示。符合建材行业标准JGJ52—2006要求。表2C30强度等级橄榄岩混凝土配合比Table2MixtureratioofC3ostrengthgradeperidotiteconcrete坍落度粘聚性抗压强度／MPa标准养护(2O土2)℃52322458O1123／ram保

8、水性7d28d表观密]f~．／kg·1TI一。分&／kg一一一一一2O良好33．536．424502．3混凝土的中子、7射线屏蔽性能实验上。放射源摆放平台、测试体及仪表测量平台底部处为了检验混凝土的辐射屏蔽性能，利用放射源经于同水平一平面，放射源与仪表灵敏区标示点连线垂屏蔽混凝土屏蔽后通过测量剂量率值衰减的方法对其直于测试体。布置图(俯视)如图2所示。进行了屏蔽性能测试。2．3．1实验样品按照优化的混凝土配合比制成混凝土样块，