防辐射混凝土的研究进展

防辐射混凝土的研究进展

刘奎生，段劲松，刘震国

［摘 要］针对防辐射混凝土的研究现状，对防辐射混凝土的制备技术包括水泥选择、骨料选取、掺合料和外加剂的应用情况，以及配合比设计做了大量查阅和介绍，并提出了防辐射混凝土需要解决的问题，最终给出防辐射混凝土未来的发展研究方向。

［关键词］防辐射混凝土；制备技术；研究现状；发展趋势

0 引言

随着社会的发展，人们需要应用越来越多的核技术，其在医疗、军事、核电站等科研领域应用极广。核技术在为人类带来方便的同时，也带来了居大的危害，如核辐射，辐射可以导致癌症、白血病、恶性肿瘤、不孕症以及流产等，还可导致动植物基因突变等^[1]。在核技术应用过程中，会产生许多有害射线：α射线，人体皮肤就可以屏蔽；β 射线，薄木片或者铝片就能屏
蔽^[2]；γ射线和 X 射线穿透能力较强（由混凝土对射线的吸收公式 I = 10e^-σpx 可知，对相同的 X 射线、γ射线，即 σ不变时，当混凝土厚度 x 一定时，混凝土对射线的吸收能力随表观密度 ρ的增加而增强；当混凝土的表观密度 ρ一定时，混凝土对射线的吸收能力随混凝土的厚度 x 增大而变强。因此，为了屏蔽 X 射线和 γ射线，就需要混凝土具有更高的表观密度或者更大的厚度）；中子射线不带电，穿透能力最强，对细胞和人体的伤害远远高于其他射线，中子射线按能量可划分为快速中子、中速中子以及慢速中子，实际生活或工程中，最常见的是快中子，快中子和物质作用时，造成伤害的过程是快中子散射、减速，慢中子释放出 γ射线^[3]，理论上可通过与重原子核碰撞实现对快中子的减速^[4]，中速中子和慢速中子需要轻元素来进行有效屏蔽，比如氢原子、硼原子以及含有氢原子的水等，这些原子被称为“中子吸收剂”^[5]。

目前，水泥混凝土作为应用最广泛、且相对来说最经济的屏蔽射线的材料，已经大量用于有关核技术的建筑中。本文根据辐射防护类型以及防护要求，综合国内外的研究对防辐射混凝土的制备技术，包括水泥用料的选择、骨料的选取、掺合料的种类、外加剂的使用以及配合比设计等进行综述。根据防辐射混凝土现有研究中存在的问题，提出防辐射混凝土未来的研究方向。

1 防辐射混凝土

防辐射混凝土的定义就是可以屏蔽 γ射线、X 射线和中子射线的容重很大的混凝土。防辐射混凝土的胶凝材料大多选取水化热低的水泥，其中包括高铝水泥、钡水泥、锶水泥、镁质水泥等特种水泥。用重晶石、磁铁矿、铅尾矿、钢渣等作骨料，加入含氢、硼、镉、锂等元素，来减弱中子流穿透。因为防辐射混凝土的种种优良性能，常用作铅、钢、锌等防辐射材料的代替品，用于屏蔽 X 射线、γ射线和中子辐射作用。对于 X 射线和 γ射线若采用铅、钢、铁、锌等密度大的材料，虽然防护效果较好，但经济成本太高。中子射线的屏蔽，重元素是不可或缺的，轻元素也起着很大作用，最轻的元素是氢元素，故在防辐射混凝土中加入氢元素可以产生良好的防护效果。防辐射混凝土用特定的胶凝材料和重骨料配制而成，含有轻元素和重元素，表观密度大且结合水含量多^[6]，是一种较好的屏蔽射线材料。

2 防辐射混凝土的制备技术

防辐射混凝土与普通混凝土的区别在于不仅具有普通混凝土的各项性能，还具备防射线的能力，本节通过对国内外防辐射混凝土的制备技术进行综述，来说明防辐射混凝土原材料的选择和配合比设计。

2.1 水泥的选择

防辐射混凝土原则上需选用水化热相对低、表观密度相对较大、结晶水的含量较多的水泥。选用低水化热水泥是因为防辐射混凝土一般是大体积混凝土，水化热高，为了避免混凝土开裂，避免选用高标水泥，因为过细水泥水化速度快，收缩大，容易开裂，所以一般选用 32.5MPa 到 42.5MPa 之间的水泥。

水泥水化后的水化产物含有一定量的化学结合水，结合水的含量越高，越能屏蔽中子射线。叶栋等^[7] 通过对不同种水泥水化后的结合水含量试验，认为特种水泥，包括石膏矾土水泥、矾土水泥、镁质水泥等的结合水量百分比高于硅酸盐水泥，结合水的含量百分比最高的是镁质水泥，其达到硅酸盐水泥的两倍，对中子射线屏蔽的能力更强。M. Dominika 等^[8] 通过研究发现，水泥中掺入 Sr、Ba 或 Zr 元素可提高混凝土屏蔽 γ 射线的性能。M. Kinno 等^[9] 通过研究水泥品种对辐射屏蔽能力的影响，认为掺高铝水泥、白水泥等材料的混凝土对中子射线能够有效屏蔽。

2.2 骨料的选择

骨料在混凝土中起骨架和填充作用，在防辐射混凝土中对其屏蔽性能还起着决定性的作用。对于骨料的选择，不仅需要满足强度以及质量要求，还需要有特定成分的加入来加强混凝土的屏蔽性能，一般加入含氢元素、硼元素的骨料等，比如赤铁矿、硼镁石、褐铁矿、重晶石、硼铁矿、磁铁矿、钢骨料、钛铁矿等^[10]。

王萍等^[11] 通过对粗骨料和细骨料进行试验，用磁铁矿碎石和褐铁矿砂配制出表观密度为 3670kg/m³、强度为 51.8MPa、结晶水含量≥4% 的防辐射混凝土，且该混凝土中含有大量磁铁矿石，导热性好，辐射产生的热量扩散快，混凝土在循环热效应的工作条件下表现出良好的热学性能。刘华良等^[12] 通过采用回收的阴极射线管漏斗玻璃代替混凝土中的磁铁矿砂，其质量置换率分别为 0、20%、40% 和 60%，研究防辐射混凝土的力学性能和 γ射线辐射屏蔽效果，研究结果表明含 20%～40% 细漏斗玻璃骨料混凝土具有良好的屏蔽性能。陈振富等^[13] 按 0%、20%、40%、60%、80%、100% 的比例用铅锌尾矿砂来替代普通河砂，制备了铅锌尾矿砂防辐射混凝土，对其进行 γ 射线屏蔽性能测试，并与普通混凝土的性能进行对比，结果表明：随着替代率增加，γ射线吸收系数逐渐增大，屏蔽效果越好。

含重晶石防辐射混凝土的表观密度大，屏蔽能力强，故用常采用重晶石制备防辐射混凝土。国内对重晶石作为骨料制备防辐射混凝土开展了大量的研究工作。梁国强等^[14] 通过选用生产地为陕西的重晶石和重晶砂，以及用部分河砂代替重晶砂，按一定配合比制备出防辐射混凝土，并对其进行各项试验。李政统
等^[15] 采用贵州生产的重晶石破碎成连续级配的粗、细骨料，以及重晶石粉、42.5 级水泥、掺合料和外加剂制备防辐射混凝土，研究发现混凝土采用掺 15% 粉煤灰替代部分水泥得到的防辐射混凝土各项性能较佳。王杰之等^[16] 在北大医院施工中，用重晶石作为粗骨料和细骨料，其中掺入铁矿砂，制备出表观密度为 3550kg/m³ 的防辐射混凝土，满足医院对防辐射混凝土性能的各项要求。高育欣等^[17] 通过试验用水泥做胶凝材料，重晶石和重晶砂做骨料，添加外加剂，配制出了表观密度大于 3600kg/m³、力学性能满足设计要求的防辐射混凝土。

随着工业发展，废渣的排放量在增加，废渣的堆积对环境造成严重污染，废渣需要经济成本来解决，如果能够充分利用废渣制备防辐射混凝土，不仅节约资源，还可以改善环境，一举两得。国外对工业废渣作为骨料制备防辐射混凝土研究较多。M. Maslehuddin 等^[18] 研究了电弧炉渣骨料和钢丸骨料制备的混凝土的辐射屏蔽性能。结果表明，50% 电弧炉渣骨料和 50% 钢丸骨料混合后的混凝土满足防辐射混凝土表观密度和防辐射要求。M. Papachristoforou 等^[19] 通过试验研究了电弧炉渣骨料对混凝土力学性能和 γ射线屏蔽性能的影响，采用电弧炉渣和石灰石碎石作为骨料，并在加入了不同几何形状的钢纤维制备防辐射混凝土，测量了混凝土的单位重量、超声脉冲速度、抗压强度、抗拉强度、屏蔽性能和韧性，并与常规混凝土的性能进行了对比，研究发现与传统的石灰石骨料混凝土相比，使用电弧炉渣骨料制备的防辐射混凝土表观密度更高，强度更高，屏蔽性能优异，且混凝土和易性好。J. Baalamurugan 等^[20] 将感应炉钢渣作为粗骨料部分替代传统粗骨料制备防辐射混凝土，浇筑尺寸为 (150×150×50)mm³ 的混凝土砌块，探究了混凝土的表观密度、抗压强度、线性衰减系数、伽马衰减系数和半值层的影响，研究结果表明，相比于普通混凝土，当掺加 50% 钢渣骨料时，防辐射混凝土的表观密度和抗压强度均明显提高，线性衰减系数和伽马衰减系数也均显著提高，对混凝土的半值层值也有积极影响，说明用钢渣作为粗骨料部分替代传统骨料制备的防辐射混凝土具有较好的屏蔽效果。M. ?ullu 等^[21] 采用铅矿废弃物作为骨料制备防辐射混凝土，并研究了混凝土的抗压强度与辐射屏蔽性能。研究发现矿山铅矿废弃物随其在混凝土中骨料比例的增加而使混凝土的抗压强度提高；在辐射吸收能力评价中，铅矿骨料对辐射的吸收不如重晶石骨料，但其吸收比仍高于石灰石骨料；与重晶石骨料混凝土相比，铅矿山废弃物的辐射吸收能力相对较低的原因可能是使用过的铅矿山废弃物中的铅含量较低，也可能是其结构不均匀，建议今后的辐射吸收能力研究应采用含 12% 以上的铅矿骨料进行。M. Alwaeli^[22] 研究了含氧化锌渣和氧化锌渣颗粒的混合物作为细骨料取代天然砂制备防辐射混凝土，研究氧化锌渣废料对 γ 辐射屏蔽和混凝土抗压强度性能的影响，并与常规混凝土的抗压强度和辐射屏蔽性能进行比较，结果表明，与普通混凝土相比，含氧化锌渣和氧化锌渣颗粒混合物的混凝土具有更高的抗压强度和更高效的辐射屏蔽性能，氧化锌渣废料可以完全替代混凝土中的天然砂。N.M. Azreen 等^[23] 以含不同惰性材料（硅砂、铅玻璃）的钢纤维增强超高性能混凝土作为研究对象，对其力学性能和辐射吸收能力进行了试验，由于所涉及材料的丰富性和成本效益，认为使用硅砂的超高性能混凝土建造核设施是可行的。B. Aygün 等^[24] 研究采用四种新开发的铬矿石作为骨料制备新型重质混凝土，通过研究对中子和伽玛的屏蔽效应评价了混凝土的伽马射线屏蔽性能、质量衰减系数、半值层和有效原子数，将所得结果与石蜡、普通混凝土及部分重质混凝土进行了比较，理论和试验计算表明，所有制备的铬矿石混凝土比参考样品能够吸收高速率的伽马和中子辐射。

2.3 掺合料的选择

掺合料一般是指矿渣、粉煤灰、硅灰、火山灰、石灰石粉、稻壳灰等能够代替水泥做胶凝材料的物质，能够改善混凝土各项性能，调节混凝土强度等级，在混凝土拌合时掺入的粉状矿物质。掺合料按是否参与化学反应可分为活性掺合料和非活性掺合料。

活性掺合料自身硬化速度慢，与石灰、消石灰等加水拌合后，凝结硬化产生强度。常用的活性矿物掺合料有粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、火山灰、硅灰等。李平
等^[25] 在研究防辐射混凝土掺合料时，为了使医院达到防止射线穿透的能力，采用由矿渣微粉和粉煤灰组成的大掺量掺合料制备防辐射混凝土，试验结果表明，添加掺料后的混凝土中水泥水化热显著降低，可以有效控制混凝土内外温差，避免裂缝出现，且该混凝土可有效屏蔽射线。K. Singh 等^[26] 在保持水灰比不变的情况下，改变粉煤灰掺量 0%、20%、30%、40%、50% 和 60%，且混凝土中添加了铅，制备了铅—粉煤灰防辐射混凝土，在 662keV、1173keV 和 1332keV 辐射能量下，测量了用于辐射屏蔽设计的不同γ辐射相互作用参数、γ辐射源辐照率和不同γ射线能量下混凝土的 γ 射线屏蔽性能，并将所得结果与普通粉煤灰混凝土进行了比较，结果表明在相同的粉煤灰替代水泥百分比下，铅—粉煤灰混凝土对 γ 射线的屏蔽能力优于普通粉煤灰混凝土。S.S. Amritphale 等^[27] 用赤泥和水泥做胶凝材料，与 Ba(OH)₂ 和分散剂经高温、高压处理制备出新型防 γ 射线材料，发现赤泥屏蔽材料对 γ射线的屏蔽效果较好。K. Sakr^[28] 以硅灰和稻壳灰部分替代水泥、钛铁矿和重晶石作为重骨料制备防辐射混凝土，且以砾石作为骨料制备的混凝土做参考样，研究了不同混凝土的物理力学性能、屏蔽性能和耐久性，结果表明：掺量为 15% 硅灰的钛铁矿混凝土表观密度最高，抗压、拉伸、弯曲和粘结强度等各项性能较好；掺硅灰和稻壳灰对混凝土γ衰减系数均无显著影响，掺入稻壳灰的混凝土力学和物理性能高于不掺入任何掺合料的混凝土，但低于掺入硅灰的混凝土。N.A. El-Faramawy 等^[29] 对由纯硅酸盐水泥硬化浆体和含 5% 硅灰复合胶凝材料硬化浆体制成的试样进行了蒸压处理，得到了不同蒸压阶段的总线性衰减系数、平均自由路径和不同厚度下的半值厚度等衰减参数，结果表明，纯硅酸盐水泥试样蒸压 12h、13.8cm 厚度和含 5% 硅灰复合胶凝材料试样蒸压 6h、12.9cm 厚度的衰减效果与铅板蒸压 3cm 厚度的衰减效果相同。

非活性矿物掺合料是指掺入水泥中主要起填充作用，不发生反应的掺合料。常用的非活性掺合料有石灰石、磨细石英砂等。伍崇明等^[30] 在防辐射混凝土中掺加含硼材料，如碳化硼能够很大程度提高混凝土屏蔽中子射线的能力，只要在混凝土中掺加 1% 的硼含量，就会使吸收热中子的强度提高 100 倍。王萍和王福川^[31] 在防辐射混凝土中掺用了含硼掺合料，进一步提高混凝土的屏蔽性能，可屏蔽中子，且不形成二次射线。在防辐射混凝土中掺入钢纤维、铅纤维等也能提高混凝土防辐射能力。A. Sharma 等^[32] 研究了含铅钢纤维的防辐射混凝土的力学性能和辐射屏蔽性能，添加铅钢纤维的混凝土的辐射屏蔽性能有显著提高，比普通混凝土高出 50%，且该混凝土具有优良的抗弯韧性、抗压强度和抗拉强度。M. Santhosh等^[33] 利用废旧塑料制成一种新型的用于屏蔽 γ和中子辐射的废聚合物混凝土掺合料，这些掺合料是通过同时掺入废铁聚合材料和来自铁工业的高密度细、粗骨料成分制成的。结果表明，废旧塑料和铁工业副产品可以用于制作混凝土掺合料，采用这些掺合料制备的防辐射混凝土具有可接受的抗压强度，并显著提高了混凝土对伽马和中子辐射的屏蔽能力。

2.4 外加剂的选择

外加剂在实际工程中应用范围较广，混凝土外加剂主要包括：减水剂、早强剂、缓凝剂、速凝剂、引气剂、防冻剂等^[34]。这些外加剂能够显著改善混凝土的各项性能，从而使混凝土能够更好地工作。防辐射混凝土工程一般是大体积混凝土，所以宜选用缓凝剂、减水剂、膨胀剂以及结晶水调节剂，其中缓凝剂是为了延长初凝时间，有足够的时间进行浇筑；减水剂是为了降低混凝土的单位用水量，降低水化热，减少收缩裂缝并提高和易性^[35]；膨胀剂是为了防止防辐射混凝土出现开裂，可以抵消混凝土收缩产生的拉应力；结晶水调节剂可调节结晶水的含量，结晶水中的氢元素可以屏蔽中子射线。权伟博等^[36] 通过在防辐射混凝土中加入缓凝减水剂，进行有效地保温措施，使混凝土内外温差得到了控制，降低了裂缝出现的概率。另外，掺入纤维素增稠剂使浇筑过程不出现离析和泌水。

3 配合比设计

防辐射混凝土的配合比不仅要满足普通混凝土的强度技术指标，还要满足屏蔽放射线的要求，比如表观密度要大、结晶水含量要高等。普通混凝土的表观密度为 1950～2800kg/m³，而防辐射混凝土的表观密度要求大于 3000kg/m³。为了设计出符合防辐射混凝土要求，满足其性能的混凝土，往往需要进行大量试验，得到大量数据才能选出最优配合比^[37]。

梁雪峰^[38] 采用重晶石粗细骨料与普通混凝土砂石复配，因密度等级要求不高，故普通砂与重晶石砂的比例为 6:4 时不仅表观密度达到要求，坍落度和可泵性也均良好，且符合工程造价的经济性。武龙辉^[39] 用大体积重晶石混凝土作为防辐射材料，在施工过程中，利用重晶石混凝土容重大特点，控制中心温度，保证了大体积重晶石混凝土的质量。李记恒^[40] 研究当水灰比为 0.29 和 0.27 时，添加碎卵石、铁矿、钢纤维和膨胀剂后，抗压强度满足设计要求，混凝土容重为 3490kg/m³，也满足防辐射混凝土的容重要求。赵青等^[41] 通过对玄武岩防辐射混凝土配合比设计研究，认为使用玄武岩掺入硼钙石粉，可以提高混凝土的防辐射性能，所制备的防辐射混凝土符合各项要求，且成本比用重晶石做骨料的成本减少 50%。王芳利等^[42] 认为配合比的设计使用应分两步研究，第一是混凝土的表观密度，以获取最大表观密度为目标，进行选材和配合比设计，同时要注意抗裂性能的优化，选取密度大、孔隙率小的配合比；然后是生产与施工结合起来，将设计的配合比与实际工程对比，从而选出最优配合比。佘子盈^[43] 通过对重晶石防辐射混凝土配合比进行设计，设计出了力学性能好、满足防辐射要求的最合适配合比，认为基准配合比对重晶石防辐射混凝土各方面要求均符合。

O.Lotfi-Omran等^[44] 研究了不同水灰比对重质磁铁矿混凝土力学性能和屏蔽性能的影响，研究评估的参数为抗压强度、抗拉强度、弹性模量、线性衰减系数、平均自由程、第十值层和半值层，且试验中采用不同能级的 Cs137 和 Co60 辐射源，研究发现随着水灰比的降低，重质磁铁矿混凝土的力学性能、屏蔽性能和微观结构均得到改善。A.M. El-Khayatt^[45] 通过试验计算研究发现灰硅比含量对质量衰减系数的影响较为明显，氢含量和混凝土密度对中子衰减起着最重要的作用。M.O. Azeez 等^[46] 对钢渣、钢弹等不同高密度粗骨料配制的重质混凝土的辐射屏蔽性能进行了试验研究。传统石灰石骨料也被用于控制混凝土的表观密度，用于部分替代高密度骨料制备重质混凝土。考虑普通粗骨料和高密度粗骨料的不同组合，在保持水泥掺量和水灰比不变的情况下，制备了 19 种重质混凝土，测试了其干密度、抗压强度等，并通过 γ射线强度测量了混凝土的核辐射响应，由于 SS100（100% 钢丸骨料）混凝土配合比单位重量最高，在所有配合比中表现出最佳的辐射屏蔽性能。K.S. Bhargav 等^[47] 配制了不同掺量碳化钨和碳化硼的混凝土配合比，研究了含碳化钨和碳化硼添加剂防辐射混凝土的屏蔽效果，结果表明，掺入改性组分显著提高防辐射混凝土的屏蔽效果，在混凝土中添加适量的碳化钨和碳化硼可能是一种可用于多种辐射防护应用的替代方案。

4 长期性能和耐久性能的研究

防辐射混凝土必须要研究的问题是在辐射条件下混凝土的组成、内部结构和性能的变化。李国刚^[48] 认为水泥石和防辐射混凝土经高温后，抗压强度随温度的升高先增加后减少，在 300℃ 时抗压强度达到最大。王晶等^{[49, 50]} 研究了用铁矿石和重晶石配制的防辐射混凝土的渗透性能、抗碳化性能、抗氯离子渗透性能、早期收缩性能和抗冻性能，研究发现抗渗性和抗碳化性由好到差依次为铁矿石防辐射混凝土、重晶石防辐射混凝土、普通骨料防辐射混凝土；抗冻性和抗渗性由好到差依次为铁矿石防辐射混凝土、石灰石防辐射混凝土、重晶石防辐射混凝土；对其力学性能研究，随着龄期的增长，混凝土的抗压强度均增长，长期强度石灰石防辐射混凝土最大，重晶石防辐射混凝土最低。董汇标等^[51] 研究混凝土收缩，研究表明：防辐射混凝土的 72 小时收缩值由大到小依次为铁矿石防辐射混凝土、普通骨料防辐射混凝土和重晶石防辐射混凝土。孙涛等^[52] 认为钢渣、钢锻单掺或复掺的防辐射混凝土，抗压强度以及质量损失率均随着冻融次数的增加而增大，顺序为钢渣最大，钢锻碎石次之，钢锻最小。

Vodák 等^[53] 根据不同辐照水平，研究了混凝土的强度、多孔结构和相组成的变化。混凝土在 γ射线的照射下，产生一系列化学反应，从水的辐射分解开始，直到方解石的形成，方解石的结晶减小了孔隙空间的大小，同时也减小了混凝土的强度。随着辐照剂量的增加，三种强度都显著降低。C. Basyigit 等^[54] 研究了冻融循环对混凝土辐射屏蔽性能的影响，分析了采用不同材料作为骨料的混凝土的线性衰减系数随冻融循环的变化，测量了五个不同冻融循环周期的线性衰减系数。结果发现，不同骨料制备的所有防辐射混凝土的线性衰减系数随冻融循环周期而衰减，线性衰减系数取决于材料的密度，而密度较高的材料对屏蔽 γ 射线效果更好；冻融循环可以降低混凝土的辐射屏蔽性能，虽然使用重晶石作为混凝土的骨料，在辐射屏蔽方面具有优势，但在冻融循环下也具有缺点。?. Demir 等^[55] 通过研究了石灰石、重晶石和菱晶石混凝土屏蔽层的高温对混凝土强度、伽马射线和中子衰减特性的影响。温度升高到 600℃，使这些屏蔽层的超声波脉冲速度和抗压强度值分别降低了 59% 和 62%，重晶石混凝土的 γ射线衰减系数增加了 9%，普通混凝土和菱铁矿混凝土衰减系数降低了 15%。在 300℃ 条件下，普通混凝土、重晶石混凝土和菱晶石混凝土的中子衰减系数分别降低了 21%、14% 和 26%。重晶石混凝土在 600℃ 时的损失高达 31%。A.L. Beaucour 等^[56] 研究了高温对电弧炉渣作粗骨料制备的防辐射混凝土性能的影响，电弧炉渣作为重级配粗骨料可以制备可持续防辐射混凝土，具有很好的经济效益和社会效益。研究中将电弧炉渣混凝土的热性能与重晶石骨料混凝土和普通混凝土性能进行比较，一方面，通过热重法和差示扫描量热法同时测定了三种防辐射混凝土在加热后的热稳定性；另一方面，研究了混凝土在加热过程中导热系数的演变、残余力学性能和潜在剥落的评估。采用立体显微镜和扫描电子显微镜研究在 450℃ 加热后防辐射混凝土的硬化浆体—骨料界面。研究发现电弧炉渣混凝土在升温时强度降低较小，这是因为硬化浆体与骨料之间的粘结强度较高，以及与重晶石骨料相比，电炉渣骨料具有更好的热性能。S.M.Raizal 等^[57] 研究了含石英砂和磁铁矿细骨料的防辐射混凝土高温辐照后的辐射屏蔽性能，研究发现两种防辐射混凝土的半值层和第十值层均增加了，这主要是由于出现了过多的剥落和开裂，且两种防辐射混凝土在暴露于 800℃ 的温度后，辐射屏蔽性能都有显著下降，但磁铁矿防辐射混凝土的辐射屏蔽效果略优于石英砂防辐射混凝土。

5 防辐射混凝土的研究方向与发展趋势

随着核技术的应用防辐射混凝土产生，防辐射混凝土在很多防护工程中得到广泛应用。目前国内外对防辐射混凝土的原材料选择、配合比设计、耐久性等方面做了一定的研究工作。但是防辐射混凝土的研究还不够系统深入，还有许多问题亟待解决：

（1）现有防辐射混凝土配合比设计仍然依据普通混凝土的配合比设计理论，须在深入掌握防辐射原材料自身性能以及原材料对防辐射混凝土性能的基础上，建立防辐射混凝土的配合比设计理论。

（2）防辐射混凝土微观结构研究极少，为了更系统全面地掌握防辐射混凝土的性能，必须对其微观特性进行深入研究。

（3）对长期射线辐射下混凝土内部温度升高，水化产物组成和结构的变化，揭示防辐射混凝土长期结构演变规律，提出防辐射混凝土耐久性的评价指标等方面还有待研究。

（4）制备防辐射混凝土时采用重骨料导致混凝土极易离析和泌水，研究新型骨料代替传统重骨料，获得更优质的防辐射混凝土。

（5）制备高强和高性能化的防辐射混凝土、功能化防辐射混凝土以及环境友好型防辐射混凝土。

6 结语

当今世界的发展，各种技术蓬勃发展，核技术作为一个国家综合实力的代表，在国际竞争中的作用越来越明显，而防辐射混凝土就是其中一个重要组成部分，是我们必须研究的一个课题。防辐射技术应用于军事、医疗、核电等重要领域中，我们需要对防辐射混凝土开展更深层次的研究工作，研究新型防辐射混凝土对推动我国核工业的发展具有重要意义。

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