防辐射高性能混凝土材料研究

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1、武汉理工大学硕七学位论文摘要本文根据当今人防工程面临的挑战，针对我国大型地下人防工程建设需要，采用不同密度集料，掺入含硼防辐射添加剂，通过高性能化手段制备防辐射高性能混凝土，并对其物理力学性能、耐久性能、屏蔽效果及制备关键技术进行研究分析。通过对掺不同含硼添加剂水泥浆体凝结时间、抗压强度、结合水含量及碱度研究，并采用XRD和SEM测试手段分析了浆体微观结构，着重考察了硼元素的引入方式对水泥水化性能的影响。研究表明：硼砂、硼酐及硼玻璃粉对水泥浆体性能的影响存在很大差异，硼砂具有明显的缓凝作用；硼酐稍延缓了水泥的凝结时间，但严重影响了水泥

2、石的力学性能；而硼玻璃粉对水泥的凝结时间和力学性能均不存在不良影响。探其原因可能是：水泥水化时，硼砂和硼酐中存在的可溶性硼与钙离子形成致密的水化硼酸钙膜，覆盖在水泥颗粒表面，阻止了水泥颗粒与外部溶液的接触，使水泥水化反应无法正常进行。利用不同粗集料，掺入硼玻璃粉，通过配合比优化设计，制备了密度2750kg／m3的C50钢渣防辐射高性能混凝土、密度3200kg／m3的C60钢段碎石防辐射高性能混凝土及密度4300kg／m3的C70钢段防辐射高性能混凝土，并对其抗冻性、抗氯离子渗透性及碳化性等耐久性能进行了研究。通过TG．DSC、XRD及

3、高温热膨胀仪分析了水泥石和砂浆热分解过程、高温矿物组成变化和热膨胀性能，测试了不同温度后防辐射混凝土抗压强度。研究表明，高温受热后水泥石、防辐射混凝土抗压强度均随温度呈先增加后减少变化趋势，且在300℃达最大值；高于300℃，混凝土抗压强度急剧下降，温度高于500℃时，部分混凝土试件发生崩裂；经700℃高温后复掺矿粉、硅灰水泥石XRD图谱发生明显变化，钙矾石衍射峰消失，Ca(OH)2衍射峰明显减少，强度也明显降低，出现CaO衍射峰，其主要矿物组分为CaO、Ca(OH)2、C3S和p-C2S；从40℃升温至600℃过程中，复掺矿粉、硅灰

4、水泥石和砂浆线膨胀总体趋势大体一致，均呈先膨胀后收缩的变化趋势，但砂浆线膨胀情况更为复杂，且收缩值远小于水泥石，其主要原因是砂浆膨胀受集料与水泥石双重作用，集料的膨胀限制了水泥石的膨胀或收缩。利用高密度集料配制防辐射混凝土时宜设计较小的混凝土坍落度，避免拌合Ⅳ武汉理：r大学硕十学何论文物离析，搅拌宜采用二次投料的砂浆裹粗集料工艺，振捣时间相对普通混凝土短，加强养护有利于提高混凝土后期结合水含量，提高其屏蔽性能。本研究制各的含硼钢渣、钢段及钢段碎石防辐射混凝土对y射线及中子射线具有良好的屏蔽效果，对新形势下的我国大型地下人防工程建设具有

5、重要的理论意义和实用价值。关键词：防辐射混凝土；含硼添加剂；配合比设计；耐久性；屏蔽效果V武汉理工大学硕士学位论文AbstractConcretewhichcontainswater，cementandhiglldensityaggregates，iswidelyusedinbuildingconstructionsuchausnuclearpowerstationsandparticleacceleratorsinsteadofotherradiationshieldingmaterialsbecauseitisakindofche

6、ap，shapingeaSilyandhighcompressivestrengthcompositematerials．Themechanicalproperties，thermalstability,radiationshieldingeffectivenessandkeyconstructiontechniquesofradiationshieldingconcretespreparedwithdifferentaggregatesandboroncontainingadditiveswereinvestigatedinthis

7、paperadaptingnewsituationdemandsoflargeundergroundcivildefenseengineering．Throughstudythesettingtime，compressivestrength,thehydrationwatercontentandthePHvalueofcementpastewhichcontainsdifferentboroncontainingadditivesandthroughXRD，SEMmicroscopictestmethod，theinfluenceof

8、theintroducingwayofboronelementonthehydrationofcementwasemphticallystudied．TheresultsindicatethattheboraxCangr