防辐射混凝土配合比设计

发布于：2022-11-16 10:14:16 来自：建筑结构/混凝土结构 [复制转发]

摘要：在建筑结构中采用防辐射混凝土，能够起到对射线进行防护的功能。当前随着防辐射混凝土的应用日益广泛，在原料以及配合比性能工艺参数的研究上已经进行了大量的论证，提出了使用沉降系数作为抗利息防辐射混凝土进行评价指标的重要观点。经过研究表明，防辐射混凝土密度大，水化热较低。在表观密度上，能够满足施工要求，而且采用联系及配的方式对粗细骨料进行调整。在表面密度和骨料的表观上，通过合理的设计，能够实现最佳的材料功能体现。针对防辐射混凝土进行论证，能够在实际应用中帮助施工方案得到科学落实，同时增强混凝土的防辐射能力和强度，保证混凝土施工质量。

关键词：防辐射；混凝土；配合比

当前，在工业领域、军事领域等建设项目中，进行防辐射的材料的选取和施工技术的应用是重要环节，选取防辐射材料尤为重要。进行试验配合比试验之后，在众多防辐射材料中，混凝土是以力学性能和耐久性能好、来源广、便于施工等优良特点在工程领域得到广泛应用。研究防辐射混凝土的材料性能，发现对配置混凝土选用优良配料非常关键，所需的水泥、水、外加剂、粗细集料、活性矿物掺合料进行性能研究，通过调整配合比，方能得到具有优良强度的以及优良配合比的防辐射混凝土材料。

一、关于防辐射混凝土的相关理论概述

当前防辐射混凝土采用的较多的为重晶石防辐射混凝土这种混凝土，在表观密度上能够满足混凝土表现密度要求。例如在与普通混凝土配合使用过程中，重晶石防幅射混凝土，可以选择重晶石为原材料，参考普通混凝土的用水量进行选择，防辐射混凝土砂率选择在普通混凝土基础上增强5%左右的参数，同时插入普通砂石骨料，以提高重晶石混凝土的表干密度，提升其抗离析能力，保证相对沉降技术发挥作用[1]。

经过理论验证发现，在防辐射混凝土骨料的抗相对沉降系数，灰水比抗压强度等参数中能够得到较为适宜的数值。而且将防辐射混凝土内部损失进行调整，使得其膨胀系数能够达到科学的幅度，改善防辐射混凝土的和易性，防止出现泌水。在施工过程中得到很好的验证。随着当前防辐射元素在工业领域中加快应用，例如核反应堆跨海大桥海底隧道等建设，进行防辐射伤害的防护，已经成为重要的话题。对水泥和混凝土的数量使用的越大，技术要求就越高。根据理论界的研究，防辐射混凝土采用的混凝土的多种材料，例如大坝混凝土、膨胀混凝土、纤维混凝土、防辐射混凝土的使用上，在功能发挥上各有不同，但可以归类为特种混凝土适应技术，发展特种混凝土之一防辐射混凝土，可以在有效的屏蔽原子核辐射的基础上，随着核反应端技术的发展，防辐射混凝土发挥了寿命更长，辐射度减弱，增大介入空间，减少评定混凝土厚度等技术优势。在混凝土材料的运用中，通过配合比设计施工技术检测方法等运用，已经实现了在施工项目中，成为重点施工材料的目的[2]。
2、防辐射混凝土在施工项目中发挥的重要作用。

随着技术的快速发展，在工业农业等广泛领域中，对防辐射的防护问题已经成为突出的问题。而建筑领域水泥混凝土是最广泛的应用材料及射线，防护受到人们重视，包括压水堆反应屏蔽和核废料后处理。对于射线防护技术在混凝土中的应用，已经开发出新型、经济、安全的各项材料，防辐射混凝土在项目施工中具有深远的社会意义。防辐射混凝土作为新型的辐射房设防护材料，成本比传统的防辐射材料要低，而且根据要求可以制成任何尺寸和形状[3]。
理论界认为为了防止防辐射混凝土在施工中出现质量问题，导致项目整理质量受损，因此进行技术研发和性价比的研研究是非常重要的。例如重晶石防辐射混凝土作为防辐射混凝土之一，广泛应用于各个领域。其具有的特征是能够以较强的具有屏蔽功能的射线，在项目中达到防辐射的效果。尤其是在建材领域，对于重晶石防辐射材料的使用具有非常重要的战略意义。当前防辐射材料的应用，在防护材料上进行了相应的研发和应用。通过防辐射混凝土内部的粒子弹性碰撞，在建筑材料配置上已经具有了一定的科技含量。例如围绕普通混凝土配合比设计上，对于防辐射混凝土用水量，水灰比进行了相应的研究，发现防辐射混凝土砂率主要取决于觅食系数，骨灰比和水灰比以及砂率的变动，使得防辐射混凝土骨料的总面积以及空隙率会发生变化，影响混凝土粘聚性[4]。
而且粗骨料的最大粒径随着需水量减少而变化，鼓励的表面粗糙度和颗粒形状会发生相应的变动，从而使混凝土拌合物的工作性能也发生变化。因此在配合比设计上，依据原料的性能，对混凝土的技术进行计算，根据模型计算的方式，对混凝土的配比设计，进行参数的论证。经过实验表明，防辐射混凝土其射线屏蔽作用，较好采用磁铁矿石和褐铁矿石进行粗细骨料的级料引入充分水量的结晶水，将氢元素的化合物以及掺合物运用在材料之中，通过降低混凝土的水灰比减少混凝土收缩率。
在混凝土应用过程中采用较好的防辐射机料，其密度性较大，通过增加厚度达到屏蔽射线的目的。关于防辐射混凝土，国内外学者进行了充分的论证，例如有学者认为通过防辐射混凝土中集砂的级配，发挥防辐射混凝土泥沙含量可控性强的优势，采用结晶水较多的膨胀剂，以补偿收缩中的混凝土水损失，此时具有防放射功能的掺材料和自制的结晶水，经过调节形成了集配特种骨料，结晶水含量较高，能够有效屏蔽射线。还有的学者认为，利用工业副产品等作为混凝土掺合料可以降低工程造价的同时，将防辐射混凝土的水利用量大大减少。
对混凝土的增强机制，一般采用石灰渣和矿渣结合的方式，构成高强混凝土。在设计中经过成功的配比，采用超细硅锰渣作为新型添加剂，最终配置出高强混凝土，经过试用性能良好[5]。

3、重晶石混凝土的防辐射功能应用

当前重金属防护，设混凝土主要是建立在普通水泥的混合基础上，满足混凝土技术性能和生产成本，同时还要考虑防辐射性能，对混凝土的防辐射性能起决定作用的，往往需要进行设计之后采集到的重晶石补料来决定。这种材料性能稳定，容易获得运输方便，而且在相应的辐射和温度环境下，稳定性很好。
防辐射材料可以根据辐射特性，在产生的材料上进行论述，在混合物上满足混凝土密度需求。为了保证重晶石防辐射混凝土性能，通过对原材料进行调研之后，论证了细骨料性能和适应性，同时对于粗细骨料的性能加以实验，得到了级配骨料尺寸强度硬度稳定性等参数，找到了实现混凝土中经是防辐射材料的国产化的途径，首先进行了原材料的选择，选用的水泥，考虑到了强度以及粗骨料级配等。在进行混凝土性能的研究上，对于硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥等均进行了采用。
这两种水泥密度大，水化热小，增加节水，增加水的含量之后考虑使用吧，水泥表观密度较大，大大提高混凝土的防辐射能力。对于防辐射混凝土水泥的性能规定和要求，主要包含常规下含水结晶，物约为15%，100℃以上脱水较少，此时采用通用硅酸盐水密度可以达到要求参数，能够起到防辐射混凝土的防护结构的作用。而采用高铝水泥容易出现早期裂纹，常温下应保持洁净水达到25%，但是在100℃高温下容易脱水，应进行结晶水含量的技术防护工作。时高高铝水泥及早期强度增长较快，凝结时会有微膨胀，100℃以下高温容易脱水。
因此在水化热集中散发之后，应进行防辐射混凝土结晶水的防护，以保证后期的强度稳定。重晶石粗细骨料，破碎呈现纤维状，晶体呈柱状，集合体为粒状等。随着技术的发展，当前在重晶石骨料形状和制度上，针对其形状不规则，有显着的斜方晶系开了性的问题，为了不影响后期的工作稳定性，在防辐射混凝土颗粒的级配上，一般是选择工作性能良好的骨料进行混合，构成的防辐射混凝土骨料级配，能够适应施工需求，考虑到出口料最大粒径影响混凝土对浆体的级配。因此，在实际操作过程中，对重晶石粗骨料使用人工破碎，得到适合施工要求的防辐射混凝土最大粒径，一般为20毫米到40毫米之间[6]。
此时混凝土的抗压强度呈现上升趋势。给定工作性和水泥用量之后，在低强度的条件下，混凝土的水泥浆填充粒径会增大，需要尽快提高防辐射混凝土水泥的强度，采用人工调配的方式，不断调整级配参数，当出现级配不合格的骨料的时候，可以将粗细骨料分别放到实验器皿中，按比例筛出某一粒径阶段的骨料，已达到级配要求。在密度的选取上，由于骨料体积较大，因此对于密度控制非常重要。配置出来的混凝土表现密度变化较大，需要根据防辐射要求，将表面密度和重晶石原材料进行相应的设置，对于密度较低的重金属骨料进行配置，应采用不同表格密度混凝土对骨料表现密集，加以实际性的要求。

重晶石粗骨料的质量与技术性能指标

项目指标

1级 2级 3级

硫酸钡 % ≦ 95 ≦ 90 ≦ 85

放射性合格合格合格

表观密度KG/M3 ≦4400 ≦ 4200 ≦ 3900

有机物合格合格合格

硫化物以及硫酸盐含量 ≦0.5 1 1

压碎指标 % ≦30 ≦25 ≦ 25

重晶石粉 % ≦ 5 ≦ 3 ≦ 2

4.防辐射混凝土配合比设计

经过原材料优选，主要参照GB50119－2003《商品混凝土外加剂应用技术规程》和JBJ/T55-2000 、J64-2000《普通商品混凝土配合比设计规程》的相关规定进行配合比设计。

每立方米胶凝材料总用量控制在最大水泥用量以内；考虑地下结构防水要求和有利于大体积商品混凝土抗裂，采用UEA-E型膨胀剂（内掺10％）和高效商品混凝土掺合料（内掺50％）等量取代水泥。砂率按43%、掺泵送剂、经多次试配试验后确定最优配合比。防辐射混凝土骨料的强度是不能超过施工设计参数的。但是由于混凝土结构本身具有一定的特色，尤其是表观密度越高的重晶石越容易破碎。因此在选项原材料的时候，应充分考虑骨料强度对混凝土强度的影响。重晶石粗骨料的质量和技术性能指标如下表，掺合料的选择，由于使用效率较高，因此在选用矿物材料时，应选用磨细高炉矿渣粉以及高活性矿物掺合料进行混合。综合考虑防辐射混凝土表观密度，在外加剂的选择上，例如在地下工程和大体积工程中普遍使用膨胀剂，作为防止混凝土发生开裂和收缩的材料，以提高防辐射混凝土塌落度，改善工作性[7]。
但是由于防辐射混凝土骨料密度较大，流动性较差，因此应该选用高效减水剂。因具有强度增长快、流动性好、减水率高的特色。在防辐射混凝土选用过程中，还要求对防辐射混凝土的表观密度进行选用，特别是增粘剂等一定要选择流动好。表观密度大的材料，帮助混凝土离析泌水。

结语：

为了满足施工结构一般功能，防辐射混凝土不仅要具有防护射线的功能，而且要在工程项目中发挥出重要的结构作用。通过科学的施工技术和工业参数相结合，在合理的防辐射混凝土施工操作流程中发挥出巨大的功能，进行防辐射混凝土的选取，要注重原材料的选用，尽量选择与水结合较多，水化热较低密度较大的水泥，在防辐射混凝土粗细骨料级配上，针对级配较差的，要进行调整，以达到最佳的表观密度要求。在进行防辐射混凝土砂率的选择上，应相对普通混凝土的砂率有所增加，采用相对沉降系数进行评价，主要针对混凝土骨料的抗离析能力等，同时还要对水灰比进行参数的计算，以及相应的实验，并通过增稠剂改善防辐射混凝土的和易性，最终保证防辐射混凝土施工发挥重要的作用，提升整体施工质量。

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